Главная В избранное Контакты News О проекте Планы сайта Карта
счетчик сайта
Размер шрифта:

Кратко:

Извержения вулканов

Геологические процессы, формирующие облик и внутреннюю структуру нашей планеты, протекают чрезвычайно медленно и не поддаются непосредственному наблюдению. Единственным исключением служит вулканическая деятельность — явление грандиозное и впечатляющее. При извержении вулканов облик отдельных участков Земли может измениться до неузнаваемости за считанные дни (а порой часы и даже минуты). Естественно, что уже одно это заставляет учёных с жадным интересом относиться к процессу вулканизма. А если добавить ещё и возможность непосредственного контакта с «внутренним содержанием» планеты и невероятную эффектность зрелища...

Не удивительно, что извержения вулканов — едва ли не единственный геологический процесс, известный всем. И в то же время до сих пор в этом явлении много неясного и таинственного.

Бурный выход газов из магмы через три жерла, расположенные вдоль трещины, открывшейся на высоте около 3000 м в ходе извержения 1971 г. Этна. Сицилия.

Бурный выход газов из магмы через три жерла, расположенные вдоль трещины, открывшейся на высоте около 3000 м в ходе извержения 1971 г. (Этна. Сицилия)

 

Клубы белого пара, вырывающегося из кратера и боковых трещин Суфриера. На заднем плане - город Бас-Тера, столица Гваделупы.

Клубы белого пара, вырывающегося из кратера и боковых трещин Суфриера. Гваделупа.

    

    

 

ГИПОТЕЗЫ, ФАКТЫ, РАССУЖДЕНИЯ

Постановка лабораторного эксперимента по проверке правильности модели внутреннего строения Земли. Водород в недрах Земли.

Научиться предотвращать вулканические извержения, наверное, удастся не скоро. А вот избежать жертв во время земных катаклизмов мог бы помочь надежный, максимально точный прогноз. Чтобы научиться прогнозировать извержения необходимо прежде всего понять его причины.

Занимаются проблемой прогнозирования извержений давно, но известны лишь отдельные удачи — например, советские вулканологи смогли с высокой точностью предсказать извержение вулкана Плоский Толбачик в 1976 году. Но, повторяем, это лишь случай.

Почему всё так сложно? Мало изучен геологический механизм извержений. Их пытаются предсказать по таким симптомам, как землетрясения, газовые выделения и изменения их химического состава. Однако эти явления и сами по себе во многом загадочны. Взять те же газовые выделения, известно, что в основе их — водород. Известно, что рвутся они из глубин Земли, подталкивая вулкан к извержению. Но «из глубин» — это, согласитесь, довольно расплывчато. Откуда конкретно? Из ядра Земли, из мантии, из других структур? Знать бы точно, возможно, прогнозы извержения стали бы достовернее. Да и сведения о строении Земли пополнились новым багажом.

Может быть, именно сложностью заинтересовала эта проблема члена-корреспондента Российской Академии наук А. А. Маракушева (в своё время он возглавлял лабораторию термодинамики минералов Института экспериментальной минералогии РАН и заведовал кафедрой петрографии Московского государственного университета). Но с чего начать, каким путём вести исследования? В глубь планеты, конечно, не проникнуть, решил Алексей Александрович, на источник водорода воочию не взглянуть. Но ведь можно попробовать смоделировать условия, схожие с теми, при которых миллиарды лет назад формировалась наша Земля.

Лабораторная модель Земли.

Однако модель надо из чего-то сделать. Что считать аналогом планетарного вещества? Может быть, метеориты?

По мнению специалистов, они имеют полное право претендовать на роль модели Земли. Ведь установлено: их возраст (за редким исключением) исчисляется в 4,6 миллиарда лет, что примерно совпадает с возрастом Земли. А раз формировались в одно время, в схожих условиях, есть, значит, нечто общее. Да и состав метеоритов, собственно, во многом напоминает «внутренности» нашей планеты. Особенно метеоритов хондритовых, сложенных из железа и силикатов — соединений, которые преобладают и в земном веществе.

А. А. Маракушев и его сотрудники решили воспроизвести на модели давно минувшие события — под большими давлениями и температурой расслоить метеоритное вещество на железо и силикаты, вернуть в исходное состояние. Разумеется, в присутствии водорода, да ещё и воды — ведь земные магматические породы зарождались в водно-водородной среде.

Водород, вода, метеоритное вещество. Три компонента модели. При соответствующих давлении и температуре водород проникнет в метеоритную массу, тогда и станет видно, что будет дальше.

Но на традиционной аппаратуре эксперименты ставить было бессмысленно: водород легко просачивается сквозь металлические стенки сосудов. Тем более под давлением. Вольфрам — один из немногих металлов, который «непрозрачен» для этого газа. Но мало сделать лишь герметичный сосуд, в котором можно «варить» метеорит. В эксперименте, как предполагали ученые, давление водорода придется изменять в широких пределах, а для этого не обойтись без редукторов, снижающих давление газа, клапанов, вентилей... Каждый такой узел — лазейка, сквозь которую водород может выбраться наружу. Тогда нашли обходной маневр: в сосуд решили закачать не чистый водород, а его смесь с аргоном. Этот газ очень удобен для обращения, и изменять его давление совсем несложно. А если изменять давление аргона — наполнять им сосуд в большей или меньшей степени,— то будет изменяться и давление самого водорода!

Оставалось найти способ сделать так, чтобы аргон не контактировал непосредственно с метеоритным веществом. Хотя этот газ и инертен, но вдруг его присутствие исказит картину. И здесь использовали как раз свойство водорода проникать через металлы. В вольфрамовый сосуд поместили еще один — из платины, а в него заключили метеорит и воду. Для водорода платина не преграда, а аргон она не пропускает.

За метеоритом поехали в Комитет по метеоритам при Институте геохимии и аналитической химии АН. Частичку внеземного вещества откололи от метеорита Царев — этот многотонный пришелец был найден в 1928 году на территории нашей страны. В лаборатории его растерли, расплавили, затем поместили однородную метеоритную массу, весьма схожую с земным веществом, в платиновую ампулу, а ту, в свою очередь,— в вольфрамовый сосуд.

Есть нужная температура. Есть и давление — с его помощью водород проходит сквозь платину, соединяется с метеоритной массой, давит на неё, проникает внутрь..

Эксперимент остановлен. Интересно, что там получилось?

В нижнюю часть ампулы опустилось железо. (Вспомним: в центре Земли и прочих родственных планет — как раз железное ядро.)

Повыше в ампуле — соединения силикатов с магнием. (Сравним с Землёй: над ядром, считают учёные, расположена магниево-силикатная мантия.) И верхний слой напомнил по составу земную кору: кремний, алюминий, магний в небольших количествах.

Получилось, что расслоившись в платиновой ампуле под давлением, метеоритная масса образовала модель Земли. Но если так, то где водород, в каком именно слое?

Из каждого брали пробы. Считали, сравнивали. Ещё раз и ещё...

Большая часть водорода, участвовавшего в эксперименте, осела в нижнем слое, в железном. В других, в том числе и силикатном, его гораздо меньше.

Водород ушёл в железо. И ядро у Земли железное... Значит, именно из железного ядра рвутся к поверхности водородные струи, пробуждая вулканы.

Выходило, что формирование Земли могло идти по следующему сценарию.

В тот далёкий период, когда земная праматерия кипела и бурлила, водород тяготел к центру зарождающейся планеты, растворяясь в железном ядре. Со временем (оно исчисляется миллионами лет) внешняя оболочка остывала, твердеющая сфера становилась все толще, шаг за шагом наступая на раскаленные «внутренности». Те, в свою очередь, сжимались к центру, к тому самому центру, где, как мы считаем, расположилось железное ядро, начиненное водородом.

Внешние силы сжимали ядро всё сильнее и сильнее. Но всему есть предел. И начали вырываться из него струи газа — одна за другой, словно сок из апельсина, сдавленного крепкой рукой. Впрочем, от брызнувшего сока вреда никакого нет. А вырвавшиеся к поверхности планеты потоки водорода предвещают явление опасное и, к сожалению, неотвратимое: колеблется земная твердь, дышат огнём кратеры...

«Кнопка», запускающая вулкан, спрятана на самой глубине, в железном ядре Земли. Вот такая гипотеза. Если её принять, возможно, решение проблемы прогноза вулканических извержений станет яснее.

>>>Читайте дальше: Эволюция Земли: новый взгляд на проблему

Знания и теория познания [1 2]Природа магнитного поля Земли и планетИерархия и пределы ВселеннойСтолкновения с 030Выстрел по ... Земле?Кризис технической цивилизацииСознание - много знанийЗнание и вера [1 2]Гипотеза существования СупермираТест на Homo Sapiens [1 2]Гипотезы о происхождении жизниЛабораторная модель ЗемлиЭволюция Земли: новый взгляд на проблемуЛунный гелий-3 [1 2]Разум как космическое явлениеЧеловек и техносфера (фильм)Горы Земли [1 2 3]Альтернативная гипотеза эволюции солнечной системыАктивные сгустки энергии в атмосфере Земли [1 2]Составная волнаПятая силаТорсионная физика [1 2]История познания образования нефти завершилась [1 2 3]Семь кирпичей для храма Вселенной [1 2 3]Мировой РазумЧеловек-посредникШаровая молния - дитя квазичастицы [1 2]Конец светаТеоретические модели физических систем и процессов [1 2]

 
 
Главная В закладки Контакты Новости О проекте Планы сайта


© KV