Очерки о Вселенной - Воронцов-Вельяминов Борис Александрович (читать полную версию книги .TXT) 📗
Основные минералы, из которых состоят каменные метеориты, известны и широко распространены на Земле. Надеюсь не утомить вас, перечислив, например, такие, как оливин, пироксен, полевой шпат, плагиоклаз, никелистое железо. Многих земных минералов в метеоритах, однако, и нет, например, ортоклаза и слюды, хотя они так часты на Земле.
Зато метеориты знакомят нас с минералами, почему-то не образующимися на Земле, которые назвали по имени ученых, их обнаруживших. Это - шрейберзит, добрэелит, муассанит и др.
Результаты исследования химического и минералогического состава метеоритов подтверждают очень важный философский вывод о материальном единстве Вселенной. За пределами Земли мы встречаем, например, те же химические элементы, которые великий Менделеев расположил в свою таблицу, и те, которые к ней были добавлены позднее. Законы химии оказываются справедливыми не только на той планете, где они были установлены. И в то же время в природе нет того утомительного однообразия, к которому ее пытались свести метафизически мыслящие люди. Минералогические разнообразия в метеоритах, наличие в них минералов, не встречающихся на поверхности Земли, - один из ярких примеров многообразия природы, обусловленного бесконечным качественным разнообразием движений, процессов, происходящих в вечно существующей и вечно меняющейся материи.
Химический состав Земли и метеоритов
Мы знаем, что в метеоритах не встречается таких химических элементов, каких нет на Земле, но в какой мере количественная пропорция разных химических элементов в Земле и в метеоритах сходна?
К сожалению, анализировать состав Земли, недра которой от нас скрыты, очень трудно. Даже при вулканических извержениях на поверхность изливаются сравнительно неглубоко лежащие массы. Из чего состоят недра Земли, можно судить только косвенно, изучая степень сжатия Земли, небольшие периодические изменения ее формы под действием притяжения Луны и Солнца и главным образом изучая распространение в ее толще тех колебаний, которые возникают при землетрясениях. При этом выясняются твердость и упругость земных недр, изменение плотности в них и сама плотность. Кроме того, обнаружено, что в земной тсоре более глубокие породы богаче железом.
Совокупность этих данных и разные другие соображения приводили к заключению, что наша Земля имеет железистое плотное ядро, окруженное каменистой оболочкой, твердой лишь снаружи. Толщина этой твердой корки не превышает 200 км.
Наша Земля - это, если хотите, вишня с плотным ядром-«косточкой», только ее каменная «мякоть» действительно своего рода мякоть, она пластична, да и ядро, будучи очень плотным, все же не является твердым в обычном смысле. Вещество в недрах Земли находится в совершенно особом состоянии под действием высокой температуры и огромного давления. Мы еще не можем в лаборатории создать искусственно такие условия и привести вещество в такое состояние, в котором находятся недра земного шара.
В целом земной шар отзывается на быстрые внешние воздействия как стальной шарик, а на медленные, но упорные воздействия отзывается как комок глины или даже как пузырь, наполненный водой. Таким образом, Земля сочетает упругие свойства со свойствами пластическими.
При подсчете среднего химического состава Земли мы должны учесть, что состав земной коры с ее средней плотностью около 2,7 г/см3 не представляет состава всей Земли в целом, имеющей среднюю плотность 5,5 г/см3, что вызвано увеличением плотности с глубиной, доходящей в центральном земном ядре до 11 г/см3.
Средний химический состав Земли, как его оценивал академик Ферсман, приведен в таблице в сопоставлении со средним составом метеоритов (в процентах по весу).
Остальные химические элементы составляют по весу значительно менее 1% каждый.
Правда, приведенный средний (предполагаемый) состав Земли установлен с учетом среднего состава метеоритов, падающих на Землю.
Таким образом, эти подсчеты используют мысль, что химический состав разных небесных тел должен быть сходен, но при составлении этой таблички для Земли в расчет принимались не только метеориты, как это мы сейчас увидим.
Вот для примера два более «чистых» сопоставления.
При составлении нашей таблички, дающей средний состав метеоритов, принято, что в мировом пространстве каменных метеоритов в 4 раза больше, чем железных, потому что таково примерно их соотношение при падении на Землю сейчас. В силу одного этого среди метеоритов на железо по весу приходится 38%. Ядро Земли, которое по его упругим свойствам в основном можно было бы считать тоже железным, имеет диаметр 3500 км, что установлено довольно точно. При плотности 11 г/см3 это дает около 1/3 от общей массы Земли, т. е. мы видим, что без всяких предположений главный (по весу) химический элемент - железо - занимает одинаковое место как в Земле, так и в общей массе метеоритов.
Впрочем, в последнее время приходят к выводу, что содержание железа в Земле и метеоритах в среднем меньше, чем указано, и что большая плотность земного ядра в основном обусловлена не преобладанием железа, а давлением.
В самой каменистой коре можно ожидать некоторого увеличения процентного содержания железа по мере опускания в глубину, что и наблюдается. Если не привлекать к рассмотрению менее изученные глубинные породы, так называемые перидотитовые, и ограничиться содержащими ^наименьший процент железа гранитными породами (верхней частью земной коры, имеющей толщину около 20 км) и платобазаль-товыми породами (слой толщиной 40 км, лежащий глубже), то мы можем получить данные, приведенные в табличке.
Из этой таблички следует, что сходство химического состава земной коры и каменных метеоритов весьма велико. Остальные химические элементы содержатся в меньших количествах.
Земная кора содержит радиоактивные элементы, такие, как уран и торий, и тепло, выделяющееся при их распаде, создает то повышение температуры с глубиной, которое наблюдается при опускании в шахту.
В среднем на каждые 100 м глубины температура поднимается на 3°, а иногда и больше, так что, например, спускаясь на Урале в жестокий мороз в шахту, автор обливался потом от жары. Если бы так продолжалось до самого центра Земли, то мы нашли бы там температуру выше, чем на Солнце, чего, как уже говорилось, нет. По-видимому, температура в центре Земли доходит всего лишь до 2000° и постепенно падает наружу, причем тем быстрее, чем ближе к поверхности, через которую Земля теряет тепло в пространство.
Радиоактивные элементы содержатся только в земной коре, и более глубокие породы содержат их меньше. Внутри Земли теплота накапливается, а с поверхности теряется. Возможно, что в общем Земля медленно разогревается.
В поисках родителей
Ключ к разгадке происхождения метеоритов состоит, однако, не в минералогическом строении метеоритов, а в закономерностях, согласно которым эти минералы сочетаются, определяя структуру метеорита.
Выяснилось, что химические элементы, из которых состоят метеориты, в точности те же, что земные, что минералы, входящие в состав метеоритов, в большинстве известны нам и на Земле, но петрографически эти тела уже сильно отличаются от земных горных пород. Прежде всего, в метеоритах нет осадочных горных пород, таких, как песчаники и известняки, образовавшиеся от напластования песка и раковин на дне моря и сцементированные под сильным давлением. Известняк даже органического происхождения - он составлен из скорлупок некогда живших существ; в метеоритах же не нашли никаких признаков чего-либо живого или жившего. В них нет даже бактерий, от которых на поверхности Земли почти невозможно избавиться.
