«Техника-молодежи» 1972 г №1, с.24-27

Еще в 20-е годы над столом геолога академика А. Павлова постоянно висела карта Луны. «Размышляя о строении Луны, — говорил он своим ученикам, — я лучше понимаю геологические процессы на Земле». Недаром знаменитый автор гипотезы «дрейфа континентов» А. Вагенер разработал одну из теорий образования кратерных и кольцевых форм Луны.

В преддверии космической эры интерес геологов к естественному спутнику Земли резко возрастает. В 1949 году советский палеонтолог А. Хабаков опубликовал фундаментальную монографию «Об основных вопросах истории развития поверхности Луны», в которой намечены важнейшие направления и задачи геологического изучения Селены. Сейчас благодаря успехам космонавтики материалов для такого изучения накопилось достаточно много: составлены карты видимой и невидимой сторон Луны, тысячи фотографий сделали космические аппараты, проведены первые химические анализы пород, слагающих верхний слой лунных морей.

По аэроснимкам поверхности Земли геологи очень неплохо научились составлять геологические карты, прогнозировать полезные ископаемые. По «ракетоснимкам» Селены тоже можно многое узнать.

Даже невооруженным глазом можно различить на Луне темные «моря» и светлые «континенты». «Континенты» — гористые поверхности, хранящие многочисленные следы метеоритной бомбардировки, вулканических извержений и движений лунной «коры». Они перекрыты морскими породами и поэтому, видимо, древнее «морей». «Моря» — это обширные площади, занятые излившейся базальтовой лавой. Их ровная поверхность свидетельствует о «молодости»: метеоритная бомбардировка и движения коры планеты не успели ее сильно нарушить и изменить.

Впрочем, о молодости «морей» надо говорить с осторожностью. Возраст пород, доставленных из Землю с самого верхнего слоя лунных океанов, оказался неправдоподобно большим — несколько миллиардов лет. Столь «старые» породы известны из нашей планете лишь в редких областях древних плит.

Загадка огромного возраста лунных образцов еще не решена окончательно, но с уверенностью можно говорить, что оспинки кольцевых структур н кратеров на лице нашей спутницы во многих случаях так или иначе связаны с извержениями вулканов. Эти извержения, пусть не в таких масштабах, как в давние геологические эпохи, происходят и в наши дин. Несмотря на древность самых верхних пород, внутреннее тепло еще не покинуло недра Луны. Другими словами, Луна до сих пор активна.

Инфракрасными измерениями с Земли установлено распределение «горячих точек» (мест с повышенной температурой) на поверхности Луны. Самым «горячим», то есть неспокойным, местом оказалось... Море Спокойствия.

Активность Луны проявляется и в «событиях», которые наблюдали неоднократно начиная с XVI века. Часть из них связана с извержениями вулканов или выделениями газов: поднимаясь над еще темной поверхностью Луны, они оказываются освещенными Солнцем, как утренние облачка на Земле, и ярко светятся.

При извержениях выделяется очень много газов — вероятно, в основном паров воды, углекислоты и сероводорода. Но сила притяжения Луны настолько слаба, что эти газы улетучиваются в космос. Излившаяся лава также теряет газ, и в результате извержения масса и объем оставшегося на Луне вещества уменьшаются, а плотность несколько возрастает. Кроме того, происходит полное обезвоживание, верхние слои становятся почти абсолютно сухими.

Кроме кратеров вулканического происхождения, на Луне, наверное, существуют и кольцевые воронки от падения метеоритов. Когда метеорит ударяет о поверхность, выделяется очень много тепла, которое переплавляет метеорит и участок поверхности Луны. Выделяющиеся при взрыве летучие компоненты испаряются и также исчезают в космосе.

Луна безвозвратно теряет не только свое вещество, но и тепловую энергию: охлаждается излившаяся лава, излучается в космос тепло, идущее из недр. Не усваивает Луна и солнечной энергии: нагреваясь днем и охлаждаясь ночью, она лишь прогревается на небольшую глубину. Очевидно, одна из основных тенденций развития верхнего слоя Луны, ее коры — излияние магмы и выделение из нее газа. Тогда зоной, где расположены наиболее изменившиеся в этом направлении породы, будут лунные «моря», а они, как это видно даже невооруженным глазом, группируются в основном в северном полушарии Луны.

Сравним Луну и ее геологическую жизнь с более изученной Землей. Притяжение на Земле в шесть раз больше, чем на Луне, а этого достаточно, чтобы с Земли не могли или почти не могли испаряться в космос газы. Поэтому с давних пор наша планета окутана гидросферой и атмосферой. Эти очень подвижные оболочки играют громадную роль. Они словно шуба: днем предохраняют от палящих солнечных лучен, а ночью сохраняют накопленное тепло. Благодаря им происходит переработка тепловой энергии в механическую: энергию ветра, рек, морей.

Благодаря гидросфере и атмосфере внутреннее тепло остывающих лав Земли и внешняя солнечная энергия, попав в них, превращаются в механическую и химическую энергию геологических явлений: ветров, дождей, течений рек и океанов, разрушения и переноса гор и формирования осадочных пород. Поэтому осадочные породы как бы собирают и сохраняют в себе солнечную энергию. Ведь состав магматических образований очень однороден, а при превращении их в осадочные в грандиозных масштабах образуется чистая окись кремния — кварцевый песок, карбонаты-известняки, поваренная соль и т. д.

В зоне подвижного динамического равновесия, на границе суши, воды и воздуха, возникла на Земле жизнь, являющаяся более высокоорганизованной формой бытия материи, чем осадкообразование. Нефть, газ и уголь хранят в себе солнечную энергию, собранную, сгущенную и сохраненную древними организмами. Видимо, основная тенденция развития Земли — разделение вещества и усвоение солнечной энергии.

Поэтому наиболее развитыми участками земной коры следует считать континенты, обладающие гораздо более мощным чехлом пород, прошедших осадочную стадию. А континентов, как известно, больше в северном полушарии, чем в южном. Такова одна из космических закономерностей — асимметрия правого и левого, севера и юга (см. ТМ № 10 за 1970 год).

Так зачем же нам Луна? Зачем тратить средства на ее изучение, ее освоение? Отвечать на эти вопросы будут люди различных специальностей — от физиков до социологов. Мы же, планетологи, изучаем Луну и другие планеты, чтобы понять пути их геологического развития и тем самым еще дальше продвинуть изучение нашей родной земли.

Эта точка зрения находит подтверждение и в статье, повествующей об исследованиях Луны, которые ведет московский ученый профессор С. Григорьев.

„Оболочка Григорьева“ на Луне?

В. ИВАНОВ

Между тем вестей о «лунных гейзерах» давно дожидался московский профессор С. Григорьев. Лет десять назад он пришел к выводу, что всю Луну где-то глубоко под выжженными Солнцем верхними слоями обволакивает клокочущий, кипящий океан!

Ж

елезная логика привела ученого к этой с виду «безумной идее». Он просто применил к Луне свою теорию «дренажной оболочки» (теперь ее чаще называют «оболочкой Григорьева»), разработанную для объяснения строения земной коры (см. ТМ № 2 за 1964 год).

Суть теории такова. Чем дальше в глубь Земли, тем жарче: сказывается распад радиоактивных атомов. На какой-то глубине температура достигает 374°С. Это критическая точка воды. Каково бы ни было давление, чистая вода при 374° С превращается в пар.

Когда капельки дождя по порам и трещинкам коры просачиваются вниз, они по пути растворяют различные вещества и превращаются в капли рассола. У рассолов критическая точка выше: 425-450° С. Достигнув глубин, где температура критическая, рассол испаряется. Твердый осадок остается, а пар поднимается вверх. На отметке 374°С он конденсируется в капли воды, в них растворяются минеральные вещества, соленая влага снова стекает вниз, к отметке 425-450° С. Идет вечный круговорот, образуется «оболочка Григорьева».

Нижние ее слои цементируются твердыми осадками, становятся плотными и прочными. Таково, по мнению Григорьева, происхождение таинственной границы Мохоровичича, нащупанной сейсмологами и отделяющей на глубине 30-60 км саму кору от нижележащей плотной твердой мантии. В верхних слоях, обогащаемых кремнеземом, возникает поверхность Конрада, разделяющая граниты от нижележащих базальтов. Промежуточные слои из-за непрерывного многомиллионолетнего выщелачивания становятся пористыми, чрезвычайно проницаемыми, почти полыми. Соленая вода, заполняющая «оболочку Григорьева», по объему не уступит Мировому океану.

Благодаря пустотам, трещинам и порам коры гидростатическое давление под материками и особенно под горными местностями выше, чем под океанами. Поэтому горячие растворы должны постоянно перемещаться из-под материков под океаны — в область разгрузки.

Вещество материков за 10 миллионов лет должно полностью смыться реками в море. Почему же материк существует дольше?

Сравним его с айсбергом, плавающим в мантии. Допустим, что, когда айсберг тает, расходуемое на это тепло отнимается от льдины, она охлаждается, и на нижней ее поверхности намерзает такой же слой нового льда, какой стаивает сверху. Тогда высота айсберга и мощность его подводной толщи будут «вечно» постоянными.

Так и с материками. Континенты становятся легче и «всплывают», но под них поступает вещество мантии. Пересекая «оболочку Григорьева», оно именно благодаря деятельности термальных вод преобразуется в вещество материков, в граниты.

А смытые с материков осадки? Они накапливаются, уплотняются и прогибают океаническое дно. Опускаясь все ниже и ниже, слои осадков орошаются восходящим током горячих водных растворов, прорывающихся по «оболочке Григорьева» из-под континентов. Поэтому морское дно «горячее» суши, а граница Мохоровичича под океанами залегает на глубине всего 7 км (под материками в среднем 37 км).

В горячих рассолах растворено много веществ. Вырываясь наружу в атмосферу при вулканических извержениях, эти вещества выпадают в виде пеплов. Внизу же они при подъеме горячих струй в основном застревают в опускающихся слоях осадков и повышают их плотность, прочность и температуру. В итоге слои осадков превращаются в базальты, гранитов под океанами нет. Лишь часть солей пробивается из «оболочки Григорьева» в океанскую толщу через базальтовый фильтр и «солонит» море, насыщает его углекислотой выпадает в осадок.

Бывшие осадочные слои, опустившиеся ниже границы Мохоровичича и спекшиеся в мантии, перемещаются из-под дна океанов под материки и «всплывают» снова через «оболочку Григорьева». По дороге вверх они охлаждаются, выщелачиваются, теряют железо, титан, магний, кальций, становятся гранитами, мраморами, известняками и прочими породами постоянно смываемой и вечно обновляющейся материковой коры. Вот почему материковые горы сложены, как правило, измятыми складками морского происхождения, а под более древними пластами то и дело располагаются окаменелости недавних геологических эпох.

С

огласно измерениям на Луне тоже чем глубже, тем жарче. Следовательно, и на Луне на определенной глубине под всей ее поверхностью залегают слои, в которых господствуют критические температуры воды и ее растворов (374-450°С). Если в недрах Селены есть вода, то «вечная» циркуляция паров и рассолов должна формировать, как и на Земле, поверхность Мохоровичича и «оболочку Григорьева».

На первый взгляд вода и ее пары при вулканическом выбросе в условиях Луны теряются непосредственно в мировое пространство. Совсем наоборот! Вода при извержении в космическую пустоту лишь частично переходит в пар, отнимая скрытую теплоту испарения у остальной части жидкости, а основная часть пара в вакууме конденсируется в капли и снежинки.

Оказывается, вода в бассейне метровой глубины должна испаряться на протяжении трех лунных суток, то есть трех месяцев. Значит, круговорот воды на нашем спутнике вполне возможен, тем более что поверхностные породы Селены довольно пористы, и вода из лунных луж, озер и морей успеет проникнуть в глубь коры значительно раньше, чем испарится даже под интенсивным солнечным облучением.

Круговорот воды на Луне образует, как и на Земле, две основные разновидности коры — материковую и океаническую. Они обязательно должны отличаться друг от друга по мощности, плотности, по высоте над средним уровнем лунной поверхности и по гравитационным аномалиям.

Поскольку приливные силы всего ощутимее на видимой стороне Луны, на ней преимущественно и происходит восходящее движение водных растворов из «оболочки Григорьева». Кора видимой стороны становится все более океанической. Вследствие привноса тепла, которое отдается коре восходящими и постепенно охлаждающимися растворами, граница Мохоровичича поднимается кверху, а кора становится тоньше. Моря действительно оказались «горячее» материков, а жарче всего — под Морями Спокойствия и Холода.

Вещества, выпадающие из растворов по мере их охлаждения, цементируют кору и делают ее более плотной, прочной и тяжелой. Поэтому кора видимой стороны Луны, особенно кора лунных «морей», должна погружаться. Гравитационное выравнивание происходит только после того, как избыток вещества и массы достигнет критического значения, некоего порога для преодоления сопротивления опусканию данного участка коры. На Луне сила тяготения в шесть раз меньше, чем на Земле, и чтобы сломить противодействие свода лунной коры, надо накопить в шесть раз больше избыточной массы, чем в условиях Земли. По мнению С. Григорьева, контрастность распределения аномалий силы тяжести на поверхности Луны почти в 100 раз больше, чем на Земле. На видимой стороне Луны вообще и особенно в центрах «морей» должны обязательно наблюдаться весьма резкие положительные аномалии силы тяжести. Так и оказалось, когда ученые открыли под центрами лунных «морей» столь нашумевшие «масконы» — концентрации тяжелых масс. Теория Григорьева дает «масконам» естественное объяснение.

На обратной стороне, и особенно на возвышенностях Луны, должно происходить преимущественно нисходящее движение водных растворов в «оболочку Григорьева». Охлаждение и выщелачивание коры нисходящими каплями должны приводить к увеличению мощности коры, к уменьшению плотности пород и к дефекту массы, то есть к появлению отрицательных аномалий, а следовательно, и к восходящим движениям всей коры обратной стороны в целом. Действительно — обратная сторона Луны гористее, континентальнее.

Согласно последним измерениям видимая сторона Луны, несмотря на свою пониженность, отличается динамическим избытком массы, то есть плотнее и тяжелее континентальной обратной стороны. Кроме того, недавно твердо установлено, что радиус, направленный к Земле, на несколько километров короче радиуса, направленного от центра Луны к невидимой ее стороне.

Другие необычные факты тоже органично укладываются в теорию Григорьева. Например, первые анализы пород Луны показали весьма высокое содержание в них соединений титана. Не удивительно! В «морях» могли образоваться наиболее богатые титаном породы (вспомним конкреции на дне земных океанов). Породы лунных материков должны содержать меньше титана.

Наличие «оболочки Григорьева» в недрах Луны подтверждают также обнаруженные особенности сейсмических колебаний, которые продолжались по нескольку часов после падения на Луну тяжелых предметов. Возможно, сейсмическая волна многократно обегает планету по оболочке, как по волноводу.

Струями электропроводящих растворов в «оболочке Григорьева» объясняется и возможность появления магнитного поля, «всплески» которого были обнаружены приборами, установленными на Луне.

Как видно, теория очень логична и подтверждается всеми известными фактами о Земле и Луне. Недаром публикация в прошлом году монографии С. Григорьева «Роль воды в формировании земной коры» стала «сенсацией № 1» в геологии и вообще в планетологии. «Оболочка Григорьева», судя по всему, играет важнейшую роль в жизни планет. И пророчески звучат слова вдохновителя московского профессора, великого В. Вернадского: «Поэтому мы должны теперь же держать в голове те космогонические гипотезы о значении воды, которые допускают проверку, позволяют искать факты ее истории, не учитываемые в современном — неполном — представлении о ее земной роли».