«Вокруг света» 2004 г, №9
…Они обычно являются без предупреждения, застигая свои жертвы врасплох, они безжалостны и коварны, их ярость внушает ужас всему живому, их удары сотрясают саму земную твердь, на их счету тысячи человеческих жизней. Землетрясения от самого сотворения мира наводят страх на людей, которые в своем стремлении обуздать или хотя бы предупредить стихию обращались сначала к богам, затем к ученым, но — так и не смогли одержать верх в этой бесконечной борьбе. После десятилетий сейсмических работ на Земле многие исследователи в надежде получить новые сведения о механизме землетрясений устремили свои взоры к небу... |
Фонарь для каменных глубин Изучением землетрясений и причин, их порождающих, занимается сейсмология — наука, название которой происходит от греческого слова «сейсмос», что значит «колебания». Один из основоположников сейсмологии, русский физик академик Б.Б. Голицын, еще в 1912 году образно заметил, что «всякое землетрясение можно уподобить фонарю, который зажигается на короткое время и освещает нам внутренности Земли, позволяя тем самым рассмотреть то, что там происходит». Действительно, почти все современные представления о внутреннем строении нашей планеты основаны на интерпретации сейсмограмм — записей сейсмических волн. Слагающие Землю горные породы обладают определенной эластичностью, но в местах тектонических разломов постепенно накапливаются напряжения, вызываемые действием сил сжатия или растяжения. Когда эти напряжения превышают предел прочности самих пород, происходит резкое смещение слоев в вертикальном или горизонтальном направлении. Обычно оно составляет лишь несколько сантиметров, но при этом выделяется огромная энергия — ведь в движение приходят массы в миллиарды тонн! Мгновенное перемещение масс по разрывам в глубине Земли приводит к возникновению сейсмических волн, вызывающих вибрацию горных пород и образование в них разломов. От очага землетрясения (гипоцентра) сейсмические волны расходятся во все стороны и вызывают сильные колебания поверхности вблизи эпицентра — точки на поверхности планеты, расположенной прямо над очагом. По мере удаления от эпицентра эти колебания затухают. Однако сейсмические волны могут достигать даже противоположной стороны планеты, пройдя через глубинные оболочки — мантию и ядро. Причем через жидкий, расплавленный материал ядра проходят только волны, называемые продольными, они вызывают сжатие и растяжение среды, через которую проходят. Их движение напоминает перемещение червяка, сжимающегося и растягивающегося вдоль продольной оси. Волны другого вида — поперечные — через расплав не проходят, а затухают на границе земного ядра. В этих волнах происходит колебание частиц горных пород перпендикулярно направлениям распространения волн. Такие колебания можно сравнить с движением змеи, извивающейся по поверхности поперек направления движения. |
Трагедия Фобоса Если Луна, довольно-таки крупный спутник Земли, сотрясается до сих пор, то крошечный спутник Марса — Фобос, похоже, тряхнуло один раз, но так, что он чуть не развалился на куски. Следы этой катастрофы — узкие длинные борозды-каньоны, расходящиеся во все стороны по радиусам от кратера Стикни и сходящиеся на противоположной стороне Фобоса, в области, антиподальной этому кратеру. Это выглядит как глобус, на котором вычертили сетку меридианов, но забыли добавить к ним сетку параллелей. Такие протяженные трещины возникли, когда с Фобосом столкнулся огромный метеорит, при взрыве которого и образовался кратер Стикни диаметром 10 км. Диаметр самого Фобоса всего лишь 23 км, поэтому при столкновении произошло сильнейшее сотрясение всего Фобоса, от которого он едва не раскололся на части. Ракетные удары по Луне Сами астронавты, чтобы вызвать «просвечивание» лунных недр, умышленно создавали лунотрясения различными способами. Например, астронавты «Аполлона-12» после возвращения на орбитальный корабль сбросили свой лунный отсек с орбиты на поверхность Луны. Астронавты «Аполлона-14» Шепард и Митчелл провели сейсмический эксперимент, в ходе которого взорвали 13 небольших зарядов, расположенных на лунной поверхности. Взрывы таких зарядов, установленных на конце шеста, которым астронавт упирался в лунный грунт, создавали маленькие лунотрясения. Сейсмические волны от них фиксировались установленным неподалеку прибором. Таким образом были получены сведения о строении лунных недр на глубине в несколько десятков метров. Покидая Луну, несколько экспедиций оставили на ее поверхности гранатометы, которые впоследствии приводились в действие по командам с Земли. Взрывы этих гранат позволили получить представление о строении верхних слоев лунной коры на более значительной глубине, чем взрывы, произведенные самими астронавтами с помощью ручных устройств. Падения на Луну четырех лунных модулей кораблей «Аполлон» и пяти последних ступеней лунной ракеты-носителя «СатурнV» показали, что мощная материковая кора охватывает всю Луну, не разделяясь, как на Земле, на отдельные континенты, и лишь в некоторых местах она утончается и перекрывается базальтовыми покровами. Под корой до глубины 800 км лежит мантия, в которой, начиная с глубины примерно 100 км, появляются признаки слабой современной активности, проявляющиеся лунотрясениями. Глубже 800 км, по-видимому, появляется существенное количество расплава, который не пропускает поперечные сейсмические волны. Эпицентры лунотрясений складываются в два широких размытых пояса, не совпадающих с поясами темных морей. |
Льды рвутся наружу Крупнейший из спутников Юпитера— Ганимед, планетное тело практически такого же размера, как Меркурий, но расположен он гораздо дальше от Солнца, во внешней части планетной системы, где поистине царство холода. Так вот на Ганимеде по мере его остывания происходил совершенно противоположный процесс, чем на Меркурии. Охлаждаясь, Ганимед не сжимался, а расширялся. И все потому, что у него не было массивного железного ядра, а внутренности состояли главным образом из воды. Превращение в лед и приводило к расширению Ганимеда, поскольку вода при охлаждении ведет себя совсем не так, как другие вещества, — переходя в твердое состояние, в лед, вода не сжимается, а расширяется. Следы этого расширения остались на поверхности Ганимеда в виде светлых поясов, состоящих из продольных борозд. Эти пояса напоминают вспаханное поле. Древняя кора Ганимеда — темные участки с множеством метеоритных кратеров, — разбита ледяными поясами на отдельные области. Процесс этот, конечно, сопровождался движениями коры и ее сотрясениями. И в качестве движущей силы здесь действовала застывающая в лед вода, игравшая роль своего рода холодной магмы. Если на крупном Ганимеде процесс этот происходил постепенно, то на небольшом спутнике Урана Миранде, похоже, все произошло гораздо быстрее и драматичнее. На космических снимках Миранды сразу же бросается в глаза громадный каньон глубиной до 5 км, прорезающий ее поверхность. Диаметр Миранды всего лишь 480 км — это в 7 раз меньше, чем у нашей Луны. Примерно 3/4 массы Миранды составляет лед. Образование гигантского каньона скорее всего было связано с движением коры по разломам на ранней стадии геологической истории этого спутника, когда он остывал и вода превращалась в лед, объем которого превышает объем исходной воды. Это должно было привести к расширению Миранды и появлению на ее поверхности трещин и разломов, сопровождаемому сейсмическими явлениями. Подобные каньоны, но меньшей глубины, обнаружены и на других спутниках Урана и Сатурна — Ариэле, Обероне, Титании, Энцеладе и Тефии. И все эти спутники состоят преимущественно из льдов (водных, аммиачных и метановых) с примесью обычных каменных горных пород. Так что и они должны были пережить эпоху сотрясений в своей геологической истории. А вот на первых космических снимках одного из спутников Юпитера — Европы были обнаружены бесконечно длинные, узкие полосы, напоминающие трещины на поверхности ледяного панциря Северного Ледовитого океана на Земле. Позднее выяснилось, что поверхность Европы — это действительно сравнительно тонкая ледяная оболочка, под которой скрыт океан, окутывающий каменное ядро Европы. Гравитационное воздействие Юпитера вызывало, а может быть, и до сих пор вызывает, растрескивание ледяного панциря Европы. При этом ледяные поля смещались относительно друг друга и происходили «ледотрясения», следы которых запечатлены в современном рельефе этого спутника. |
Солнечная дрожь Не так давно выяснилось, что сотрясаются не только «твердые» планеты, но и наша звезда — Солнце. Солнцетрясения были обнаружены с помощью космической солнечной обсерватории СОХО (SOHO) в конце 1990-х годов. Оказалось, что при каждой солнечной вспышке по поверхности светила пробегает волна, похожая на круги от брошенного в воду камня. Солнечная вспышка представляет собой гигантский протуберанец — взрывной выброс раскаленного водорода и гелия высоко над поверхностью Солнца. Вполне рядовая, умеренная по солнечным меркам вспышка порождает на Солнце сотрясение, энергия которого в 40 тысяч раз больше, чем у знаменитого катастрофического землетрясения 1906 года в Калифорнии (США), полностью разрушившего Сан-Франциско. На серии снимков, сделанных космической солнечной обсерваторией SOHO в 1998 году, был зафиксирован вид солнцетрясения сверху, анфас. Во все стороны от места яркой солнечной вспышки чрезвычайно быстро расходится узкая темная волна, порожденная сотрясением солнечной поверхности. Удалось определить и скорость этой волны, оказалось, что она достигает 300 км/с. Такие наблюдения за солнцетрясениями помогают получить новые сведения о процессах, происходящих не только на поверхности, но даже и в недрах Солнца. Терзания Ио Как Земля воздействует своим гравитационным полем на Луну, вызывая лунотрясения, так и Юпитер воздействует на свои спутники. Поскольку масса Юпитера превышает массу его крупных спутников в 20 тысяч раз, то и воздействие его многократно сильнее. Особенно «достается» ближайшему к Юпитеру из его четырех крупных спутников — Ио. Приливное воздействие Юпитера приводит к разогреву и частичному плавлению вещества в недрах Ио. Вот почему на поверхности спутника никогда не утихает вулканическая активность. Недра Ио, разогретые приливным воздействием гигантского Юпитера, находятся в расплавленном состоянии. Из них на высоту до 300 км над поверхностью почти постоянно выбрасываются фонтаны сернистых газов. Диаметры таких «газовых зонтиков» достигают 1 000 км. Из кратеров изливается жидкая сера темно-коричневого, почти черного цвета. Охлаждаясь, она застывает в виде желтых и оранжевых потоков, поэтому на снимках, сделанных с космических станций, Ио имеет вид оранжевого шара, напоминающего апельсин. Это второе после Земли небесное тело, на котором обнаружена современная вулканическая активность. Выбросы газовых гейзеров и излияния лав из вулканических кратеров приводят к образованию под поверхностью Ио пустот, куда проседает поверхность. Такие обрушения должны сопровождаться сейсмическими явлениями. Зафиксировать их пока не удалось, ведь сейсмометров на поверхности Ио еще нет. |