Магнитный «календарь» планеты

01 августа 1981 года, 00:00

Магнитный «календарь» планеты

Этот невзрачный на вид одноэтажный дом имел немало достоинств: постройка была деревянной — без водосточных труб и металлических стропил, крытая не железом, а шифером. К тому же в одной из комнат размещалось все минимально необходимое для хитроумных храмовских измерений.

И еще одно преимущество. Дом стоял в поселке, расположенном в дачной местности, то есть вдали от искрящих дуг ленинградских трамваев и троллейбусов, от паутины телефонных и телеграфных проводов большого города, от фабрик и заводов с их непрерывно работающими генераторами, трансформаторами, электромоторами. Больше того, в те годы, то есть четверть века назад, по ветке, связывавшей поселок с Ленинградом, еще не сновали электрички. Пригородные поезда передвигались паровой тягой. Для Алексея Никитича Храмова это тоже имело немаловажное значение.

Ночью же условия становились вообще идеальными: жизнь на дачах замирала до утра, исчезали последние возможные помехи — от местных линий связи и электропередачи. Именно в эти часы он мог быть более или менее уверен, что наконец-то остался «один на один» с магнитным полем Земли.

Человек, пожелавший записать голоса певчих птиц, выискивает такие потаенные уголки природы, где бы никакой посторонний шум не искажал естественной тишины, а вернее, ее натуральной звуковой окраски.

Бегством от «призвуков» одержимы и магнитологи. Только спасаются они от шумов особого рода — не воспринимаемых на слух,— от «шумов» электроцивилизации, ибо всякий струящийся по проводам ток, каждая сорвавшаяся в пространство искра, сотворяя собственное магнитное поле, бесцеремонно искажают девственное земное. А оно, охватывающее целую планету, на удивление уязвимо и слабо; очень слабо — его напряженность примерно в сотню раз меньше той, что создает обычный магнит небольшого размера.

Впрочем, вряд ли стоило бы вдаваться во все эти подробности, если бы речь шла об очередном замере магнитного поля Земли. Это делают давно и во многих местах — буквально по всему свету. Здесь, конечно, тоже бывают свои неожиданности и важные наблюдения. Но деревянный дом под Ленинградом будет нас интересовать в связи с иными событиями, для науки не маловажными.

Если Храмову нужно было оставаться «наедине» с магнитным полем Земли, то только для того, чтобы «выключить» и его влияние как последнюю помеху своим наблюдениям, так сказать, «нейтрализовать» внутри измерительного прибора, поскольку объектом его исследований было нечто совсем уж эфемерное, почти неуловимое — магнитная память планеты.

Заключалась она в кубиках горной породы, каждый из которых едва превышал обычный спичечный коробок. Кубики Храмов привез из Западной Туркмении, где собственноручно вырубал их в пластах так называемых красноцветов.

Но, прежде чем дальше углубляться в суть занятий этого человека, нам стоит поговорить о времени. Не о каком-то конкретном, высвеченном в истории особыми приметами, а о времени вообще.

Его называют великим созидателем и разрушителем, безжалостным и неумолимым. Как известно, время можно выигрывать, находить и упускать. Даже убивать.

09-01

Впрочем, все это лишь метафоры, появившиеся с единственной целью: хоть образно представить себе то, что в действительности неосязаемо и неуловимо.

Но одно свойство времени присуще только ему и ни с чем не сравнимо — оно необратимо. Время нельзя вернуть, его течение направлено только от прошлого к будущему и не знает движения вспять. Мы не в состоянии переставлять происшедшие события. Никому еще не удавалось перенестись в собственное детство и побегать с самим собой наперегонки. Возвращаться к тому, что минуло, наблюдать его и как-то изменять нам не дано. Прошлого, как известно, не вернешь.

А нужно ли это?

Для Алексея Никитича Храмова, ныне доктора физико-математических наук, заведующего палеомагнитной лабораторией Всесоюзного нефтяного научно-исследовательского геологоразведочного института, тут двух мнений не существовало. Еще двадцатилетним выпускником Ленинградского университета, увлекшись в 50-х годах узкой специализацией, не имевшей тогда даже общепринятого названия (его немногочисленных коллег не только в Советском Союзе, но и на всей планете в ту пору можно было буквально по пальцам перечесть), он считал: возвращаться к прошлому — значит лучше понять то, что окружает нас сегодня.

И вот здесь кое-какие возможности, оказывается, существуют. Я имею в виду отнюдь не «машину времени», путешествия на которой, надо думать, еще долго останутся уделом фантастов. Есть иное средство для встречи с минувшим. Оно, конечно, не такое уж идеальное, поскольку способно воспроизводить не саму ушедшую реальность, а лишь фрагменты представления о ней. Зато это средство, несомненно, доступно каждому. Речь идет о памяти. Только она способна сохранять и воспроизводить у нас в мозгу (вот именно: воспроизводить!) впечатления прежних дней.

Но, отправляясь в глубь веков, нужно учесть, что у памяти свой отсчет времени: не годы, а события. В этом специфика встреч с минувшим.

Чем длиннее дорога, уходящая в прошлое, тем более размытой становится привычная хронология. Где-то в тумане уже не лет, а столетий только угадываются штриховые эпизоды эллинской цивилизации. А дальше, за ними, века теряют четкие очертания, так как событий, упомянутых, скажем, в клинописи очевидцев архаической эпохи шумерийцев, едва хватает на маркировку тысячелетий.

Эпохи, в которые совсем ни к чему не касались руки человека (по той простой причине, что его еще не было), поначалу представляются полностью погруженными во тьму нашего неведения. А между тем и о них сохранилось достаточно «впечатлений» — хотя скупых, полустершихся, но оставшихся в «памяти» камней; сохранился, например, отпечаток эволюции живой природы, в которой постоянно что-то изменялось, вымирало и зарождалось вновь. Каждый слой содержит набор окаменелостей, который только ему свойствен. Это так называемая руководящая флора и фауна. Она позволяет в сомнительных случаях довольно надежно определять разницу в возрасте различных слоев.

В общем, расшифрованная «память» камней позволяет воспроизвести я выстроить в реальной последовательности многие события истории Земли. Но все они совершались медленно, не менее чем сотни тысяч, а в некоторых случаях сотни миллионов лет. Именно такие промежутки времени и подразумеваются, когда говорят о геологических периодах и эрах.

Нашему времени (четвертичному периоду) предшествовал период третичный, когда человека не существовало вовсе. Вместе они составляют кайнозойскую эру, вмещающую в себя примерно 70 миллионов лет. Она пришла на смену эре мезозойской, тоже делящейся на периоды (триас, юра, мел) с характерными особенностями населявшей их жизни. А до них — глубины периодов палеозоя, протерозоя и архея, отстоящие от нас на сотни миллионов и миллиарды лет.

Все это давно стало привычным для специалистов и составляет одну из основ как теории наук о Земле, так и практики разведки полезных ископаемых.

Алексей Храмов, выросший в семье геологов, и сам по натуре был скорее всего геологом-практиком, предпочитавшим проводить полевой сезон в экспедициях и собственноручно отбирать омытые дождем и обдутые ветром образцы горных пород.

Его родители всю жизнь занимались поисками нефти, в частности, в Западной Туркмении, и потому он знал такие тонкости нефтяной геологии, от которых, возможно, оставались далекими другие магнитологи. Скажем, проблема «немоты» красноцветов была для него отнюдь не книжным понятием: ее часто обсуждали дома — на нее сетовали, ее разбирали, что называется, по косточкам, над ней ломали голову. С чего бы это? Ведь, в сущности, красноцветы — довольно обычные слоистые отложения, в которых бурые, кирпичные, а то и желтые глины соседствуют с серо-зелеными песчаниками.

Их странная и досадная для геологов особенность заключается в том, что в таких ярусах почти нет остатков ископаемых животных и растений. То есть эти яркие пласты почти ничего не в состоянии сказать о времени своего появления. Конечно, зная возраст горизонтов, лежащих выше и ниже «немой» свиты (моложе и старше), нетрудно сделать общий вывод: в какой примерно период она отложилась. Однако о событиях внутри ее приходится лишь строить догадки. В общем, красноцветы, составляющие порой мощнейшую — в несколько километров — пачку слоев, почти невозможно «расчленить» по эпохам, отчего трудно сопоставить отложения, находящиеся даже на сравнительно небольшом удалении друг от друга в одной и той же местности.

Не случайно образцы, привезенные Храмовым из Западной Туркмении, представляли именно пласты красноцветов. Ради этих лежащих перед ним кубиков, которые он поочередно устанавливал в своем магнитометре, ему пришлось в составе большой экспедиции несколько лет подряд кочевать по обширной местности между полуостровом Челекен и отрогами Копет-Дага.

Теперь Храмов был почти убежден: красноцветы вот-вот «заговорят», и он заглянет туда, куда до сих пор еще не удавалось проникнуть с помощью традиционных методов геологии.

Что же такого особенного, могущего пролить свет на тайны «немой» свиты, заключалось в эфемерной магнитной «памяти» храмовских кубиков.

В ней были «призвуки» древнего магнитного поля нашей планеты.

А разве оно отличалось от нынешнего?

Чтобы стало понятнее, почему память о древнем поле Земли обещала избавить от «немоты» красноцветы, мне придется сделать еще одно отступление.

...В студенческие годы Храмов старался постоянно быть в курсе того, чем жила мировая наука в избранной им области. А магнитологов тех лет волновало ожидание исхода спора, разгоревшегося в связи с давним открытием.

В начале нашего века во Франции было обнаружено, что направление намагниченности некоторых лав, изверженных во время оно, не просто отличается от современного поля, а прямо противоположно ему. Иными словами, если бы тогда существовал компас, то северный конец стрелки будто бы должен был показывать на юг, а южный — на север.

В объяснение такого феномена появилось предположение, что в далеком прошлом магнитные полюса Земли периодически менялись местами.

Фантастика, не правда ли? К этой гипотезе так и отнеслись. Ее даже не отвергли, просто не приняли всерьез. Тогда считалось, что земное поле создается огромным постоянным магнитом, заключенным в недрах планеты, и мысль о каком-то «кувыркании» эдакого «царь-магнита» представлялась совершенно абсурдной.

Однако к 30-м годам выяснилось, что горные породы с обратной намагниченностью, то есть словно бы перепутавшие север с югом, отнюдь не редкость. Их находили на Шпицбергене, на острове Ян-Майен в Норвежском море, в Японии, в Австралии.

У озадаченных ученых начало создаваться впечатление, что это даже очень распространенное явление. А раз так, ему настоятельно требовалось объяснение.

К тому времени идею о «царь-магните» уже успели сдать в архив по причине ее полной несостоятельности. И вроде бы ничего не оставалось, как вернуться к гипотезе переполюсовок (их стали называть инверсиями), проявив к ней некоторую терпимость.

Но тут на ее пути встала новая идея, основанная на привычных физико-химических превращениях веществ. Многими учеными она была воспринята буквально как спасительная. Суть ее заключалась в следующем: горные породы включают в себя несколько различных соединений железа, последние взаимодействуют в момент образования минералов и, следовательно, могут исказить их естественную намагниченность настолько, что приборы воспримут ее как обратную. В общем, не какое-то внешнее воздействие, а внутреннее «самообращение» — вот что было предложено в качестве объяснения палеомагнитных странностей.

Теоретики произвели расчеты и подтвердили: такой вариант возможен. Больше того, вскоре пришло сообщение из Токийского университета о том, что профессор Такези Нагата наблюдал это самое «самообращение» в образце вулканической пемзы, доставленной из горной местности Японии.

Казалось, можно с облегчением вздохнуть, признав, что мнение о существенной неизменности магнитного поля Земли восторжествовало. Однако прошел год-другой, а повторить Нагату удалось немногим. Гораздо чаще полностью исключалась даже возможность «самообращения».

Но если причина не в нем?

И гипотеза переполюсовок вторично в течение нескольких десятилетий превратилась из «абсурдной» во «вполне допустимую», имеющую, по крайней мере, право хождения наряду с идеей «самообращения».

Именно в момент острых дискуссий, надежд и разочарований магнитологов Храмов решил отправиться в Западную Туркмению. Он еще не чувствовал себя достаточно подготовленным, чтобы вступить в публичный спор о справедливости какой-то из двух гипотез. Но, будучи решительным приверженцем инверсий, считал себя вправе предпринять конкретные шаги для подтверждения, а быть может, и практического использования этого необычного явления природы.

Когда после университета Храмов получил назначение во ВНИГРИ, он стал задумываться о датировке западнотуркменских недр. К тамошним красноцветам «приурочена» большая нефть. Но из-за их «немоты» невозможно было проследить, как далеко простираются подземные пласты, и это крайне затрудняло поиск и разведку месторождений.

Если границы между породами, намагниченными в противоположных направлениях, рассуждал Храмов, действительно соответствуют эпохам, когда происходили переполюсовки, то магнитная «память» горных пород могла бы стать новым средством решения практических задач нефтяного дела, которые по понятной причине волновали Храмова в первую очередь.

Но мало преодолеть под палящим солнцем сотни километров, отработать молотком и кайлом по нескольку часов ежедневно в течение этих месяцев. Следовало еще найти место для изучения вырубленных из древних пород кубиков. В это время палеомагнетизм находился в зачаточном состоянии. И ВНИГРИ не располагал для него специальной аппаратурой.

Она нашлась лишь в загородной лаборатории одного из ленинградских исследовательских институтов. Дневные часы там заняты своими сотрудниками, и Храмову предложили работать по ночам. Вот так он попал в тот деревянный дачный дом, где мог чувствовать себя достаточно отрешенным от всех помех цивилизации и спокойно отдаться «чтению» магнитной памяти Земли.

К этому времени его иностранные коллеги уже успели выяснить немало необычного. В Исландии в толще изверженных базальтов третичной эпохи отметили частое чередование нормально и обратно намагниченных зон; они сменяли друг друга примерно каждые четверть миллиона лет и, следовательно, вполне могли служить надежными метками для датировки многочисленных ярусов. Нечто похожее обнаружили в США, во Франции, затем на другом краю света — в Японии и в Австралии. Смена зон во многих точках земной поверхности, похоже, была синхронной.

Храмову первая партия его кубиков тоже поведала о весьма примечательных вещах. Все те образцы, что были моложе полумиллиона лет, неизменно соответствовали современному полю планеты. Исключений он не обнаружил. И наоборот, кубики, вырубленные из более древних пластов (поздне-третичных), указали на десять зон попеременной смены отрицательной намагниченности на нормальную.

Чаша весов явно начала склоняться в пользу инверсий. Но лишь склоняться. Она не могла перетянуть окончательно до тех пор, пока оставался невыясненным механизм переполюсовок. А о нем палеомагнитологи имели, увы, смутное представление. И это было серьезным козырем в руках сторонников «самообращения». Выбить его у них мог только четкий ответ: каким образом происходили инверсии...

Конечно, и Храмов не раз задумывался над тем же. И вдруг он стал свидетелем поразительного явления. В большой серии образцов направление остаточной намагниченности плавно — от кубика к кубику — поворачивалось с одной полярности на противоположную. А образцы эти Храмов отобрал из пластов, лежащих друг на друге.

Не нужно было особенного напряжения фантазии, чтобы почувствовать себя почти очевидцем того, как
магнитные полюса в действительности менялись местами: северный, находясь вблизи от своего географического собрата, в какой-то момент двинулся к югу, прошел до экватора, напрямую пересек противоположное полушарие и занял положение южного полюса; а тот одновременно проделал синхронное «хождение» по другой стороне планеты.

Ученому даже удалось установить, что вся эта метаморфоза продолжалась примерно десять тысяч лет, то есть по геологическим меркам довольно быстро.

Не прошло и месяца, как подобные плавные переходы обнаружились еще в одной серии образцов, отобранных в другом челекенском разрезе — километров за двести от первого.

Тогда магнитолог понял, что столкнулся с явлением из ряда вон выходящим.

Не нужно думать, что все тотчас же дружно бросились поздравлять его с весомым вкладом в дело познания мира. Поначалу к переходам, обнаруженным Храмовым, отнеслись как к «интересному наблюдению». Не более того. Причем отнеслись с настороженностью, за которой скрывалась масса вопросов: почему никто никогда не замечал ничего подобного в других местах? Правильно ли извлекались кубики из горных пластов? Достаточно ли точны были лабораторные измерения?.. Он был убежден в своей правоте. И как раз к этому времени из Японии пришла важнейшая весть: тамошние ученые тоже наблюдали аналогичные переходы. Лед был сломан. Геофизики признали обнаруженные переходы решающим доказательством в пользу инверсий. Сомнений в том, какая чаша весов все-таки перетянула, больше почти не оставалось.

Но, может, переполюсовки были свойственны только ближайшей нам кайнозойской эре, заключающей в себе последние 70 миллионов лет?

Алексей Никитич попытался продолжить необычную хронологию еще дальше в глубь веков. В отложениях мелового и юрского периодов он тоже нашел доказательства справедливости гипотезы инверсий.

Маршруты его экспедиций сместились в Предуралье. Там выяснилось, что в пермский период происходило несколько переполюсовок, но преобладало обратное направление намагниченности, то есть полюса предпочитали надолго уступать свои нынешние места друг другу. Обстоятельство чрезвычайно важное. Ведь совершенно о том же говорили горные породы, изученные британскими исследователями. Значит, английские и русские кубики одного возраста, несмотря на значительность расстояния, разделявшего места, откуда они были взяты, очень хорошо сопоставлялись между собой. Из чего следовало, что в их «памяти» оказались зафиксированными не местные и даже не региональные события далекого от нас времени, а процессы глобальные.

Храмов начал вести «реестр» переполюсовок. С годами он пополнился сведениями из Донбасса, Ленинградской области, Восточной Сибири, Предкарпатья. Добравшись до ярусов уже карбонового и девонского времени, ученый как бы углубился в геологическую историю на следующие 150 миллионов лет.

Такой же «реестр» (еще большего масштаба) вели его зарубежные коллеги. С Фарерских островов, из Северо-Восточного Китая, с Корейского полуострова, из Ирландии сообщали, что инверсии обнаружены в пластах всех возрастов. В Шотландии в песчаниковой толще докембрия, возраст которой составлял более 600 миллионов лет, исследователи насчитали 16 чередований прямой и обратной намагниченности. В древних слоях североамериканских Аппалачей такие зоны тоже несколько раз сменяли друг друга.

Когда все эти записи (и множество других) сопоставили, то те, что относились к одному времени, оказались очень схожими. Ведь каждое серьезное изменение магнитного поля Земли «запоминалось» горными породами одновременно на всей ее поверхности.

Абсолютный возраст выявленных переполюсовок установили радиологическим методом. Так была заложена основа принципиально новой системы геологического «календаря» — хронологической шкалы инверсий. Каждая смена прямой намагниченности на обратную (а были они разной продолжительности) получила свое название и номер.

Первая такая шкала охватывала всего пять миллионов лет. Затем ее заметно расширили. В последние годы Храмов предложил ориентировочный вариант, охватывающий уже шестьсот миллионов лет. Сегодня совместными усилиями ученых нескольких стран она стала заметно точнее, подробнее и обрела еще большую емкость.

Итак, новый «календарь» для нашей планеты создан. Им можно пользоваться. «Заговорили» пачки красноцветов, занимающие в недрах Земли солидные толщи. Избавятся от прежней «немоты» некоторые другие горные породы, что облегчит познание строения земной коры, а значит, ускорит поиск полезных ископаемых.

«Календарь» стал поистине революционным методом определения возраста океанского дна. Здесь открылись широкие исследовательские возможности, особенно в районах, которые до недавнего времени считались в геологическом отношении совершеннейшими «белыми пятнами».

Впрочем, это уже тема самостоятельного рассказа.

Лев Юдасин

Рубрика: Без рубрики
Просмотров: 5979