МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЕ
Имеются разные определения гидросферы — водной оболочки Земли. С учетом единства природных вод гидросферой следует считать не только Мировой океан, но всю область вод атмосферных, наземных и подземных.
Еще в 1763 году М. В. Ломоносов справедливо и образно отметил очень важную географическую закономерность: «Знатная обширность поверхности земной занята льдами и снегами. Включая плавающие по морям, склоняющимся к полюсам, густые льдов паромы и у берегов торосы, должно принять в рассуждение по всему свету седые вершины гор высоких, вечною зимой обладаемых, и некоторые ровные места, с которых никогда снег не сходит, какие примечены между Леною и берегами Охотского моря… На Южной половине света бывает стужа сильнее, нежели на нашей полуночной».
К чести Ломоносова, он не остановился на перечислении фактов существования обширных областей, где господствует стужа. Он обобщил эти сведения и написал о «морозном слое атмосферы» — слое «вечной зимы», господствующей над нашими головами. Этот слой «около полярных поясов, то есть на 66 1/2 градуса, лежит уже на Земле».
В последующие десятилетия географы достаточно подробно изучили районы, где господствуют снега и льды. Однако забылась мысль о единстве на планете слоя вечной зимы, который охватывает часть атмосферы, а к полюсам опускается на земную поверхность, сковывая льдами воды и проникая в земные недра. Идея Ломоносова оставалась в забвении до 1923 года, когда польский ученый А. Добровольский предложил выделить ледяную оболочку планеты — криосферу. Впрочем, и после этого понятие криосферы не закрепилось в науке. Ученые продолжали все более детально и полнее исследовать различные природные льды порознь. В частности, советские мерзлотоведы достигли немалых успехов в изучении подземных льдов.
В 1931 году на заседании Академии наук СССР Вернадский сделал доклад об областях охлаждения в земной коре, упомянув о криосфере А. Добровольского. И хотя доклад был, судя по названию, посвящен подземным льдам (ведь речь шла о земной коре), Вернадский остался верен себе: он говорил о всех основных видах природных льдов, об их единстве, о криосфере. Позже ученый не раз возвращался к этой теме, разрабатывая ее отдельные аспекты.
Советские мерзлотоведы связывают обычно начало своей науки с именем М. И. Сумгина. Вернадского называют основателем учения о криосфере, природных льдах, о зоне охлаждения планеты.
Вернадского интересовала не только география и строение криосферы. Взгляд геолога устремлялся в далекое прошлое, как бы ускоряя попятное движение времени: за минуты пролетают тысячелетия. Воображение ученого стремилось воссоздать историю природных льдов.
Как известно, за последний миллион лет в приполярных областях не раз начинались нашествия ледников. Поначалу снег и лед накапливались в горах, прилегающих к берегам Ледовитого океана. Отсюда ледяные реки начинали свой путь к югу. Лед становится текучим, когда скапливается в больших объемах. Ледники — ледяные потоки — действительно напоминают реки, текущие чрезвычайно медленно. Как и река, ледник наиболее мощен на стрежне, в центральной полосе. При движении он увлекает с собой камни, песок, пыль, глину. Обломки, передвигаемые ледником, бывают огромны, иногда больше многоэтажного дома. И понятно: помимо вязкости льда, надо учитывать масштабы ледяных рек, ширина которых нередко достигает десяти, а «глубина» — двух километров.
В горных и приполярных странах ледники-обычное явление. Но только в современную эпоху. Десять, сто миллионов лет назад в Заполярье не было постоянного снежного или ледового покрова. Следовательно (и это отметил Вернадский), мы живем в особенную, нечасто повторяющуюся эпоху в истории Земли, когда криосфера приближается к поверхности планеты. В масштабе миллионолетий криосфера представляется пульсирующей оболочкой: она то отступает от земной поверхности, касаясь ее лишь на вершинах высоких гор, то опускается вниз, точнее сжимается, стягивая Землю и проникая в областях вечной мерзлоты на сотни метров ниже поверхности.
Учение о криосфере в изложении Вернадского объединило несколько наук, изучающих льды Земли, с палеогеографией, которая восстанавливает природные условия прежних эпох, и с четвертичной геологией — отделом палеогеографии, изучающим природные условия четвертичного периода (называемого еще ледниковым, а также антропогеновым и плейстоценовым).
Вернадский рассматривал криосферу не саму по себе, а в сочетании с другими оболочками планеты, главным образом с биосферой, атмосферой, с земной корой и природными водами. Криосфера интересовала его прежде всего в связи со строением и развитием Земли, а также живых существ.
«В общем, с учетом тропосферы и стратосферы, криосфера занимает оболочку в несколько десятков километров мощностью. Ее образование представляет проблему, которая раньше не ставилась: криосфера лежит на нашей планете между двумя оболочками высокой температуры — между высокой атмосферой и базальтической геосферой, в которой начинающееся повышение температуры — на суше уже в биосфере, а в гидросфере ниже — достигает максимума. Объяснения климатического характера для их существования представляются недостаточными. К криосфере надо прибавить область охлажденных вод, каковой является вся гидросфера и которой отвечают пластовые (только верховодка?) воды суши. Вероятно, в современной картине сказывается недавний ледниковый период, еще не закончившийся в своем замирании…
Но чем вызваны ледниковые периоды, периоды расширения криосферы? Этого мы пока не знаем».
И вновь, как часто мы встречаем у Вернадского, он заканчивает описание криосферы вопросом, на который наука еще не нашла ответа.
Читаешь иные научные работы, учебники, научно-популярные произведения и начинаешь испытывать удовлетворение с некоторым оттенком самодовольства. Еще бы: все ясно, все объяснено и понятно, на все есть утвердительный (а то и повелительный!) ответ. Нечего искать, незачем сомневаться — достаточно лишь запомнить некоторые факты, формулы, мысли. Духовная пища приготовлена полностью, а то и разжевана.
Вспоминается картина Брейгеля Старшего — страна лентяев: лежат пухлые сытые люди, а вокруг изобилие, и жизнерадостно бегают недоеденные поросята… Нечто подобное представляется для умственной пищи, где пирующим достаточно только пальцем поманить, и жареный цыпленок, посыпанный перцем, сам прискачет к столу. В действительности все совсем иначе. Наука предоставляет искателю бесконечные ряды нерешенных проблем. Эту перспективу и старался показать Вернадский.
ГЕОХРОНОЛОГИЯ
О геологическом времени до сих пор пишут главным образом специалисты по геохронологии. Согласно названию эта наука исследует именно геологическое время. Таков перевод термина. Сущность науки несколько иная. Геохронологи заняты определением продолжительности геологических эпох, определением возраста горных пород, минералов, окаменелостей, очень редко касаясь проблем, относящихся к познанию сущности времени.
Что такое время вообще и геологическое в частности? Абсолютная геохронология исчисляет продолжительность прошлых эпох в годах: а существует ли действительно абсолютное время, напоминающее равномерный всемирный поток Ньютона? Допустимо ли говорить о предельном геологическом возрасте нашей планеты и жизни на Земле? Подобные вопросы ставил перед учеными Вернадский. Окончательных ответов нет до сих пор. Имеет ли время какую-то структуру? Как проявляется оно в минимальных порциях энергии — квантах? Если имеются античастицы, то нет ли антивремени (частиц, для которых время течет вспять)?..
Достижение Вернадского не в том, что он решил эти вопросы: он поставил их, привлекая к ним внимание ученых. Однако до сих пор теория геохронологии (определение сущности, особенностей, закономерностей геологического времени) остается неразработанной.
Вряд ли разумно возвращаться к абсолютному времени (а ведь геологи неявно предполагают реальность абсолютной геохронолоии). И время Эйнштейна (теория относительности), связанное с движением объектов, для Земли не имеет существенного значения. Согласно Эйнштейну, оно замедляется при скоростях, приближающихся к скорости света, или в сильных полях тяготения. На Земле нет ни того, ни другого. Геологическое время требует особого подхода, иных теорий. Вернадский не раз писал о принципе единства пространства-времени: каждый вид пространства обладает своим временем. Другими словами, каждый геологический объект существует в своем масштабе времени.