Научная беседа - Плутония - Владимир Обручев

Через несколько дней по возвращении экспедиции на “Полярную звезду” разыгралась обычная для этих широт сильнейшая пурга, прекратившая всякие прогулки и работы на свежем воздухе. Коротали время в кают-компании, обмениваясь впечатлениями о зимовке среди льдов и путешествии в Плутонию. Труханов особенно интересовался подробностями спуска в подземный мир, который сопровождался различными непонятными для экспедиции явлениями.

— А знаете ли, Николай Иннокентьевич, — сказал Каштанов, — что ваше письмо, вскрытое в тот день, когда мы увидели мамонтов в тундре, сменившей льды, объяснило нам, куда мы попали, но не удовлетворило нас. Мы хотели бы знать, на чем было основано ваше предположение, что земной шар пустотелый, — предположение, которое так блестяще оправдалось.

— Если хотите знать, — ответил Труханов, — идея эта не моя и даже не новая. Ее высказывали больше ста лет назад некоторые ученые Западной Европы, и я наткнулся на нее, просматривая старые журналы, заинтересовался и занялся проверкой, которая убедила меня в ее правдоподобности.

— Не поделитесь ли вы с нами вашими доказательствами?

— С удовольствием. Если хотите, сделаю вам сегодня же вечером подробный доклад.

Вечером в кают-компании состоялась интересная научная беседа. Рассмотрев кратко воззрения древних народов о плоской Земле среди первобытного океана и учение Аристотеля о шарообразной форме Земли, Труханов остановился подробнее на взглядах нового времени.

— В конце восемнадцатого века ученый Лесли утверждал, что внутренность Земли заполнена воздухом, самосветящимся вследствие давления. В этом воздухе движутся две планеты — Прозерпина и Плутон…

— Плутон? — не удержался Боровой. — Мы, следовательно, не придумали ничего нового для внутреннего светила!

— Да, это имя у вас предвосхитили, — продолжал Труханов. — И некоторые ученые даже высчитали пути этих планет, приближение которых к земной коре будто бы производит магнитные бури и землетрясения. По мнению Лесли, на внутренней стороне Земли, освещаемой мягким электрическим светом, царствует вечная весна, и поэтому там существует чудная растительность и своеобразный мир…

— И он был совершенно прав! — воскликнул изумленный Папочкин.

— Вход в земную внутренность, по учению Лесли, должен находиться около восьмидесяти второго градуса северной широты…

— Но ведь это же изумительно! — всплеснул руками Макшеев. — Как он мог указать так точно? Мы нашли южный край этого входа под восемьдесят первым градусом с чем-то.

— Лесли определил его по месту наибольшей интенсивности северных сияний, так как предполагал, что последние исходят именно изнутри Земли, представляя электрические лучи, освещающие внутренность Земли. Учение Лесли нашло многих сторонников, и даже вполне серьезно разбирали вопрос о снаряжении экспедиции внутрь Земли.

— Вот так так! — улыбнулся Громеко. — И в этом отношении у нас чуть не явились предшественники?

— Но экспедиция не состоялась, потому что авторитетные ученые того времени — Бюффон, Лейбниц, Кирхер — высмеяли гипотезу Лесли, назвав ее фантазией. Они отстаивали огненно-жидкое ядро Земли, одно общее или с многочисленными второстепенными очагами, которые назывались пирофилиациями. В конце восемнадцатого века стройная гипотеза Канта-Лапласа об образовании всей нашей планетной системы из газообразной раскаленной туманности завоевала почти все умы и отодвинула на задний план все другие.

Но Кормульс в тысяча восемьсот шестнадцатом году доказывал, что Земля внутри пустая и кора ее имеет не более трехсот английских миль толщины.

Галлей, Франклин, Лихтенберг и Кормульс старались объяснить явления земного магнетизма и его вековые изменения с точки зрения существования гипотетической внутренней планеты. Немецкий профессор Штейнгаузер в тысяча восемьсот семнадцатом году считал существование этой планеты, которую он называл Минервой, почти несомненным.

Возникли опять проекты экспедиции внутрь Земли. Отставной пехотный капитан Симмес, живший в Сен-Луи в штате Миссури, в апреле тысяча восемьсот восемнадцатого года напечатал в газетах письмо и разослал его во многие учреждения Америки и Европы, адресованное “всему миру”, с девизом “свет дает свет, чтобы открыть свет до бесконечности”.

Вот что он писал:

Земля внутри пустая и обитаемая. Она содержит ряд концентрических сфер одну в другой и имеет у полюсов отверстия шириной от 12 до 16 гр… Я готов прозакладывать свою жизнь за истинность этого и предлагаю исследовать эту пещеру, если мир поможет мне в этом предприятии, Я приготовил к печати трактат об этом предмете, в котором привожу доказательства вышеуказанных положений, даю объяснения различных явлений и разгадываю “золотую тайну” доктора Дарвина. Мое условие — патронат этого и новых миров. Я посвящаю (завещаю) его моей супруге и ее десяти детям. Я избираю доктора Митчель, сэра Дэви и барона Александра фон Гумбольдта в качестве своих покровителей. Мне нужно только сто смелых спутников, чтобы выступить из Сибири в конце лета с северными оленями на санях по льду Северного моря.

Я обещаю, что мы найдем теплые и богатые земли, изобилующие полезными растениями и животными, а может быть, и людьми, как только минуем 82 гр. северной широты. В следующую весну мы вернемся.

— Что же, состоялась эта экспедиция? — спросил Каштанов.

— К несчастью или, если хотите, к нашему счастью, она не состоялась. Письмо Симмеса обратило на себя внимание, и в редакции газет и журналов, а также к ученым посыпались вопросы заинтересованных читателей. Предложение отважного капитана, не боявшегося оставить после себя вдову и десять сирот, обсуждалось в печати, но ни ста смелых спутников, ни денег на экспедицию не собрало. Ученые, избранные покровителями, вероятно, сочли бедного Симмеса просто фантазером или сумасшедшим. Дело в том, что многие были убеждены в существовании пустоты внутри Земли и нахождении там планеты, но в существование отверстия, через которое можно было бы проникнуть внутрь, не верили.

Так, физик Хладни в статье о внутренности Земли, вызванной письмом Симмеса и напечатанной в ученом журнале, указал, что отверстие невозможно: если бы такое когда-либо существовало, оно бы неминуемо заполнилось водой. Крайне медленное движение планеты, обнаруженное Штейнгаузером, Хладни объясняет тем, что оно происходит в весьма плотной среде сдавленного воздуха, может быть, под влиянием притяжения Солнца и Луны. Он строит еще следующие интересные предположения, не выдавая их, конечно, за бесспорные: так как при сильном сжатии воздуха выделяется тепло, а сильно нагретое тело должно светиться, то в центре земной пустоты, где давление со всех сторон наибольшее, страшно сжатый воздух должен образовать светящую и согревающую массу, нечто вроде центрального солнца.

Обитатели внутренней поверхности Земли, если таковые существуют, видят это солнце всегда в зените, а вокруг себя — всю внутреннюю поверхность, освещенную им, что должно дать очень красивую панораму.

Гипотезы о внутренней планете держались некоторое время. Бертран в тридцатых годах прошлого века также полагал, что земной шар пустой и в этой пустоте находится магнитное ядро, которое перемещается под влиянием комет от одного полюса Земли к другому.

В девятнадцатом веке наибольшее число приверженцев имела гипотеза об огненно-жидком ядре Земли, согласно учению Канта-Лапласа. Ее защитники спорили только по вопросу о том, какую толщину имеет твердая земная кора; одни находили достаточной кору в сорок — пятьдесят километров толщины, другие же вычисляли ее в сто километров, а третьи даже от тысячи двухсот семидесяти пяти до двух тысяч двухсот двадцати, то есть от одной пятой до одной трети земного радиуса. Но такая толщина коры противоречит вулканическим и геотермическим явлениям Земли, как противоречит им гипотеза, предполагающая, что Земля представляет совершенно остывшее твердое тело. Поэтому в качестве корректива защитники толстой коры принимают, что среди нее еще сохранились отдельные бассейны расплавленной массы, которые и являются вулканическими очагами.

Поэтому во второй половине девятнадцатого века больше сторонников получила четвертая гипотеза, гласящая, что Земля имеет твердую нетолстую кору, твердое ядро и в промежутке между ними более или менее толстый слой расплавленных пород — так называемый оливиновый пояс.

Твердое ядро допускается на том основании, что ближе к центру Земли вследствие громадного давления, существующего там, все тела, несмотря на высокую температуру, превышающую во много раз их точку плавления (при нормальном давлении), должны быть в твердом состоянии.

Земная кора состоит из более легких пород, а в оливиновом поясе сосредоточены более тяжелые, богатые оливином и железом; в самом ядре преобладают наиболее тяжелые вещества — например, металлы. Полагают, что железные метеориты, которые состоят преимущественно из никелевого железа, представляют обломки планетных ядер, а каменные метеориты, состоящие из оливина и других богатых железом минералов с вкраплениями никелевого железа, дают нам понятие о составе вещества оливинового пояса.

Эта гипотеза и сейчас еще имеет много сторонников, но наряду с ней за первенство борется и другая, именно гипотеза Цеприца, которая воскресила в новой форме учение Лесли и других ученых конца восемнадцатого и начала девятнадцатого века.

Эта гипотеза исходит из того физического закона, что при высоких температурах, которые непременно должны существовать в недрах Земли, все тела должны быть в газообразном состоянии, несмотря на огромное давление.

Вам известно, что существует так называемая критическая температура газов, при которой они не сжимаются и не переходят в жидкость ни при каком давлении. Несомненно, что в центре Земли эта критическая температура превзойдена во много раз. Поэтому самое ядро должно состоять даже из так называемых одноатомных газов, потерявших уже свои характерные химические свойства, так как молекулы их уже распались на атомы под влиянием высокой температуры. Это ядро окружено слоем газов в перегретом надкритическом состоянии, который, в свою очередь, окружен слоем обыкновенных газов.

Далее следует слой жидкости, вещества в расплавленном состоянии, затем слой жидкости густой, вроде лавы или смолы, и еще слой, переходный от жидкости к твердому телу, в так называемом скрыто-пластическом состоянии, сравниваемый по консистенции с сапожным варом.

Наконец, сверху находим твердую кору. Все перечисленные слои, конечно, не отграничены резко друг от друга, но связаны постепенными переходами, вследствие чего при движении Земли эти слои не могут перемещаться друг относительно друга, влиять на приливы и отливы, на перемещения земной оси. Относительно толщины земной коры существует разногласие. Шведский геофизик Аррениус предполагает, что газообразное ядро занимает девяносто пять процентов земного диаметра, огненно-жидкие слои — четыре процента, а твердая кора — только один процент, то есть имеет около шестидесяти четырех километров толщины. Другие же дают коре мощность более значительную — в восемьдесят, сто и даже тысячу километров. Но более тонкая кора, шестьдесят — сто километров, не больше, лучше согласуется с явлениями вулканизма, горообразования, геотермическими и тому подобными.

Вы видите, что эта гипотеза воскресила учение Лесли и других, правда без внутренних планет и наружных отверстий, оправдала даже мнение капитана Симмеса о концентрических сферах. Но об обитаемости недр Земли при температуре, разлагающей даже атомы газов, конечно, не могло быть и речи…

— А между тем они обитаемы! — воскликнул Каштанов. — И, снаряжая туда экспедицию, вы ведь предполагали эту обитаемость?

— Совершенно верно, и теперь я перехожу к изложению своей гипотезы, — ответил Труханов. — Я давно уже являюсь сторонником гипотезы Цеприца и производил наблюдения и вычисления для ее дальнейшего развития и подтверждения. Наблюдения касались определения силы тяжести, явлений геомагнетизма и распространения землетрясений.

Как известно, волны землетрясений распространяются не только по твердой земной коре, но и по прямому пути через недра Земли. Поэтому, если случится землетрясение у наших антиподов, то чувствительные инструменты уловят две серии ударов — сначала идущие по кратчайшему пути земного диаметра, а затем уже распространяющиеся по земной коре, то есть по периферии шара. Скорость распространения сотрясений зависит от плотности и однородности среды, и по этой скорости можно судить о состоянии среды.

И вот целый ряд наблюдений на разных сейсмических станциях Земли и в особенности моей обсерватории на Мунку-Сардыке, где я установил новые, чрезвычайно точные и чувствительные инструменты на дне глубокой шахты, у подножия горного хребта, обнаружили факты, не согласные с гипотезой Цеприца. Оказалось, что земное ядро должно состоять не из сильно уплотненных давлением газов, а, наоборот, из разреженных, немного разве плотнее нашего воздуха, занимающих около трех четвертей диаметра. Иными словами, это газообразное ядро должно иметь примерно восемь тысяч километров в диаметре, так что на долю жидких и твердых слоев остается не более двух тысяч четырехсот километров толщины с каждой стороны. А среди газообразного ядра приходилось допустить существование твердого или почти твердого тела, то есть внутренней планеты диаметром не более пятисот километров.

— Как вы могли определить диаметр этого невидимого тела? — поинтересовался Боровой.

— Очень просто. Это тело попадалось на пути ударов только тех землетрясений, которые случались прямо на антиподах моей обсерватории, именно в Тихом океане к востоку от Новой Зеландии; если же землетрясение случалось в самой Новой Зеландии или в Патагонии, то на прямом пути его распространения твердого тела не оказывалось. Целый ряд наблюдений позволил определить максимальные размеры этого тела, конечно, с приблизительной только точностью.

Итак, эти наблюдения показали, что внутри Земли имеется большое пространство, занятое газами, мало отличающимися по плотности от воздуха, а среди них в центре находится внутренняя планета диаметром не более пятисот километров. В общем, эти наблюдения лучше согласовывались с гипотезами более старых ученых, а не Цеприца. Но в таком случае возникает сомнение в правильности всех подсчетов распределения тяжелых веществ в земной коре. Средняя плотность Земли, как известно, составляет пять и пять десятых, а плотность горных пород в поверхностном слое коры только два и пять десятых — три и пять десятых и даже меньше, если принять во внимание большие массы воды океанов. Поэтому ученые считают, что по направлению к центру должны залегать вещества все более высокой плотности, достигающей в центре ядра десяти-пятнадцати. Но если внутри Земли большое пространство занято газами с плотностью воздуха, среди которых помещается маленькая планета, то приходится принять совершенно иное распределение плотностей в земной коре, окружающей внутреннюю пустоту с газами. Я принимаю, что легкая поверхностная часть коры имеет около семидесяти семи километров толщины, тяжелая внутренняя часть с большим содержанием тяжелых металлов имеет две тысячи триста километров и внутренняя полость газов — четыре тысячи километров (включая и планету); в сумме это равно шести тысячам тремстам семидесяти семи километрам — радиусу Земли. Если принять среднюю плотность тяжелой части коры в семь и восемь десятых то плотность Земли в целом и будет пять и пять десятых соответственно определениям геофизиков…

На доске, имевшейся в кают-компании, Труханов выполнил перед слушателями все вычисления объема и веса составных слоев Земли, чтобы доказать распределение масс, предполагаемое им. Приняв в таком измененном виде гипотезу Цеприца, Труханов рассмотрел вопрос, как образовалось отверстие, сообщающее земную поверхность с внутренней полостью, по которому должны были вылететь сгущенные и горячие газы из полости. Отметив частое падение на Землю из космического пространства каких-то небесных тел, называемых метеоритами, Труханов высказал предположение, что когда-то на Землю упал огромный метеорит, который пробил кору толщиной в две тысячи триста семьдесят семь километров и остался внутри, превратившись в планету Плутон. В доказательство возможности такого падения он указал на огромную впадину, называемую метеоритным кратером, известную в штате Аризона Северной Америки и представляющую выбоину, сделанную когда-то огромным метеоритом, судя по найденным во впадине его обломкам. Но этому метеориту не удалось пробить кору, он отскочил и, вероятно, упал в Тихий океан, тогда как Плутон пробил кору и остался внутри.

— Когда же случилась эта катастрофа? — спросили слушатели.

— Не позднее юрского периода, судя по тому, что в самой отдаленной части внутренней полости, достигнутой экспедицией, найдены представители юрской фауны и флоры, которые переселились в эту полость с поверхности Земли после образования отверстия, выхода через него газов и охлаждения внутренней полости. А позже таким же путем постепенно переселялись туда фауна и флора мелового, третичного и четвертичного периодов, последовательно оттесняя в глубь полости пришельцев предшествующего времени.

Пока Земля Нансена скована льдами, внутренняя полость гарантирована от проникновения в нее представителей современной флоры и фауны с земной поверхности. И только человек двадцатого века в вашем лице отважно преодолел эту преграду и проник в таинственную страну, где чудесно сохранились благодаря постоянному климату и жизненным условиям представители флоры и фауны, давно исчезнувшие на Земле. Вы открыли этот палеонтологический музей, о существовании которого я не мог и думать.

— Вы прекрасно обрисовали заселение внутренней поверхности, — заметил Каштанов, — хотя палеонтологи, может быть, найдут и спорные пункты в ваших предположениях. Но я хотел еще спросить: куда же исчезли обломки земной коры, получившиеся при образовании пробоины?

— Я полагаю, что более мелкие были выброшены обратно вырвавшимися из недр газами, а более крупные могли частью сплавиться вместе с метеоритом в светящееся тело Плутона, частью могли упасть на внутреннюю поверхность и образовать там холмы и целые плоскогорья. Может быть, те большие холмы из оливиновой породы, богатой железом, которые вы открыли на берегах реки Макшеева в ее среднем течении, представляют такие обломки; может быть, и все плато черной пустыни на южном берегу моря Ящеров состоит из подобного огромного обломка, — все это требует дальнейшего изучения.

— А вулканы, потухшие и действующие, которые мы нашли на этом плато, — как объясните вы их существование?

— Мне кажется, это нетрудно. Согласно гипотезе Цеприца, поверх слоев или поясов, состоявших из газов, располагался слой огненно-жидкий. После образования пробоины, когда газы устремились в нее и давление внутри Земли начало резко ослабевать, часть этого слоя должна была превратиться в пары и газы а остальная представляла кипящее огненное море. Пары и газы постепенно вышли через отверстие, температура и давление во внутренней полости все более понижались, и лавовое море начало покрываться твердой корой. Сначала последняя была тонка и слаба, часто разрывалась под напором газов и паров, продолжавших еще выделяться из расплавленной массы. Но постепенно она окрепла, прорывы случались все реже и реже, — как на поверхности Земли в первый период ее жизни. Вулканы показывают только, что на некоторой глубине под этой корой сохранились еще бассейны с огненно-жидкой лавой, которая и производит извержения, как на земной поверхности, с той разницей, что продукты представляют сплошь очень тяжелые переполненные железом породы, каких мы на Земле не знаем.

— Но ведь если внутренняя поверхность представляла сначала огненное море, как вы сказали, — заметил Макшеев, — то обломки коры, упавшие в него должны были утонуть в нем или расплавиться.

— Это необязательно, — вступился Каштанов. — Мелкие обломки, конечно, расплавились, но крупные благодаря своим размерам — ведь они могли достигать нескольких километров в диаметре — подверглись расплавлению только отчасти. Что же касается их погружения в глубь огненного моря, то это зависело от их удельного веса. Если они были легче расплавленной массы — а это вполне допустимо для части обломков, — то они плавали на ее поверхности, подобно льдинам на море, и, подобно льдинам, по краям и снизу таяли.

— Я не настаиваю на своей мысли, — заявил Труханов, — это было первое предположение, которое пришло мне в голову при вашем вопросе. Все это требует дальнейшего исследования. Мы знаем теперь только узкую полоску Плутонии вдоль реки Макшеева и по берегам моря Ящеров. А что представляет эта огромная страна в обе стороны от реки? Далеко ли уходит черная пустыня на юг? Что лежит за этой пустыней? Нет ли там опять оазисов жизни?..

— Мне кажется, что нет, — заметил Папочкин, — и вот почему. Влагу, без которой жизни быть не может, приносят ветры, дующие с севера, из отверстия. Эта влага — продукт главным образом земной поверхности. Как мы убедились, дожди не распространяются дальше южного берега моря Ящеров. Ветры оставляют всю свою влагу на этом сравнительно небольшом расстоянии от отверстия, а за морем, на всем остальном пространстве внутренней поверхности, залегает безводная и бесплодная пустыня застывшей лавы. Я думаю даже, что первоначально юрская жизнь распространялась на очень близкое расстояние от отверстия, и только постепенно, по мере того как количество влаги в виде речек и озер увеличилось благодаря постоянному притоку ее через отверстие, эта жизнь продвигалась все дальше и дальше на юг. Может быть, и море Ящеров образовалось сравнительно недавно, и потому вода его не так солона, как вода океана.

— Ну, с этим нельзя согласиться, — сказал Каштанов. — Если бы это море образовалось недавно, в нем не могли бы жить представители юрской фауны, подобно рыбам, ихтиозаврам и плезиозаврам. Ни рыбы, ни ихтиозавры не могли переселиться с земной поверхности внутрь посуху, подобно муравьям, или по воздуху, подобно птеродактилям. Из этого следует, что в пробоину все-таки проникло море, хотя бы на непродолжительное время, — и узким проливом.

— Но позвольте! — воскликнул Папочкин. — Как могло море проникнуть вслед за метеоритом внутрь? Оно встретило бы раскаленные газы и огненную поверхность, и все завры и рыбы дали бы только колоссальную уху, но не потомство.

Все рассмеялись, но Каштанов возразил:

— Вы делаете слишком поспешные выводы из моих слов, Семен Семенович. Я же не говорил, что море проникло вслед за метеоритом. Последний упал, как предполагает Николай Иннокентьевич, в триасовый период, а фауна моря юрская. Следовательно, мы имеем достаточный промежуток времени для выхода газов и охлаждения внутренней полости. Может быть, в другой части Плутонии море Ящеров тянется значительно дальше на север, указывая тот путь, по которому морская фауна переселилась когда-то внутрь.

— Вот видите, сколько вопросов, крайне интересных и важных, возникает тотчас же, как мы начинаем рассуждать о природе Плутонии! — сказал Труханов. — И каждый из нас может наметить их целый ряд по своей специальности. А в итоге — необходимо снарядить вторую экспедицию для дальнейшего исследования Плутонии. Не так ли?