Самоделкин

Помните, как герои Жюля Верна, расшифровав таинственную записку, спустились в древний кратер и подземными ходами добрались к центру Земли? В действительности даже через самую глубокую пещеру попасть к ядру планеты нельзя. А потому ученые осуществляют свои «путешествия» к центру Земли иными способами. Вот, например, какие исследования ведутся в Институте физики высоких давлений имени Л.Ф. Верещагина, которым руководит член-корреспондент РАН СМ. СТИШОВ.

Сквозь почву, горные породы не видно, что творится у нас под ногами, а уж тем более — глубоко в недрах. Знать же это необходимо, И не только потому, что люди по своей природе — существа любознательные. Земля — наш дом, а каждый хороший хозяин должен знать, что про­исходит в каждом из уголков его жилища.

Вот поэтому люди издавна и копаются в зем­ле самым буквальным образом, открывая все новые секреты и тайны.

Однако лопатой, киркой и даже самым со­вершенным буром далеко в глубины не про­никнуть. Работа сверхглубокой скважины на Кольском полуострове, построенной специаль­но для исследования недр, остановилась после того, как были пройдены первые 12 км — чу­довищные давления и температуры не дают бурить дальше.

Поэтому более глубокую разведку приходит­ся вести косвенными способами. Геофизики, например, зондируют недра Земли излучениями различной частоты. Время от времени и сама наша планета «подает голос»: во время землетрясений, из­вержений вулканов по всей толще горных пород расхо­дятся сейсмические колебания. Наталкиваясь на гор­ные слои разной плотности, они преломляются, отра­жаются. Фиксируя эти волны на земной поверхности, ученые получают нечто вроде «рентгенограмм» нашей планеты.

Так удалось узнать, что под наружным твердым сло­ем планеты — земной корой, имеющей толщину от 30 до 70 км, находится мантия, состоящая из пород рас­каленных или даже расплавленных. Слои мантии про­стираются до глубины почти в 3000 км, а дальше — до самого центра — располагается земное ядро.

Так выглядит строение планеты в самых общих чер­тах. Специалисты же могут уточнить: земная кора вместе с верхней мантией составляет литосферу. Кроме того, и мантия, и ядро делятся еще на несколько сло­ев, отличающихся и по составу горных пород, и по температуре, и по давлению…

Но что же все-таки там, в самом центре Земли?

Взгляните при случае на таблицу Менделеева. Все элементы, указанные в ее клетках, содержатся как на поверхности планеты, так и в ее недрах. Только физи­ческие условия там другие, и свойства знакомых нам элементов под действием высокого давления и темпе­ратуры, конечно, меняются.

Как? Ответ на этот вопрос можно найти в лаборато­рии. Ведь соответствующее давление, как и температу­ру, можно создать и не опускаясь в глубины планеты.

По этому пути и пошли в свое время ученые. Акаде­мик Леонид Федорович Верещагин, чье имя носит сей­час институт, еще до войны получил рекордное по тем временам давление — 10 тысяч атмосфер, создав вме­сте с двумя научными сотрудниками и одним механи­ком уникальный пресс.

Пресс тот (его фотографию сотрудники института хранят и сейчас) занимал всего лишь угол лаборато­рии. Потом давления стали измерять сотнями тысяч и миллионами атмосфер. Существенно «подросли» и со­здававшие их прессы. Например, для одного пресса-ре­кордсмена в 70-е годы прошлого века пришлось даже строить специальное здание, напоминающее своими размерами зимний стадион: длина строения — 84 м, ширина — 36, высота — 30 м.

И сама эта махина весом 5000 т будто прибыла из страны великанов. Один лишь цилиндр «поршня», с помощью которого пресс развивал давление до 3 млн. атмосфер, имел массу в 60 т и высоту в два человечес­ких роста. Однако сейчас огромные давления ученые получают более эффективными способами.

Возьмите в руки иголку и воткните, например, в книгу. Хотите верьте, хотите нет, но на кончике иглы вы развили давление около 3 т! Примерно так концен­трируют усилия и современные исследователи. В рабо­чей камере гидравлического пресса на острие алмазной наковальни они получают такие же давления, как на глубине в сотни и даже тысячи километров.

А когда мощи гидравлики недостаточно, призыва­ют на помощь удар или даже взрыв. Именно с помощью взрывов, проводимых опять-таки в особых каме­рах, в свое время были получены из графита первые промышленные алмазы, сейчас завершена серия ис­следований свойств серы при высоких давлениях. Этот химический элемент, представляющий собой в обычном состоянии почти идеальный диэлектрик, под давлением переходит в металлическое состояние, бо­лее того — приобретает сверхпроводящие свойства. Эта работа имеет большое фундаментальное и практи­ческое значение. Возможно, что с помощью металли­ческой серы будет создано новое поколение сверхпро­водящих сплавов, работающих при высоких темпера­турах.

Сейчас исследователи готовятся к следующему шагу в познании глубинных тайн Земли. Вскоре должно стать ясно, как ведут себя различные вещества при тех давлениях, которые царствуют в самом центре Земли. Эта проблема чрезвычайно важна с познавательной точки зрения. Сейсмические волны показывают, что в глубинах залегают плотные вещества. Какие?

Об этом шел многолетний спор. Многие исследовате­ли считали, что ядро Земли слагают породы с очень бо­гатым содержанием железа. Причем одни полагали, что ядро это жидкое, другие считали его твердым. Ис­тина, пожалуй, где-то посередине.

Если бы ядро Земли было жидким, то процессы, происходящие внутри нашей планеты, напоминали бы скорее атмосферные явления — смерчи, торнадо… На практике же ученые видят сходство этих процессов с океаническими — тихими, плавными и спокойными.

В общем, скорее всего, ядро нашей планеты по вяз­кости напоминает застывающее стекло или… густой мед. Более точные выводы можно будет сделать, когда исследователи создадут в лаборатории условия, срав­нимые с существующими в недрах планеты.

Кроме того, очередные эксперименты, бесспорно, да­дут много новых сведений о возможном состоянии ве­щества не только в ядре нашей Земли, но и в недрах Юпитера, Сатурна, других планет.

Владимир БЕЛОВ