text43

Автор: Прокопенко А.Е. (Ангарск)

4. ИЗМЕНЯЮЩИЙСЯ ЛИК ЗЕМЛИ

4.3 Космическая бомбардировка

4.5 Комета огненная, она же и шаровая молния

4.3 Космическая бомбардировка.

Каждую ясную ночь на небе можно наблюдать "падающую звезду". Так в народе называют метеор. Происходит это явление при вторжении в атмосферу Земли космических тел различной массы, скорости которых могут составлять от 11 до 72 км/сек. Ударами молекул воздуха метеорные частицы могут быстро нагреться до температуры плавления и испарения, входящих в состав метеора минералов. Энергии одной молекулы воздуха в зависимости от скорости набегающего потока достаточно для испарения от 7 до 300 атомов вещества. Как показывает спектральный анализ метеоров, видимый след вызван свечением паров металлов, входивших в состав метеорного тела, в основном железа, никеля, хрома, магния.

Обычно за час наблюдений можно увидеть несколько "падающих звёзд". Но изредка они "падают" в час сотнями, а то и тысячами. Это явление называют метеорным потоком. Установлено, что родонаначальницами потоков являются кометы. Метеорные тела потоков - не что иное, как продукты разрушения комет. Для многих метеорных потоков надёжно установлено их генетическое родство с кометами, а поскольку орбиты комет известны, то и прогнозы большинства метеорных потоков достаточно точны. За тысячи лет под действием притяжения планет и особенно планет-гигантов потоки распадаются. Остатками распавшихся потоков и являются спорадические метеоры, составляющие "метеорный фон".

Влетающие в атмосферу Земли космические тела испытывают торможение набегающим потоком воздуха. Это торможение обратно пропорционально кубическому корню из произведения массы тела на квадрат его плотности. Это значит, что более плотные тела тормозятся слабее тел рыхлых, а массивные - слабее тел малой массы. Самые мельчайшие частицы успевают затормозиться ещё до того, как начнут плавиться и медленно оседают на Землю. Их размеры не превышают нескольких микрон. Частицы больших размеров разогреваются при трении о воздух до температур 2400-3500 градусов. При таких температурах вещество метеора плавится, частично испаряется, а большей частью сдувается с тела метеора и на Землю оседает уже в виде мельчайших, диаметром в доли миллиметров, силикатных или магнетитовых шариков. Приток метеорной пыли в год составляет по разным оценкам от 90 тыс. тонн (Г.Фехтиг, 1971 г.) до 50 тыс. тонн (В.А.Бронштэн, 1982г.)

Но примерно шесть раз в год на Землю с небес падает камень. Это - метеорит. Наблюдения полётов метеоритов приводят к заключению, что все они двигались вокруг Солнца в прямом направлении (как и все планеты) и наклон их орбит к эклиптике не превышал 30-40 градусов. В этом пространстве в том же направлении обращается большинство астероидов. Там, между орбитами Марса и Юпитера, существует целый пояс астероидов. Обломки астероидов этой группы должны входить в атмосферу Земли с очень малыми скоростями. И скорости метеоритов не превышали 22 км/сек. Все эти обстоятельства позволяют считать метеориты осколками астероидов.

По минеральному составу метеориты делят на каменные (92%), железокаменные (2%) и железные (6%). Самые распространённые каменные метеориты выглядят как мелко- или среднезернистые породы от очень светлых до почти черных. 90% каменных метеоритов содержат хондры - шарики размером 1-3 мм. Метеориты этого класса называют хондритами, а метеориты без хондр -- ахондритами. Хондриты состоят в основном из железомагнезиальных силикатов: оливина (25%-60%), гиперстена и бронзита. В составе хондритов находится до 20% никелистого железа: касамита (до 7% Ni) и тэнина (30%-50% Ni). Хондриты подразделяются на обыкновенные, углистые и энстантитовые.

Железокаменные метеориты состоят наполовину из никелистого железа, наполовину из силикатов. По своей структуре они делятся на два класса: палласиты и мезосидерниты. У палласитов силикаты (в основном оливин) заполняет поры своеобразной металлической губки. У мезосидернитов наоборот, металл заполняет поры силикатной (ортопироксеновой) губки.

Железные метеориты на 98% состоят из железоникелевых минералов тэнита и касамита, различающихся по кристаллической структуре и содержанию никеля. Грубокристаллические железные метеориты с содержанием никеля 6%-14% называют октаэдритами. Они встречаются наиболее часто. Мелкокристаллические, имеющие кубическую структуру и содержащие менее 6% никеля, называют гексаэдритами, а метеориты, не имеющие упорядоченной структуры и содержащие более 14% никеля - атакситами. Из железных метеоритов атакситы встречаются наиболее редко.

Исследования структуры и состава метеоритов позволяют считать, что их родительскими телами в большинстве случаев были тела диаметром 150-400 км, т.е. самые большие астероиды. Астероиды от столкновений друг с другом и с обломками астероидов раскалываются на части. Поскольку каменные обломки имеют прочность значительно меньше железных, они рассыпаются на более мелкие части. Поэтому каменные метеориты обычно имеют небольшие размеры и массу до нескольких килограмм, редко - больше. Железные чаще бывают крупными, массой в несколько тонн, а иногда десятков и сотен тонн. Так собранные фрагменты упавшего 12 февраля 1947 г. Сихотэ-алинского железного метеорита весили около 30 тонн.

Но, как доказывают работы геологов, на Землю в далёком прошлом падали и громадные метеориты и даже небольшие астероиды. Падение громадных метеоритов на поверхность планет приводит к взрыву. На это ещё в 1924 г. указал новозеландский учёный Джиффорд. Эту идею развивали эстонский астроном Э.Эпик и советские учёные К.П.Станюкович и В.В.Федынский. Массивное космическое тело слабо тормозится атмосферой Земли, и оно с большой скоростью врезается в поверхность, проникая в грунт на значительную глубину. В результате очень быстрого торможения в грунте вся кинетическая энергия тела переходит в тепло, отчего само тело и окружающие его породы мгновенно плавятся и испаряются. Происходит подземный взрыв, в результате которого образуется метеорный кратер.

Ударной волной породы под местом взрыва уплотняются, и в результате сжатия возникает полусферическая зона трещиноватости, простирающаяся в глубину на расстояние радиуса кратера. В боковых направлениях породы сжимаются, дробятся и сдвигаются как бульдозером на значительные расстояния. Вокруг кратера образуется зона трещиноватости диаметром вдвое превосходящая диаметр самого кратера. Трещинные нарушения представляют собой паутинную сеть - сочетание концентрических и радиальных разломов. Ударной волной вышележащие слои переворачиваются и отбрасываются за пределы кратера, где и образуется кольцевой вал, породы в котором залегают в обратном порядке, т.е. на верху лежат более старые породы.

Образовавшийся в результате взрыва метеорный кратер в однородных породах имеет круглую форму. Радиус метеорного кратера зависит от крепости пород и пропорционален корню четвёртой степени из кинетической энергии метеорита, поделённой на ускорение свободного падения [R=k(E/g)1/4]. Наличие разломов и значительная неоднородность пород могут несколько исказить круглую форму. Метеорные кратеры на Земле могут иметь любые размеры - от десятков метров (Хэвиленд, США, 10 м) до десятков километров (Карский, Россия, 50 км). А Р.Дитц в 1964 г. выдвинул гипотезу, согласно которой весь Тихий океан - это гигантская метеорная структура. Кратеры больших размеров, большей частью давно погребённые под осадочными породами, называют астроблемами (звёздными ранами), а гигантские астроблемы, размеры которых в плане составляют сотни километров, называют гиаблемами (по Б.С.Зейлику).

С течением времени упругой реакцией земной коры уплотнившиеся в центре горные породы вздымаются к поверхности. Образуется центральное поднятие (купол), древние породы которого словно протыкают толщу пород, сформировавшихся намного позднее. А если астроблема образовалась в период, когда только сформировалась земная кора, утончённый и облегчённый оставшийся слой коры выдавится вверх веществом верхней мантии и поверхность Мохоровича окажется ближе к поверхности, чем на соседней территории.

Космические снимки планет и их спутников свидетельствуют о том, что кратеры разных размеров - самая распространённая форма рельефа на телах Солнечной системы. Подавляющее большинство кратеров имеют ударное происхождение. Они образовались в результате мощной длительной космической бомбардировки. И Земля не защищена от этой бомбардировки. Когда человек поднялся в космос и единым взглядом охватил огромные площади земной поверхности, ему открылась удивительно знакомая картина. Вся земная поверхность также была покрыта множеством кольцевых структур разного диаметра. Самые большие из них достигали в диаметре более тысячи километров. Почему же их раньше не замечали?

Образование метеорных кратеров - убывающий процесс в Солнечной системе. Формирование большинства крупных кольцевых структур связано с более ранней стадией развития Земли. Об этом свидетельствуют обнаруженные структуры на платформах, сложенных одними из древнейших на Земле породами. В течение миллиардов лет в результате действия процессов водной и ветровой эрозии кольцевые структуры были погребены под осадочными породами. Скорость нивелировки (стирания) кратеров на Земле составляет 1 м / млн. лет (по расчётам В.А.Рябенко). Поэтому только отдельными разнородными фрагментами - дугообразными изгибами контуров, системами разломов, резкими ступенями в рельефе - они прослеживаются на геологических картах.

Изучение космогенных кольцевых структур Земли только начинается и сопряжено с большими сложностями. Только молодые и, как правило, небольшого размера (до десятка километров) кратеры ещё можно различить по рельефу. Для обнаружения же погребённых кратеров приходится сначала исследовать земную толщу различными геофизическими методами с целью нахождения обнадёживающих признаков. А признаками кольцевых структур являются: магнитная и гравитационная аномалии, наличие центрального поднятия из более древних пород, вздутие границы Мохоровича для огромных по площади структур. По этим признакам могут быть обнаружены структуры, уже не выраженные в рельефе.

Когда по физическим полям структура обнаружена, начинается бурение скважин и изучение слагающих структуру пород. Породы метеорных кратеров резко отличается от осадочных, магматических и метаморфических пород и составляют особую группу, которая была названа Б.Ф.Энгельгардтом импактной. Главное отличие импактных пород - это наличие в них очень плотных разновидностей минералов (шок-метаморфизованные породы), которые получились при очень высоких пиковых давлении и температуры во время взрыва. Похожие минералы получаются в точках ядерных взрывов. Наличие в метеорных структурах соответствующих плотных модификаций кварца служит наиболее удобным индикатором пикового давления. Коэсит образуется при давлении 10-15 ГПа, стишовит - при 15-45 ГПа, а лешательерит (стекло плавления кварца) - при 45-80 ГПа.

В литосферу Земли корни кольцевых структур уходят в глубину на расстояния, соизмеримые с размерами их в плане. Характер магматических образований и вещественный состав магматических продуктов, связанных с разломами в кольцевых структурах, надёжно свидетельствуют о том, что вещество поднялось из очень глубоких недр Земли. Это значит, что разломы достигали самых нижних слоёв верхней мантии. Исходя из масштабности и многочисленности земных кольцевых структур, Б.С.Зейлик выдвинул гипотезу ударно-взрывной тектоники, согласно которой космической бомбардировке приписывается исключительно лидирующая роль в формировании лика Земли, в том числе и в образовании литосферных плит.

Не учитывать последствий ударов космических тел о поверхность Земли для её геологической жизни нельзя. Поскольку она родилась не из холодного газопылевого облака, а в результате взрыва на Солнце, то с самого начала существования Землю окружало бесчисленное количество тел разной массы. Тела подали на нашу планету, когда она была ещё звёздочкой, когда на ней появилась жидкая оболочка, когда эта оболочка стала затвердевать и превращаться в твёрдую каменную сферу. Падение многочисленных тел на Землю в ту раннюю стадию её развития, несомненно, влияло на эволюцию земной коры в целом. Следы соударений того периода оказались запечатленными в кольцевых структурах, как круги на моментально замёрзшей воде. Космическая бомбардировка не прекратилась. Она будет продолжаться вплоть до самой поздней стадии развития планеты. Но её интенсивность уменьшается по экспоненте. А Земля за миллиарды лет оделась в толстую литосферу. И решающая роль в формировании земной коры перешла к внутренним силам, рождающимся на поверхности "земляной" звезды. И всё же редкие мощные потрясения не проходят для верхней оболочки планеты бесследно.

К кольцевым структурам приурочены разнообразные и очень важные месторождения металлических полезных ископаемых. А металлогенетическая карта Африки сама по себе выглядит как карта кольцевых структур. Образовавшиеся во время взрыва разломы в коре служили проводящими каналами для магматического рудоносного расплава. Полезные ископаемые может принести само космическое тело. В железных метеоритах наряду с железом содержится никель, кобальт, хром и другие ценные элементы. На Урале разрабатывается Орско-Халиловское месторождение, железные руды которого по минеральному составу идентичны веществу железных метеоритов. Из этой руды металлурги варят отличную сталь без всяких добавок. Некоторые геологи считают месторождение космогенным. А канадский геолог Р.Дитца предложил метеорную гипотезу происхождения сульфатных медно-никелевых руд месторождения Садбери (Канада). Расположено оно в одной из древних астроблем, представляющей собой метеорный кратер размером 65 х 20 км. Земные месторождения медно-никелевых руд во всём мире приурочены к своеобразным по форме массивам основных пород, которые похожи на грибы с прогнутой шляпкой, ножки которых служили проводящими каналами для рудоносного раствора-расплава.

Но если в самом космическом теле никаких ценных элементов нет, то месторождение может возникнуть в мишени, в земной структуре. Тепловой энергии от удара может быть достаточно для расплавления пород и последующей мобилизации рассеянных в коре рудных элементов. А в зонах трещиноватости, занесёнными плотными осадочными породами, могут накапливаться нефть и газ. Поэтому значительные запасы нефти и газа приурочены к областям крупных прогибов, находящихся в центре больших кольцевых структур. В США из куполовидных структур центральных поднятий добывают нефть (структуры Рэд-Уинг, Сьерра-Невада). Эти обстоятельства порождают повышенный и всё возрастающий интерес к кольцевым структурам

Используя определённые критерии кольцевых структур, геологи отыскали на Земле к настоящему времени более 200 крупных метеорных кратеров. Первым был обследован кратер, обнаруженный в 1891 году в пустыне штата Аризона (США). Он имеет диаметр 1,2 км, а его максимальная глубина составляет 180 м. В самом кратере и в его окрестностях найдено значительное количество метеорного железа, что позволяет считать упавшее тело железным. В последствии были обнаружены метеорные кратеры значительно больших размеров. Размеры в плане некоторых из них достигают десятков километров. Вот только некоторые, образовавшиеся за последние 15 млн. лет на Земле метеорные кратеры.

Структура Местоположение Диаметр, км. Возраст, лет

Соболевский Приморье (Россия) 0,05 250

Аризонский США 1,2 30 тыс.

Лонар Индия 1,85 50 тыс.

Шунак Казахстан 3,0 10 млн.

Штейнхейм Чехия 3,0 15 млн.

Нью-Квебек Канада 3,5 1 млн.

Жеманьшин Казахстан 5,0 750 тыс.

Босумтви Гана 10,5 1,3 млн.

Рис ФРГ 24,0 15 млн.

При падении крупных метеоритов выделяется огромное количество энергии, при этом вся она выделяется в считанные секунды. Мощность взрывов во много раз превосходит и мощные землетрясения, и тектонические силы. По расчетам астронома Л.Крживского падение в океан астероида с поперечником около 10 км и массой 100 миллиардов тонн на скорости всего лишь 10км/сек вызовет образование облака испаренной воды диаметром 100 -1000км. и высотой 100 км. Катастрофические дожди обрушатся на землю, и будут длиться годами. Само облако расползётся по всему земному шару и на долгие годы закроет Землю от солнечных лучей, отчего наступит глобальное похолодание. В зависимости от массы упавшего тела может получиться эффект от "всемирного потопа" до "конца света".

Главная страница

Web-страница geostar43