Потвърждение на хипотезата, Мадан
В модните речници шлейфът е „удължена част от подгъва, влачеща се зад дълга дамска рокля“. В геоложкия речник е точно обратното: шлейфът предхожда роклята. Но какви са тези рокли в геологията? И какви примки имат? Веднъж вече ви казах, че историята на геоложкия "шлейф" започва с една мистерия на т.нар. "капани". Преди около 65 милиона години в южната част на Индия, в Декан, е имало чудовищно по мащаби и последствия явление, наречено супер изливане на лава, което е продължило (с прекъсвания) около милион години. През това време лава под формата на гигантски базалтови издатини покрива около 500 хиляди квадратни километра от платото Декан, образувайки т.нар. „капани“ (от шведското „стъпала“).
На учените са известни и други „горещи точки“ на Земята. В някои от тях лавата не се е изляла, а е пробила; в този случай геофизиците говорят за суперизригвания. Следи от такива древни или скорошни изригвания ни позволяват да ги класифицираме според количеството изхвърлена лава и в този смисъл изригването на супервулкана Параня Етендека, което се е случило преди 132 милиона години, е най-голямото изригване (обемът на изхвърляне е над 15 хиляди кубични километра!), следвано от Ла Гарита в сегашния щат Колорадо (преди 28 милиона години с обем на лавата от 5 хиляди кубични километра) и Таупо в Нова Зеландия („общо“ преди 27 хиляди години; 1170 кубични километра лава). Най-известният в историята несъмнено беше индонезийската Тоба, чието изригване се случи преди 74 хиляди години и според палеоантрополозите доведе до смъртта на 60% от тогавашното човечество. Някои "горещи точки" са все още активни днес - верига от вулкани на Хавайските острови, около. Реюнион с Индийския океан, Исландия и др.
Опитвайки се да обясни всички тези явления, американският геофизик Джейсън Морган през 1971 г. излага хипотезата за т.нар."magmatic plumes" (теорията на плюмовете на английски). В геоложкия смисъл той нарече „следа“ огромна тръба от гореща магма, която произхожда от външната обвивка на земното ядро и се издига оттам на хиляди километри почти до самата земна кора (такава „следа“ наистина не следва толкова „дрехата“, колкото стърчи над нея). За да разберете по-добре тази хипотеза, трябва да си припомните структурата на земните недра. Както знаете, радиусът на Земята е 6370 км. Най-горният му слой, т.нар. Литосферата е твърдата обвивка, върху която са разположени континентите и океаните. Дебелината му е не повече от 75-80 км (под океаните - само 5-10 км). Сеизмичните вълни, генерирани от земетресения или вулканични изригвания, имат различни скорости в литосферата и под нея, което показва различна пластичност на скалите: литосферата е изградена от твърди (по-специално гранитни) скали и т.нар. „Мантията“, която е под литосферата, е по-пластмасов силикат, в който вълните преминават по-бързо. Плочите, на които е разделена литосферата (т.е. континенталните и океанските плочи), могат бавно да се движат по вискозната мантия (това движение се нарича тектоника на плочите) и където се съединяват, една от тях (по-тежка океанска) преминава под друга (по-лека континентална.) И потъва в дълбините на магмата (фрагменти от тази плоча потъват 600 или дори 1000 km).
Мантията съставлява 85% от обема на Земята, тя се простира до дълбочина 2890 km, а отдолу започва преходният слой, където мантията се среща с външната част на земното ядро. Именно в този слой, според Морган, се раждат "перуми". Още по-ниско, на дълбочина 5150 км, има твърдо вътрешно ядро, съдържащо съединения на желязо и никел с радиоактивни вещества. Въртенето му генерира магнитното поле на Земята. Температурата на повърхността му е почти слънчева, около 5700степени. Това отчасти се дължи на факта, че дълбоките слоеве все още запазват температурата на първичната Земя (възникнала е в резултат на гигантски сблъсъци на огромни парчета материя и първоначално е била огромна течна „капка“), отчасти защото тежките радиоактивни съединения се разлагат вътре в ядрото (спускайки се по време на формирането на Земята в центъра на тази течна „капка“). Топлината, освободена в ядрото, бавно прониква в горната мантия, разсейва се там в резултат на конвекция и в крайна сметка преминава в литосферата, която излъчва тази топлина в космоса.
Както вече споменахме, хипотезата на Морган възниква като опит да се обяснят "горещите точки" на Земята, т.е. онези места, където от време на време има пробив на нажежена лава. Лесно е да се разбере, че поради движението на континенталните и океанските плочи спрямо мантията, тези точки на излизане от лава се изместват с времето, образувайки верига от вулканични „следи“. Такава е хавайската „верига; учените откриха същите следи от последователно променящи се изригвания в Йелоустоун. Но на Земята се среща и друг вид, причинен от факта, че е по-лесно за нажежената лава да пробие от мантията до повърхността на литосферата на места, където океанските плочи пълзят под континенталните. Такива вулканични места наистина са концентрирани по границите на океанските плочи (като пример могат да служат вулканите на Камчатка и Алеутските острови). Въпреки това много геофизици вярваха, че движението на плочите може да обясни почти всички изригвания на Земята. Изблиците на лава на други места, където няма кръстовище на плочи, те приписват на деформацията и изтъняването на една или друга плоча в хода на нейното движение. А някои добавят към тази причина и въздействието на мощни метеорити.
Изчислителната работа, необходима за такъв анализ, се оказа огромна - ако се извърши на един, дори суперкомпютър, той бище изисква 3 милиона часа работа! Но резултатът оправда тези разходи. Сега вече можем да говорим за реалното съществуване на поне 28 „шлейфа“, повечето от които са разположени точно под „горещите точки“ на земната повърхност. Освен това е разкрита и тяхната структура. Всеки такъв стълб от гореща материя винаги се намира на едно и също място спрямо ядрото на Земята, има диаметър от 600-800 km (три пъти повече от това, което Морган първоначално предполага) и се издига вертикално нагоре от границата между ядрото и мантията до височина от около 3000 km. Той не се отклонява нито от конвекцията на материята в околната мантия, нито от парчета океански плочи, потъващи в нея. Но на входа на горната мантия (някъде на дълбочина 600-1000 км) по някаква причина тези стълбове започват да се огъват, а след това краищата им се разширяват в нещо като "чадъри". Причината за такава промяна все още е загадъчна, както и механизмът на самото възникване и устойчивост на тези следи все още е загадъчен. Но дори и сега можем да кажем, че точно тези струи, очевидно, отвеждат основната част от топлината от земните дълбини към повърхността. Това до голяма степен променя представите на учените за механизма на охлаждане на земното кълбо в частност и за детайлите на топлинния баланс на Земята като цяло.
Поглед в далечното бъдеще
Ще започна отдалеч. Преди няколко седмици астрономите съобщиха, че сред звездните системи, събрани през последните години от телескопа Кеплер, е идентифицирана любопитна звезда, която е „почти близнак“ на нашето Слънце. Той е на една и половина хиляди светлинни години от нас (незначително разстояние в универсален мащаб), с 3% повече от Слънцето, с 4% по-ярък и най-важното е от същия физически тип, тоест преминава през същия еволюционен път като Слънцето. По-точно мина, защото в едно отношение е много различна от него – тяпо-стари с 1,5 милиарда години. Следователно, изучавайки го, астрономите могат да видят от първа ръка бъдещето на нашето Слънце.
Но най-интересното е, че близо до тази звезда е открита планета, която е „почти близнак“ на нашата Земя: тя е на почти същото разстояние от своята звезда, както Земята е от Слънцето, има почти същата маса като Земята, само с 60% по-голям диаметър и, според астрономите, може дори да е скалиста. Ако настоящите теории за формирането на планетите са верни, тогава тази планета трябва да се е формирала близо до своята звезда на същия етап от своята еволюция, на който нашата Земя се е формирала близо до Слънцето. И тъй като новооткритата звезда е преминала този етап 1,5 милиарда години по-рано от Слънцето, можем да мислим, че нейната планета се е формирала 1,5 милиарда години по-рано от Земята. И сега е съответно с 1,5 милиарда години по-стар. Следователно, гледайки го, можете да видите далечното бъдеще на нашата планета.
За това заключение започнах толкова далеч. Какво ни очаква? Какво казва за това нашият двойник, който ни очаква по пътя към бъдещето? Това е най-интересното. И дори поучително. Защото, както казват астрономите, ако всички горни данни и разсъждения се потвърдят от допълнителни наблюдения, тогава ще трябва да признаем, че нашият далечен близнак вече е навлязъл в прага на самоускоряващ се и неудържим процес, който очаква всички подобни планети около звезди като Слънцето - процесът на превръщане в гореща, безводна и безжизнена пустиня. Лесно е да се разбере как учените са стигнали до това заключение. Те вече знаят, че звезди като Слънцето започват живота си не много големи и отделят сравнително малко топлина. Но постепенно те нарастват по размер и се затоплят.
Нашето Слънце, появило се преди 4,5 милиарда години, днес е с 20% по-горещо. Още половин милиард години по-късноще стане много по-голям и много по-горещ. Това ще доведе до повишено изпарение на океаните. Изпарението ще увеличи концентрацията на водни пари в атмосферата. Тъй като водните пари са един от най-ефективните "парникови" фактори, увеличаването на тяхната концентрация ще доведе до повишаване на температурите под тази "водна" обвивка. А повишаването на температурите ще доведе до още по-голямо увеличаване на изпарението на океаните. Това е самоускоряващият се и неудържим процес, споменат по-горе. То ще приключи само след пълното изпаряване на цялата вода на планетата. След това под нейната атмосфера (сега почти непроницаема за слънчева светлина) ще се установи определено термично равновесие около знак от няколкостотин градуса по Целзий, след което тази температура ще се увеличи в съответствие с увеличаването на енергийния поток от звездата. Това ще продължи, докато звездата, разширявайки се, погълне самата планета.
Толкова страховито далечно бъдеще. Говорих за това, за да покажа каква опасност за живота представляват извънконтролните климатични процеси. Разбира се, има такива процеси като описания по-горе, които са неизбежни, защото се контролират от нашата звезда, нашето Слънце. Но има климатични процеси, на които ние самите влияем и поуката от разказаната история е, че трябва да следим това влияние особено щателно, защото тук може да се промени нещо и е изключително важно да го направим навреме.