Nauka, posvyashchennaya himii vseh prirodnyh vod, -- gidrohimiya osnovana Vernadskim, kotoryj osobo otmechal edinstvo vseh vod Zemli.
"Lyuboe proyavlenie prirody -- gletchernyj led, bezmernyj okean, reka, pochvennye rastvory, gejzer, mineral'nyj istochnik -- sostavlyaet edinoe celoe, pryamo ili kosvenno, no gluboko svyazannoe mezhdu soboj", -- pisal Vernadskij, obosnovyvaya vydelenie osoboj oblasti znaniya -- gidrohimii.
Kak ni slozhno vydelit' novuyu oblast' znaniya, znachitel'no trudnee dokazat' neobhodimost' podobnoj procedury. Mogut najtis' ohotniki konstruirovat' nauki po principu sostavleniya slozhnyh slov. Naprimer, esli est' biogeohimiya i gidrogeohimiya, to pochemu by ne skonstruirovat' podobnym obrazom terminy: biogeofizika ili gidrogeofizika? Ili eshche: atmogeohimiya, atmobiohimiya, gidrobiohimiya i t. d.
V principe vovse ne isklyucheno, chto poyavyatsya nauki o geohimii i geofizike gazov Zemli, geofizike prirodnyh vod i pr. No obosobyatsya oni ne potomu, chto kto-to pridumal novyj termin. Trebuetsya prezhde vsego provesti nauchnoe issledovanie, a uzh kak i kem budet najdeno tochnoe i blagozvuchnoe (eto tozhe vazhno!) nazvanie dlya novogo ucheniya -- delo vtorostepennoe. Nedarom Vernadskij byl nazvan osnovatelem gidrogeohimii, togda kak termin takoj im ne upotreblyalsya (ego vpervye predlozhili neskol'ko sovetskih uchenyh, i v chisle ih A. M. Ovchinnikov).
Vernadskij ne ogranichival, kak my znaem, geohimiyu prirodnyh vod konkretnymi predelami zemnoj kory. Oblast' rasprostraneniya minerala, imeyushchego formulu $N_2O$, -- gidrosfera ohvatyvaet i kamennuyu obolochku planety, i nizy atmosfery, i, konechno, Mirovoj okean.
V zemnoj kore sushchestvuyut ochagi rasplavlennoj magmy. Magma mozhet izlivat'sya na poverhnost' ili zastyvat' na glubine. I nikto iz geologov ne stanet razgranichivat' izuchenie magm, nahodyashchihsya v rasplavnennom ili tverdom sostoyanii. Prosto otmechayutsya magmaticheskie porody i magma, iz kotoroj oni obrazuyutsya i v kotoruyu vremenami perehodyat, nahodyas' na sootvetstvuyushchih glubinah.
Tot zhe princip issledovaniya primenil Vernadskij dlya vody, On vzglyanul na nee kak mineralog. Nu i chto, esli v usloviyah, gospodstvuyushchih bliz zemnoj poverhnosti, mineral nahoditsya v zhidkom (preimushchestvenno) sostoyanii? Ot etogo on ne perestaet byt' mineralom,
"Prirodnye vody, rassmatrivaemye kak mineraly, yavlyayutsya slozhnymi dinamicheskimi sistemami ravnovesiya, nahodyashchimisya v tesnejshej svyazi s okruzhayushchej ih sredoj... Vse, chto proishodit s lyuboj vodoj v odnom kakom-nibud' meste, otrazhaetsya v dejstvitel'nosti na vsej ee zemnoj masse".
Obratim vnimanie na ponyatie dinamicheskogo ravnovesiya, kotoroe chasto ispol'zoval Vernadskij dlya harakteristiki sostoyaniya sfer Zemli. Pochemu ne prosto -- ravnovesie? Ved' za milliony let vse prirodnye processy dolzhny kak budto sbalansirovat'sya mezhdu soboj, prijti k polnomu ravnovesiyu. Neredko tak i schitaetsya: chelovek, mol, narushaet ravnovesie prirodnyh processov.
Na primere prirodnyh vod yasno vidno otsutstvie kakih-libo ravnovesii (krome dinamicheskih) bliz zemnoj poverhnosti. Voda nahoditsya v postoyannyh krugovorotah. Iz atmosfery, gde ona prisutstvuet v forme para, popadaet na poverhnost' zemli, pronikaet v nedra, zahvatyvaetsya mineralami, vhodit v kristallicheskie reshetki. S poverhnosti voda isparyaetsya, pod zemlej dvizhetsya, rano ili pozdno vyhodya na poverhnost'. V mineralah ona sohranyaetsya sravnitel'no dolgo, pogruzhayas' vmeste s nimi v zonah progibaniya zemnoj kory na desyat'-dvadcat' kilometrov. Tam pod vliyaniem vysokih davlenij i temperatur mineraly preobrazuyutsya, izmenyayas' podchas neuznavaemo i teryaya vodu.
Krome togo, v pripolyarnyh rajonah voda, zamerzaya, prevrashchaetsya v led (a tochnee, v raznovidnosti l'da, tak kak led byvaet raznyj po strukture i fizicheskim svojstvam). A led -- samoe nastoyashchee kristallicheskoe telo, tverdyj mineral. Pravda, on ne slishkom dolgovechen na Zemle. Za tysyacheletiya (samoe bol'shee za milliony let) on prohodit cikl prevrashchenij v vodu i vodyanoj par. Est' eshche odno vmestilishche prirodnyh vod -- zhivye sushchestva. V nih (v nas) voda, kak izvestno, sostavlyaet bolee poloviny vsej massy. No i zdes' ona ne zaderzhivaetsya nadolgo.
Voda nahoditsya v nepreryvnom dvizhenii, perehodya iz geosfery v geosferu, iz minerala v mineral, iz odnogo fizicheskogo sostoyaniya v drugoe. Postoyannyj pritok solnechnoj energii -- glavnaya dvizhushchaya sila etogo krugovorota, kak, vprochem, i vseh drugih krugovorotov atomov i mineralov na Zemle. Esli govorit' o ravnovesii sistemy prirodnyh vod, to tol'ko o ravnovesii vihrej, krugovorotov, dvizheniya. Vernadskij osobo vydelil svojstvo tekuchesti, izmenchivosti vody. Esli vzglyanut' na Zemlyu v ee siyuminutnom sostoyanii, sdelav kak by mgnovennyj fotosnimok, to otchetlivo budut vidny morya i okeany, reki i ozera, oblaka i podzemnye vody. No glaz geologa dolzhen, krome togo, uhodit' v glub' millionoletij. Dlya Vernadskogo, sozdavshego geneticheskuyu mineralogiyu -- istoriyu mineralov Zemli, -- bylo sovershenno logichno issledovat' istoriyu odnoj iz samyh interesnyh, rasprostranennyh i vazhnyh mineral'nyh grupp nashej planety -- prirodnyh vod.
Po ego mneniyu, mozhno vydelit' ne menee trehsot razlichnyh vidov (otdel'nyh mineralov) prirodnoj vody, prichem maksimal'noe chislo etih vidov, veroyatno, dostigaet tysyachi. Podobnogo raznoobraziya ne imeyut nikakie drugie gruppy mineralov (esli ne uchityvat' vidy zhivyh sushchestv, kotorye v principe mozhno tozhe otnosit' k osobym kristallicheskim strukturam).
Prirodnye vody imeyut odnu vazhnuyu osobennost': oni sosredotocheny preimushchestvenno v gigantskom rezervuare -- Mirovom okeane. Znachitel'no men'she po masse vodyanyh parov, snega i l'da, presnyh poverhnostnyh vod, a takzhe vod podzemnyh.
Sushchestvuyut eshche bolee redkie raznovidnosti prirodnyh vod. V 1929 godu Vernadskij otmetil, chto sredi desyatkov tysyach himicheskih analizov prirodnyh vod otsutstvuyut analizy mnogih vazhnyh raznovidnostej: morskoj peny, pridonnyh vod morskih i presnovodnyh bassejnov, kapillyarnyh vod gornyh porod i t. d. Po sravneniyu s drugimi redkimi mineralami nekotorye raznovidnosti prirodnyh vod izucheny chrezvychajno slabo. |to bol'shoe upushchenie.
"V istorii nashej planety i v istorii... himicheskih elementov voda zanimaet sovershenno osoboe, isklyuchitel'noe polozhenie. Esli dazhe v valovom sostave planety voda ischislyaetsya nemnogimi dolyami procenta massy planetnogo veshchestva, to v verhnih ee geosferah i, v chastnosti, v biosfere ona preobladaet po vesu i opredelyaet vsyu ih himiyu. Sejchas nashi tochnye himicheskie znaniya ogranichivayutsya verhnimi zemnymi obolochkami, a potomu pri vremennom sostoyanii geohimii ni odno veshchestvo ne imeet dlya nauchnoj raboty v etoj oblasti takoe znachenie, kakoe imeyut prirodnye vody...
Vvidu ne menee isklyuchitel'nogo prakticheskogo znacheniya prirodnyh vod v zhizni cheloveka, to ili inoe reshenie etih voprosov... vhodit v samuyu gushchu zhizni". Dejstvitel'no v pervoj polovine nashego veka so vsej ochevidnost'yu vyyavilas' vernost' vzglyadov Vernadskogo na bol'shoe teoreticheskoe i prakticheskoe znachenie issledovanij prirodnyh vod. Posle pervyh ego vystuplenij v nashej strane stali poyavlyat'sya stat'i i monografii, posvyashchennye prirodnym vodam, a shkola sovetskih gidrogeologov bystro vydvinulas' na odno iz vedushchih mest v mire.
CHtoby poznat' ob容kt, nado najti emu mesto sredi rodstvennyh ob容ktov, sozdat' klassifikaciyu. Klassifikaciya prirodnyh vod, kak podcherknul Vernadskij, ne mozhet byt' chisto himicheskoj:
"V nej dolzhny poluchit' vyrazhenie i geologicheskie i fiziko-geograficheskie priznaki, a imenno te, kotorye opredelyayut mesta, zanimaemye dannym telom v strukture planety. Mineral ne est' ob容kt, ot planety nezavisimyj. On vsegda svyazan s opredelennym mestom v ee mehanizme. My dolzhny takim obrazom uzhe v klassifikacii, esli vozmozhno, opredelyat' mesto dannogo minerala v planete -- v vertikal'nom razreze i v geograficheskom polozhenii".
Odin iz harakternyh priznakov prirodnyh vod -- prisutstvie v nih gazov, glavnejshie iz kotoryh kislorod, uglekislota, azot, metan, serovodorod, vodorod. Po ih soderzhaniyu Vernadskij predlozhil vydelit' shest' osnovnyh klassov vod Zemli. Krome togo, po koncentracii rastvorennyh veshchestv on razdelil vody na presnye, solenye i rassoly. A dal'nejshee bolee drobnoe delenie on osnovyval na soderzhanii v vode opredelennyh himicheskih elementov, sravnitel'no nemnogochislennyh (hlor, uglerod, azot, natrij, kal'cij, magnij i nekotorye drugie).
Geohimiej prirodnyh vod Vernadskij gluboko zainteresovalsya sravnitel'no pozdno, v shestidesyatipyatiletnem vozraste. |to ne pomeshalo emu rabotat' uvlechenno i ochen' produktivno. Ego trudy po gidrohimii sostavlyayut ob容mistyj tom v sobranii sochinenij. Pravda, avtor zametil v predislovii k svoej "Istorii prirodnyh vod" (vhodyashchej v "Istoriyu mineralov zemnoj kory"), chto rabotu on vel dolgie gody "v chasy dosuga". Trudno sebe predstavit' takogo roda "chasy dosuga", kogda, kak by mezhdu delom, sostavlyaetsya celaya nauka, imeyushchaya vazhnoe znachenie dlya neskol'kih otraslej znaniya: krome mineralogii i geohimii, dlya biologii, geologii, geografii, geofiziki.
Eshche odna ogovorka, sdelannaya Vernadskim v tom zhe predislovii. "Avtor, uzhe kogda pervaya chast' byla napisana i chastichno napechatana, vstretilsya (1934) s nebol'shoj rabotoj etnologa i gidrologa V. Mak Gi v Vashingtone... kotoryj dal v 1908 g. yarkoe izlozhenie svoih predstavlenij o vodnom stroe Zemli, vo mnogom sovpadayushchee s osnovnymi ideyami, mnoyu v nauchnuyu rabotu vvodimymi. No, naskol'ko znayu, on dal tol'ko obshchee programmnoe izlozhenie svoih vzglyadov. Real'no mineralogiya vod v ohvate Zemli, kak celogo, daetsya v etoj knige vpervye".
Dalee sleduet izlozhenie mineralogii zemnyh vod, po ob容mu prevyshayushchee pyat'sot stranic. Po soderzhaniyu trud etot dejstvitel'no ne imeet sebe ravnyh v gidrogeologii i mineralogii. On interesen, pozhaluj, dlya vsyakogo obrazovannogo cheloveka. Konechno, otdel'nye razdely mogut vser'ez zainteresovat' tol'ko specialistov, i vse-taki chitat' ee legko, a krug zatronutyh v nej voprosov imeet neposredstvennoe otnoshenie k zhizni pripoverhnostnyh oblastej nashej planety. Ved' imenno zdes' nahoditsya, mozhno skazat', carstvo vody, a znachit, i zhizni (hotya oblast' rasprostraneniya prirodnyh vod -- vklyuchaya l'dy i podzemnye vody -- znachitel'no obshirnee biosfery).
Itak, lyuboznatel'nyj chitatel' mozhet obratit'sya neposredstvenno k proizvedeniyu Vernadskogo.
Eshche odno napravlenie gidrogeologicheskih issledovanij privleklo vnimanie uchenyh v znachitel'noj stepeni blagodarya trudam Vernadskogo. Ono poluchilo nazvanie gidrogeotermiya -- nauka o zakonomernostyah teplovogo rezhima podzemnyh vod, ego izmeneniyah i vzaimosvyazyah s geotermal'noj energiej nedr i teplovymi osobennostyami zemnoj kory.
"Ogromnoe znachenie v energetike zemnoj kory, -- pisal Vernadskij, -- imeyut perenosy vodami teplovoj energii iz glubokih sloev zemnoj kory v stratisferu i v biosferu. Dolzhen byt' uchten i obratnyj process -- perenos holodnyh mass vodnyh rastvorov i tverdyh... ih faz. |to process planetnogo xapaktepa..."
Po svidetel'stvu sovetskogo uchenogo N. M. Frolova, avtora naibolee polnogo truda po gidrogeotermii, poluchennye im vyvody yavlyayutsya "...po sushchestvu razvitiem ves'ma plodotvornyh i operedivshih na mnogie gody svoe vremya idej V. I. Vernadskogo...". Vot glavnye iz etih vyvodov: termicheskij rezhim zemnoj kory nel'zya izuchat' bez ucheta toj kolossal'noj roli, kotoruyu igrayut v nem podzemnye vody v silu svoih isklyuchitel'nyh svojstv -- vysokoj teploemkosti i podvizhnosti. |ta rol' vyrazhaetsya v perenosah ogromnyh mass tepla i veshchestva po razrezu i v plane, chto prezhde vsego privodit k peresmotru sushchestvovavshih ranee predstavlenij o masshtabah vliyaniya insolyacii na termicheskij rezhim nedr Zemli, o moshchnosti razvitiya sloev peremennyh temperatur, slozhivshihsya pod vliyaniem teorii molekulyarnogo teploobmena; blagodarya nalichiyu metodov rascheta zavisimosti mezhdu skorost'yu fil'tracii podzemnyh vod i temperaturoj sistemy "poroda -- voda" gidrogeotermicheskie metody issledovanij mogut byt' osnovoj pri reshenii mnogih zadach teorii i praktiki v oblasti geologicheskih nauk.
Glubinnomu teplu Zemli -- geotermal'noj energii -- do sih por posvyashchaetsya nemalo bolee ili menee fantasticheskih gipotez i domyslov. Kakovy istochniki etoj energii? Na kakih glubinah raspolagayutsya ee "generatory"? Ubeditel'nyh otvetov na eti voprosy net. Da i k razryadu kakih resursov otnosit' geotermal'nuyu energiyu! Kak-to neprivychno imenovat' ee poleznym iskopaemym.
Dejstvitel'no, s odnoj storony, energiyu, teplo -- hotya by i podzemnoe -- vryad li sochtesh' iskopaemym. S drugoj storony, odnako, nositelyami geotermal'noj energii yavlyayutsya, skazhem, goryachie (termal'nye) vody i par -- svoeobraznaya produkciya nedr, izvlekat' kotoruyu obychno prihoditsya tak zhe, kak i drugie zhidkie ili gazoobraznye poleznye iskopaemye.
Gidrogeotermiya -- nauka ochen' perspektivnaya kak s teoreticheskoj, tak i s prakticheskoj tochek zreniya. Ona pozvolyaet issledovat' geotermal'nuyu energiyu v ee konkretnom proyavleniii -- v svyazi s dinamikoj termal'nyh vod.
Do sih por eto obstoyatel'stvo nedostatochno uchityvaetsya teoretikami i praktikami. A ved' dlya narodnogo hozyajstva "darovaya" gidrogeotermal'naya energiya mozhet prinosit' ogromnuyu pol'zu, osobenno v nashej strane, gde na obshirnejshih prostranstvah Sibiri i Zapolyar'ya klimaticheskie "resursy tepla" ves'ma ogranicheny.
Vot, naprimer, zona, primykayushchaya k trasse Bajkalo-Amurskoj magistrali. Izvestno, chto ona na znachitel'nom protyazhenii prohodit v oblasti sploshnogo ili ostrovnogo razvitiya vechnoj merzloty. Kazalos' by, zdes' surovye klimaticheskie usloviya usugublyayutsya vekovym holodom nedr. Odnako takoe mnenie trebuet sushchestvennogo utochneniya.
Po dannym sibirskih gidrogeologov, severo-zapadnee Bajkala, po obe storony stroyashchejsya magistrali, preryvistymi cepochkami tyanutsya goryachie istochniki. Ot beregov Bajkala oni perehodyat v doliny rek Verhnyaya Angara, Muya, Kuanda, CHara, Olekma i dr. Eshche bolee znachitel'nye zapasy geotermal'noj energii v vide termal'nyh vod priurocheny k glubokim chastyam mezhgornyh vpadin -- Kicherskoj, Verhnezejskoj. Po prognozam gidrogeologov, zdes' raspolozheny krupnye vodonosnye gorizonty s temperaturoj vody okolo sta gradusov. Vyhodit, sibirskaya priroda shchedra ne tol'ko na lyutye zimnie morozy i vechnuyu merzlotu, no i na kruglogodichnoe teplo podzemnyh vod. A vot ispol'zuetsya geotermal'naya energiya v Sibiri poka eshche ploho.
Odnako ochen' vazhno, chto my nachali obrashchat' vnimanie na gidrogeotermal'nuyu energiyu, stali izuchat' ee, kartirovat'. I net somneniya: v blizhajshem budushchem "vodyanoe otoplenie" sibirskih nedr budet podklyucheno k zhilym domam, hozyajstvennym i promyshlennym predpriyatiyam, teplicam, bassejnam...
Takov put' teoreticheskoj idei do prakticheskoj ee realizacii. I nado li napominat', chto v gidrogeotermii pervye, naibolee plodotvornye teoreticheskie idei byli vyskazany polveka nazad V. I. Vernadskim.
... Raz uzh rech' u nas zashla o Central'noj Sibiri i vechnoj merzlote, v tolshche kotoroj, podobno goryachej krovi, postoyanno dvizhutsya termal'nye vody, to sleduet upomyanut' eshche odnu gruppu idej Vernadskogo, svyazannuyu ne s podzemnym teplom, a s vekovym holodom zemnyh nedr.
Imeyutsya raznye opredeleniya gidrosfery -- vodnoj obolochki Zemli. S uchetom edinstva prirodnyh vod gidrosferoj sleduet schitat' ne tol'ko Mirovoj okean, no vsyu oblast' vod atmosfernyh, nazemnyh i podzemnyh.
Eshche v 1763 godu M. V. Lomonosov spravedlivo i obrazno otmetil ochen' vazhnuyu geograficheskuyu zakonomernost': "Znatnaya obshirnost' poverhnosti zemnoj zanyata l'dami i snegami. Vklyuchaya plavayushchie po moryam, sklonyayushchimsya k polyusam, gustye l'dov paromy i u beregov torosy, dolzhno prinyat' v rassuzhdenie po vsemu svetu sedye vershiny gor vysokih, vechnoyu zimoj obladaemyh, i nekotorye rovnye mesta, s kotoryh nikogda sneg ne shodit, kakie primecheny mezhdu Lenoyu i beregami Ohotskogo morya... Na YUzhnoj polovine sveta byvaet stuzha sil'nee, nezheli na nashej polunochnoj".
K chesti Lomonosova, on ne ostanovilsya na perechislenii faktov sushchestvovaniya obshirnyh oblastej, gde gospodstvuet stuzha. On obobshchil eti svedeniya i napisal o "moroznom sloe atmosfery" -- sloe "vechnoj zimy", gospodstvuyushchej nad nashimi golovami. |tot sloj "okolo polyarnyh poyasov, to est' na 66 1/2 gradusa, lezhit uzhe na Zemle".
V posleduyushchie desyatiletiya geografy dostatochno podrobno "uchili rajony, gde gospodstvuyut snega i l'dy. Odnako zabylas' mysl' o edinstve na planete sloya vechnoj zimy, kotoryj ohvatyvaet chast' atmosfery, a k polyusam opuskaetsya na zemnuyu poverhnost', skovyvaya l'dami vody i pronikaya v zemnye nedra. Ideya Lomonosova ostavalas' v zabvenii do 1923 goda, kogda pol'skij uchenyj A. Dobrovol'skij predlozhil vydelit' ledyanuyu obolochku planety -- kriosferu. Vprochem, i posle etogo ponyatie kriosfery ne zakrepilos' v nauke. Uchenye prodolzhali vse bolee detal'no i polnee issledovat' razlichnye prirodnye l'dy porozn'. V chastnosti, sovetskie merzlotovedy dostigli nemalyh uspehov v izuchenii podzemnyh l'dov.
V 1931 godu na zasedanii Akademii nauk SSSR Vernadskij sdelal doklad ob oblastyah ohlazhdeniya v zemnoj kore, upomyanuv o kriosfere A. Dobrovol'skogo. I hotya doklad byl, sudya po nazvaniyu, posvyashchen podzemnym l'dam (ved' rech' shla o zemnoj kore), Vernadskij ostalsya veren sebe: on govoril o vseh osnovnyh vidah prirodnyh l'dov, ob ih edinstve, o kriosfere. Pozzhe uchenyj ne raz vozvrashchalsya k etoj teme, razrabatyvaya ee otdel'nye aspekty.
Sovetskie merzlotovedy svyazyvayut obychno nachalo svoej nauki s imenem M. I. Sumgina. Vernadskogo nazyvayut osnovatelem ucheniya o kriosfere, prirodnyh l'dah, o zone ohlazhdeniya planety.
Vernadskogo interesovala ne tol'ko geografiya i stroenie kriosfery. Vzglyad geologa ustremlyalsya v dalekoe proshloe, kak by uskoryaya popyatnoe dvizhenie vremeni: za minuty proletayut tysyacheletiya. Voobrazhenie uchenogo stremilos' vossozdat' istoriyu prirodnyh l'dov.
Kak izvestno, za poslednij million let v pripolyarnyh oblastyah ne raz nachinalis' nashestviya lednikov. Ponachalu sneg i led nakaplivalis' v gorah, prilegayushchih k beregam Ledovitogo okeana. Otsyuda ledyanye reki nachinali svoj put' k yugu. Led stanovitsya tekuchim, kogda skaplivaetsya v bol'shih ob容mah. Ledniki -- ledyanye potoki -- dejstvitel'no napominayut reki, tekushchie chrezvychajno medlenno. Kak i reka, lednik naibolee moshchen na strezhne, v central'noj polose. Pri dvizhenii on uvlekaet s soboj kamni, pesok, pyl', glinu. Oblomki, peredvigaemye lednikom, byvayut ogromny, inogda bol'she mnogoetazhnogo doma. I ponyatno: pomimo vyazkosti l'da, nado uchityvat' masshtaby ledyanyh rek, shirina kotoryh neredko dostigaet desyati, a "glubina" - dvuh kilometrov.
V gornyh i pripolyarnyh stranah ledniki-obychnoe yavlenie. No tol'ko v sovremennuyu epohu. Desyat', sto millionov let nazad v Zapolyar'e ne bylo postoyannogo snezhnogo ili ledovogo pokrova. Sledovatel'no (i eto otmetil Vernadskij), my zhivem v osobennuyu, nechasto povtoryayushchuyusya epohu v istorii Zemli, kogda kriosfera priblizhaetsya k poverhnosti planety. V masshtabe millionoletij kriosfera predstavlyaetsya pul'siruyushchej obolochkoj: ona to otstupaet ot zemnoj poverhnosti, kasayas' ee lish' na vershinah vysokih gor, to opuskaetsya vniz, tochnee szhimaetsya, styagivaya Zemlyu i pronikaya v oblastyah vechnoj merzloty na sotni metrov nizhe poverhnosti.
Uchenie o kriosfere v izlozhenii Vernadskogo ob容dinilo neskol'ko nauk, izuchayushchih l'dy Zemli, s paleogeografiej, kotoraya vosstanavlivaet prirodnye usloviya prezhnih epoh, i s chetvertichnoj geologiej -- otdelom paleogeografii, izuchayushchim prirodnye usloviya chetvertichnogo perioda (nazyvaemogo eshche lednikovym, a takzhe antropogenovym i plejstocenovym).
Vernadskij rassmatrival kriosferu ne samu po sebe, a v sochetanii s drugimi obolochkami planety, glavnym obrazom s biosferoj, atmosferoj, s zemnoj koroj i prirodnymi vodami. Kriosfera interesovala ego prezhde vsego v svyazi so stroeniem i razvitiem Zemli, a takzhe zhivyh sushchestv.
"V obshchem, s uchetom troposfery i stratosfery, kriosfera zanimaet obolochku v neskol'ko desyatkov kilometrov moshchnost'yu. Ee obrazovanie predstavlyaet problemu, kotoraya ran'she ne stavilas': kriosfera lezhit na nashej planete mezhdu dvumya obolochkami vysokoj temperatury -- mezhdu vysokoj atmosferoj i bazal'ticheskoj geosferoj, v kotoroj nachinayushcheesya povyshenie temperatury -- na sushe uzhe v biosfere, a v gidrosfere nizhe -- dostigaet maksimuma. Ob座asneniya klimaticheskogo haraktera dlya ih sushchestvovaniya predstavlyayutsya nedostatochnymi. K kriosfere nado pribavit' oblast' ohlazhdennyh vod, kakovoj yavlyaetsya vsya gidrosfera i kotoroj otvechayut plastovye (tol'ko verhovodka?) vody sushi. Veroyatno, v sovremennoj kartine skazyvaetsya nedavnij lednikovyj period, eshche ne zakonchivshijsya v svoem zamiranii...
No chem vyzvany lednikovye periody, periody rasshireniya kriosfery? |togo my poka ne znaem".
I vnov', kak chasto my vstrechaem u Vernadskogo, on zakanchivaet opisanie kriosfery voprosom, na kotoryj nauka eshche ne nashla otveta.
CHitaesh' inye nauchnye raboty, uchebniki, nauchno-populyarnye proizvedeniya i nachinaesh' ispytyvat' udovletvorenie s nekotorym ottenkom samodovol'stva. Eshche by: vse yasno, vse ob座asneno i ponyatno, na vse est' utverditel'nyj (a to i povelitel'nyj!) otvet. Nechego iskat', nezachem somnevat'sya -- dostatochno lish' zapomnit' nekotorye fakty, formuly, mysli. Duhovnaya pishcha prigotovlena polnost'yu, a to i razzhevana.
Vspominaetsya kartina Brejgelya Starshego -- strana lentyaev: lezhat puhlye sytye lyudi, a vokrug izobilie, i zhizneradostno begayut nedoedennye porosyata... Nechto podobnoe predstavlyaetsya dlya umstvennoj pishchi, gde piruyushchim dostatochno tol'ko pal'cem pomanit', i zharenyj cyplenok, posypannyj percem, sam priskachet k stolu. V dejstvitel'nosti vse sovsem inache. Nauka predostavlyaet iskatelyu beskonechnye ryady nereshennyh problem. |tu perspektivu i staralsya pokazat' Vernadskij.
O geologicheskom vremeni do sih por pishut glavnym obrazom specialisty po geohronologii. Soglasno nazvaniyu eta nauka issleduet imenno geologicheskoe vremya. Takov perevod termina. Sushchnost' nauki neskol'ko inaya. Geohronologi zanyaty opredeleniem prodolzhitel'nosti geologicheskih epoh, opredeleniem vozrasta gornyh porod, mineralov, okamenelostej, ochen' redko kasayas' problem, otnosyashchihsya k poznaniyu sushchnosti vremeni.
CHto takoe vremya voobshche i geologicheskoe v chastnosti? Absolyutnaya geohronologiya ischislyaet prodolzhitel'nost' proshlyh epoh v godah: a sushchestvuet li dejstvitel'no absolyutnoe vremya, napominayushchee ravnomernyj vsemirnyj potok N'yutona? Dopustimo li govorit' o predel'nom geologicheskom vozraste nashej planety i zhizni na Zemle? Podobnye voprosy stavil pered uchenymi Vernadskij. Okonchatel'nyh otvetov net do sih por. Imeet li vremya kakuyu-to strukturu? Kak proyavlyaetsya ono v minimal'nyh porciyah energii -- kvantah? Esli imeyutsya antichasticy, to net li antivremeni (chastic, dlya kotoryh vremya techet vspyat')?..
Dostizhenie Vernadskogo ne v tom, chto on reshil eti voprosy: on postavil ih, privlekaya k nim vnimanie uchenyh. Odnako do sih por teoriya geohronologii (opredelenie sushchnosti, osobennostej, zakonomernostej geologicheskogo vremeni) ostaetsya nerazrabotannoj.
Vryad li razumno vozvrashchat'sya k absolyutnomu vremeni (a ved' geologi neyavno predpolagayut real'nost' absolyutnoj geohronoloii). I vremya |jnshtejna (teoriya otnositel'nosti), svyazannoe s dvizheniem ob容ktov, dlya Zemli ne imeet sushchestvennogo znacheniya. Soglasno |jnshtejnu, ono zamedlyaetsya pri skorostyah, priblizhayushchihsya k skorosti sveta, ili v sil'nyh polyah tyagoteniya. Na Zemle net ni togo, ni drugogo. Geologicheskoe vremya trebuet osobogo podhoda, inyh teorij. Vernadskij ne raz pisal o principe edinstva prostranstva-vremeni: kazhdyj vid prostranstva obladaet svoim vremenem. Drugimi slovami, kazhdyj geologicheskij ob容kt sushchestvuet v svoem masshtabe vremeni.
I vot opyat': my upotreblyaem slovo "vremya", ne opredeliv ego suti. Dlya geologa vremya -- pokazatel' skorosti izmenenij, prevrashchenij iz odnih form v drugie. Esli by sushchestvoval ob容kt, neizmennyj vovse, to dlya nego otsutstvovalo by vremya. Kak otdelit' i chem izmerit' otrezok vremeni, na protyazhenii kotorogo nichego ne proishodit? Mozhet, proshel mig, a mozhet byt', vechnost', kak uznat'?
Imeet smysl sravnivat' mezhdu soboj ob容kty, sushchestvuyushchie priblizitel'no v odinakovyh masshtabah vremeni. Gornye porody v masshtabah zhizni cheloveka (sto let) bezuslovno tverdye. V masshtabe tysyacheletij nekotorye iz nih obladayut svojstvom tekuchesti i mogut byt' upodobleny vyazkim zhidkostyam, v osobennosti esli oni nahodyatsya pod davleniem. Tak tekut l'dy, plastichnye gliny.
V masshtabah millionoletij (my vynuzhdeny pol'zovat'sya uslovnoj obshchej edinicej vremeni -- astronomicheskim godom, tak kak inache poteryaetsya vsyakaya vozmozhnost' dlya sravneniya ob容ktov, izmenyayushchihsya s raznymi skorostyami), to est' za dlitel'nye intervaly (s nashej tochki zreniya), lyubye gornye porody obladayut svojstvom plastichnosti. Sledy techeniya vstrechayutsya v prochnyh mramorah i v eshche bolee prochnyh granitah dazhe v teh sluchayah, kogda eti porody ne nahodilis' v rasplavlennom sostoyanii.
Esli vremya -- pokazatel' izmenchivosti, to nado uchityvat', chto izmenyayutsya geologicheskie ob容kty po-raznomu. Radioaktivnye elementy razrushayutsya ravnomerno. Osadochnye gornye porody sozdayutsya na zemnoj poverhnosti i prohodyat cikl podzemnyh prevrashchenij, zametno preobrazhayas'. ZHivye sushchestva postoyanno izmenyayutsya. V otlichie ot raspada radioaktivnyh elementov i mineralov formy zhizni, v obshchem, postoyanno uslozhnyayutsya.
Vozmozhno, imeet smysl razdelyat' geologicheskie ob容kty po napravleniyu ih izmenenij: dlya odnih vremya pokazyvaet skorost' razrusheniya, dlya drugih -- sozidaniya.
Dlya otdel'nogo organizma sushchestvuet starenie i smert' (s silami razrusheniya zhivoe sushchestvo aktivno boretsya -- etim ono tozhe otlichaetsya ot nezhivogo). "Vremya ne tol'ko proyavlyaetsya v starenii i v smerti otdel'nogo individuuma i v smene pokolenij, no v techenie geologicheskogo vremeni ono proyavlyaetsya v evolyucionnom processe... v perehode staryh vidov i rodov v novye vidy i rody".
Napravlennoe izmenenie zhivyh sushchestv -- neobychajno interesnyj i vazhnyj process. Naibolee yarko on proyavilsya v fenomene cefalizacii. Mozhno skazat', chto cefalizaciya -- svoeobraznye geologicheskie chasy, otmechayushchie neobratimye izmeneniya, uslozhnenie organizacii zhivogo veshchestva.
Cefalo -- golova. Smysl termina "cefalizaciya" -- uvelichenie ob容ma golovnogo mozga, chisla nervnyh kletok, uslozhnenie i centralizaciya nervnoj sistemy. Vernadskij, ssylayas' na ideyu amerikanskogo biologa i geologa D. Dana, vyskazannuyu v 1851 godu i ne poluchivshuyu dolzhnogo otzvuka v nauke, pisal: "... V evolyucionnom processe my imeem v hode geologicheskogo vremeni napravlennost'. V techenie vsego evolyucionnogo processa, nachinaya s kembriya, to est' v techenie pyatisot millionov let... idet uvelichenie slozhnosti i sovershenstva stroeniya central'noj nervnoj sistemy, t. e. central'nogo mozga".
V masshtabe millionoletij razvitie nervnoj sistemy zhivotnyh proishodilo s udivitel'nym postoyanstvom, kak by celenapravlenno. Snachala poyavilis' otdel'nye nervnye kletki, sravnitel'no bystro reagiruyushchie na razdrazhenie i provodyashchie signaly. Zatem oni stali soedinyat'sya, obrazuya podobie seti, pronizyvayushchej organizm. V uzlah etoj seti skaplivalos' vse bol'she nervnyh kletok, obrazuya nervnye uzly (ganglii). Nakonec, iz uzlov obosobilis' dva glavnyh. Odin iz nih so vremenem prevratilsya v golovnoj mozg, a drugoj -- v spinnoj.
U gigantskih reptilij preobladal spinnoj mozg, a golovnoj byl sovsem kroshechnym. U mlekopitayushchih eto sootnoshenie stalo izmenyat'sya v pol'zu golovnogo mozga. Dlya cheloveka cefalizaciya stala vedushchim processom: za million let (malyj interval v geologicheskoj istorii) ob容m cherepnoj korobki uvelichilsya pochti vchetvero, a kolichestvo nervnyh kletok i uslozhnenie mozga -- v desyatki raz.
Kak ni stranno, stol' neobychajnoe yavlenie do sih por ostaetsya slabo izuchennym. Esli soglasit'sya, chto evolyuciya zhivyh sushchestv shla tol'ko putem otbora naibolee prisposoblennyh iz chisla sluchajno poyavivshihsya raznovidnostej, to cefalizaciya sovershenno neob座asnima. Uslozhnenie nervnoj sistemy shlo neuklonno, zakonomerno (neskol'kimi etapami), s uskoreniem (naibolee bystro u predkov cheloveka). Sluchajnost' tut isklyuchena. Sluchajno nel'zya soorudit' kosmicheskuyu raketu ili schetno-reshayushchuyu "umnuyu" mashinu. A ved' nash mozg ustroen slozhnee, chem lyubaya kosmicheskaya raketa ili mashina.
S tochki zreniya biologa mozhno bylo by predpolozhit', chto esli milliony let shla neuklonnaya cefalizaciya, to mozgovitye tvari otbiralis' iz obshchego chisla, imeli nekotorye preimushchestva (byli naibolee prisposoblennymi).
I eto ne sovsem tak. "Biogeohimicheskij effekt zhivogo veshchestva na nashej planete naibolee velik... dlya odnokletochnyh mikroskopicheskih organizmov... -- spravedlivo otmetil Vernadskij. -- Oni sozdayut planetnuyu atmosferu, igrayut pervostepennuyu rol' v drugih geologicheskih processah planetarnogo haraktera, rezko menyaya vsyu himiyu biosfery, a cherez nee i himiyu planety... Tol'ko v noosfere mnogokletochnyj organizm cheloveka nachinaet vhodit' kak zametnaya geologicheskaya sila..." Prostejshie organizmy, bakterii naibolee prisposobleny k zemnym usloviyam, sushchestvuya neskol'ko milliardov let pochti bez izmenenij.
Pochemu zhivotnye vstali na put' cefalizacii? CHto zastavilo ih posle dolgih prevrashchenij obrazovat' slozhnejshee i uporyadochennoe perepletenie nervnyh kletok -- mozg cheloveka? Ved' imenno cefalizaciya pozvolila nam osmyslivat' mir, poznavat' ego tajny i perestraivat' ego.
Na eti voprosy Vernadskij i ne pytalsya otvetit'. Lish' v samoj obshchej forme otvet vytekaet iz ryada ego proizvedenij. Pravda, sam uchenyj ne svel eti otvety voedino i ne schel nuzhnym posvyashchat' osobuyu rabotu ili dazhe glavu v knige probleme prichin cefalizacii.
Vernadskij pisal, chto lyudi po spravedlivosti schitayutsya s drevnosti det'mi Solnca. Solnechnye izlucheniya postavlyayut na Zemlyu znachitel'no bol'she energii, chem vse ostal'nye istochniki, vmeste vzyatye.
"Po sushchestvu, biosfera mozhet byt' rassmatrivaema kak oblast' zemnoj kory, zanyataya transformatorami, perevodyashchimi kosmicheskie izlucheniya v dejstvennuyu zemnuyu energiyu -- elektricheskuyu, himicheskuyu, mehanicheskuyu, teplovuyu i t. d. "ZHizn' yavlyaetsya, takim obrazom, ne vneshnim, sluchajnym yavleniem na zemnoj poverhnosti. Ona tesnejshim obrazom svyazana so stroeniem zemnoj kory, vhodit v ee mehanizm i v etom mehanizme ispolnyaet velichajshej vazhnosti funkcii..."
Sledovatel'no, mozhno predpolozhit' (ishodya iz idej Vernadskogo), chto zagadka cefalizacii mozhet byt' reshena tol'ko s uchetom osobennostej razvitiya vsej Zemli i oblasti zhizni (biosfery), gde dejstvuet osobyj mehanizm geosfer -- transformator solnechnoj energii.
Ocenivat' tvorcheskoe nasledie Vernadskogo ochen' slozhno: komu-to pokazhutsya vazhnymi odni idei uchenogo, komu-to -- drugie. Naprimer, zamechaniya Vernadskogo o mehanizme geosfer ne populyarny, no ochen' vozmozhno, chto oni eshche budut oceneny po dostoinstvu.
"Zemnaya kora, -- pisal Vernadskij v 1924 godu, -- dlya nas est' oblast' nashej planety, chrezvychajno slozhnaya po svoemu stroeniyu... Ee proishozhdenie nam neyasno. Po-vidimomu, ona v svoej osnove sil'no pererabotana postoyanno v nee pronikayushchimi kosmicheskimi izlucheniyami. Ona predstavlyaet ne sluchajnuyu gruppu yavlenij, no sovershenno zakonomernoe yavlenie v istorii planety, svoeobraznyj planetnyj mehanizm".
Neskol'ko pozzhe v svoej rabote "Biosfera" Vernadskij poyasnil, chto solnechnye izlucheniya pronikayut v zemnuyu koru iz zhivogo veshchestva. ZHizn' -- est' forma nakopleniya solnechnoj energii. Ostatki zhizni pogruzhayutsya na kilometrovye glubiny, perenosya syuda nakoplennuyu energiyu Solnca.
"Kak mog obrazovat'sya etot svoeobraznyj mehanizm zemnoj kory, kakim yavlyaetsya ohvachennoe zhizn'yu veshchestvo biosfery, nepreryvno dejstvuyushchij v techenie soten millionov let geologicheskogo vremeni, -- my ne znaem. |to yavlyaetsya zagadkoj, tak zhe kak zagadkoj v obshchej sheme nashih znanij yavlyaetsya i sama zhizn'".
V mehanizme biosfery ochen' vazhnuyu rol' igraet vzaimodejstvie treh geosfer: gazovoj, vodnoj i kamennoj. Pervye dve podvizhny. Oni vozdejstvuyut na poverhnost' zemnoj kory, vidoizmenyayut mineraly i gornye porody, razrushayut beregovye ustupy, vozvyshennosti, sposobstvuyut nakopleniyu gornyh porod. ZHivye sushchestva kak by uskoryayut i sovershenstvuyut rabotu mehanizma geosfer. Idet postoyannaya pererabotka kamennoj obolochki. Postoyanno uslozhnyaetsya ee stroenie i sostav slagayushchih ee obrazovanij, a takzhe uvelichivaetsya ih raznoobrazie.
Po strannomu sovpadeniyu, v golovnom mozgu vydelyaetsya oblast' kory, smyataya v skladki. U cheloveka etih skladok mnogo, u predkov ego -- vse men'she i men'she (po mere udaleniya v proshloe).
Skladki zemnoj kory -- tozhe ochen' harakternoe yavlenie. I, kak schitaetsya, v dalekom proshlom skladok etih bylo men'she, chem nyne.
Podobnaya analogiya razvitiya kory golovnogo mozga i zemnoj kory, byt' mozhet, svidetel'stvuet o svyazi evolyucii mozga (cefalizacii) s razvitiem okruzhayushchej geologicheskoj sredy, s uvelicheniem kolichestva energii (a takzhe slozhnosti) v biosfere pod dejstviem mehanizma geosfer, akkumuliruyushchego luchistuyu energiyu Solnca.
|tapy cefalieacii, biologicheskoj evolyucii, nakopleniya produktov zhizni v geologicheskoj istorii vhodyat chast'yu bolee obshchih geohimicheskih ciklov, krugovorotov veshchestva. |ti planetnye geologicheskie vihri atomov privodit v dvizhenie solnechnaya energiya i energiya raspada radioaktivnyh elementov. Geohimicheskie cikly, krugovoroty zemnogo veshchestva i est' real'noe proyavlenie deyatel'nosti mehanizma geosfer.
Mehanizm geosfer, podobno vsyakomu mehanizmu, rabotaet ciklichno, prohodya opredelennye povtoryayushchiesya etapy.
Vernadskij odnim iz pervyh nachal sostavlyat' shemy prevrashcheniya teh ili inyh atomov (molekul) v atmosfere, gidrosfere, zemnoj kore. Za poslednie desyatiletiya podobnye shemy stali obshcheprinyatymi: uchenye dopolnyayut i utochnyayut ih na osnove kolichestvennyh dannyh, rascheta mass i energij, vhodyashchih v krugovoroty. Vse osadochnye gornye porody -- eto produkciya mehanizma geosfer i otchasti -- zhiznedeyatel'nosti. Esli mehanizm geosfer rabotaet ciklichno, to na kazhdom etape dolzhny im vyrabatyvag'sya priblizitel'no odinakovye gornye porody,
V nashem veke stalo izvestno (i dokazano; ob etom pisal i Vernadskij), chto sloi gornyh porod obychno obrazuyut zakonomernye serii, gruppy. Ot sloya k sloyu zakonomerno menyaetsya sostav, himicheskie svojstva. Dlya vsej zemnoj kory za vsyu ee istoriyu tozhe vydelyayutsya opredelennye cikly. Nachinayutsya oni s preimushchestvenno grubooblomochnyh, ploho obrabotannyh porod. Zatem stepen' pererabotki porod uvelichivaetsya, poyavlyayutsya produkty otmiraniya kolloidov i, nakonec, biogennye (sozdannye zhizn'yu) obrazovaniya.
Popytki ob座asnit' eto yavlenie osnovany na priznanii epoh usilennyh dvizhenij zemnoj kory, goroobrazovaniya. Za nimi nachinaetsya polosa bolee spokojnogo razvitiya (do sleduyushchej aktivizacii). Ubeditel'nyh dokazatel'stv podobnyh "katastrof" net. Neponyatno, pochemu by v period goroobrazovaniya ne rascvetat' zhizni i ne nakaplivat'sya obil'nym biogennym osadkam (predgornye rajony obychno blagopriyatny dlya zhizni).
A mozhet byt', reshenie zagadki geohimicheskih ciklov svyazano s poznaniem zakonomernostej vzaimodejstviya atmosfery, prirodnyh vod i zemnoj kory, a takzhe zhivyh organizmov? Nel'zya li predpolozhit', chto i dvizheniya zemnoj kory (obrazovanie gor i vpadin, peremeshcheniya kontinentov, vulkanizm, zemletryaseniya) v nemaloj stepeni opredelyayutsya rabotoj mehanizma geosfer?
Sledovalo by kak sleduet izuchit' mehanizm geosfer i ego rabotu na protyazhenii geologicheskoj istorii. |to ochen' vazhno dlya ponimaniya stroeniya zemnyh nedr i razumnogo ispol'zovaniya podzemnyh bogatstv. I eshche: "|tot mehanizm, po-vidimomu, ne vechen. Deyatel'nost' chelovechestva i, byt' mozhet, vsego zhivogo veshchestva proizvodit na zemnoj poverhnosti izmeneniya, posledstviya kotoryh vo vremeni ot nas uskol'zayut..."
Da, k sozhaleniyu, nam nelegko vyyasnit' posledstviya svoej geologicheskoj deyatel'nosti. No sdelat' eto neobhodimo: ot tochnosti nashih znanij zavisit budushchee chelovechestva.
Tak tema geohimicheskih ciklov, mehanizma geosfer, razvitiya biosfery, cefalizacii smykaetsya s nashej dejstvitel'nost'yu, s poiskami poleznyh iskopaemyh, s geologicheskoj deyatel'nost'yu chelovechestva i sud'boj sovremennoj civilizacii. "CHelovek vsyudu uvelichivaet kolichestvo atomov, vyhodyashchih iz starinnyh ciklov -- geohimicheskih "vechnyh ciklov". On usugublyaet narushenie etih processov, vvodit tuda novye, rasstraivaet starye. S chelovekom nesomnenno poyavilas' novaya ogromnaya geologicheskaya sila na poverhnosti nashej planety".
Kak izvestno, geologicheskuyu deyatel'nost' cheloveka Vernadskij nachal issledovat' s pervyh let nashego veka. Za god do smerti on napisal stat'yu "Neskol'ko slov o noosfere". Ona proshla pochti nezamechennoj (ee po dostoinstvu ocenil, pozhaluj, tol'ko B. L. Lichkov). CHetvert' veka spustya k vyskazannym v nej ideyam obratilis' srazu mnogie specialisty. Tema geologicheskoj deyatel'n