Тайны и мифы науки. В поисках истины - Городницкий Александр Моисеевич (книга читать онлайн бесплатно без регистрации TXT) 📗
С конца среднего палеозоя напряженность поля снова увеличивается, достигая максимума на границе карбона и перми. В середине мезозоя – в поздней юре модуль снова снижается в два раза ниже современных значений и с конца мела приближается к современным значениям – 0,6 эрстеда. Имеющиеся предварительные данные дают возможность предположить, что изменения модуля геомагнитного поля носят циклический характер с периодом около 250 лет. По-видимому, они связаны с глубинными процессами в недрах нашей планеты и, в первую очередь, с перестройкой структуры конвективных течений в мантии и на границе мантия – ядро. Представляется неслучайным поэтому, что максимум модуля геомагнитного поля в пермо-карбоне приурочен к времени существования объединявшего почти всю сушу Земли суперматерика Пангея.
Существенное падение напряженности магнитного поля нашей планеты не может не отразиться на строении магнитосферы, защищающей поверхность Земли от действия так называемого солнечного ветра. Еще в 1958 году американский астроном Юджин Паркер показал, что в солнечной короне, где газ обладает тепловыми скоростями порядка 180 км/с, солнечное вещество может преодолевать поле тяготения Солнца и непрерывно поступать в космическое межпланетное пространство со скоростью порядка 400-500 километров в секунду, образуя так называемый «солнечный ветер». Красивое название, не правда ли?
К сожалению, ничего красивого, кроме названия, в солнечном ветре нет. Это поток заряженных частиц, перемещающихся с гигантской скоростью и убивающих все на своем пути. В связи с упомянутой выше «вмороженностью» магнитных силовых линий, солнечный ветер должен увлекать с собой магнитные поля с Солнца. Встречая на своем пути геомагнитное поле Земли, солнечный ветер будет продвигаться до тех пор, пока его давление не станет равным противостоящему давлению геомагнитного поля. При таком взаимодействии потока солнечной плазмы с геомагнитным полем образуется полость, где газодинамическое давление солнечной плазмы уравновешивается давлением геомагнитного поля.
Граница полости образует слой, вдоль которого течет ток, создающий пондеромоторные силы, обеспечивающие эффект магнитного «обжатия». Почти во всем огромном объеме этой полости плотность геомагнитной энергии превышает плотность внешней радиационной энергии, и поведение заряженных частиц контролируется геомагнитным полем. Именно поэтому описанная полость носит название магнитосферы Земли. Положение ее границы – зоны препятствия солнечному ветру – определяется по уравнению газодинамики. Встретив на пути магнитосферу, солнечный ветер обтекает нашу планету и уходит в космическое пространство.
При резком падении напряженности магнитного поля Земли ее магнитосфера должна существенно уменьшаться. Это не может не внести изменений в структуру ионизированных слоев атмосферы. Простейшая модель взаимодействия солнечного ветра с атмосферой и ионосферой Земли допускает частичное перемешивание частиц солнечного ветра с частицами ионосферы. В результате этого на определенной высоте газовое давление ионосферы уравновешивает динамическое давление потока солнечной плазмы. Эта граница называется «ионопаузой».
Вместе с тем магнитное поле солнечного ветра, несущееся относительно планеты вместе с плазмой, может индуцировать в ионосфере токи, создающие магнитный барьер и препятствующие перемешиванию частиц солнечного ветра и ионосферных частиц. В любом случае в структуру магнитосферы, ионосферы и атмосферы при длительном, до 50 тысяч лет, «отключении» геомагнитного поля вносятся существенные изменения, которые могут нарушить их защитные функции в качестве слоев, предохраняющих поверхность нашей планеты от губительного воздействия тепловой энергии космических излучений, в первую очередь ультрафиолетовых.
Все вышеизложенное дает основание предположить, что инверсии геомагнитного поля и связанное с ними резкое падение его напряженности на интервалы времени в десятки тысяч лет могут вызвать существенные региональные и глобальные нарушения эволюции биологической жизни на поверхности Земли, – от мутации до биологической катастрофы, приводящей к полному исчезновению отдельных видов животных и растений и замене их новыми. А значит, необходим пересмотр теории эволюции видов Чарльза Дарвина и дополнение ее теорией катастроф Жоржа Кювье.
Исследования, проведенные нами, показали, что периодами наиболее стабильной эволюции биосферы на нашей планете были длительные периоды прямой или обратной полярности, – ранний кембрий, средний и поздний силур, поздний карбон – ранняя пермь, поздний мел. Наибольшие изменения могли происходить на границе палеозоя и мезозоя – в пермо-триасе и в кайнозое. Проведенное нами сопоставление времени смены полярности геомагнитного поля с временем наиболее интенсивных эпизодов вымирания видов в течение фанерозоя (времени явной жизни на Земле – от 570 миллионов лет до настоящего времени), по данным профессора Бамбаха, показало, что в ряде случаев это время совпадает. Наилучшие совпадения соответствуют границе поздний мел – палеоген, когда длительный период постоянной магнитной полярности сменился частыми инверсиями, границе между палеозоем и мезозоем – пермо – триасу, на которую приходится распад суперконтинента Пангея.
Кстати, именно смена полярности геомагнитного поля, а не метеоритный дождь могла, по нашему мнению, явиться причиной массового вымирания ящеров на границе поздний мел – палеоген (около 67 миллионов лет до нашей эры).
Таким образом, палеомагнитное изучение инверсий магнитного поля Земли показывает, что смена знака поля всегда сопровождается значительным понижением его напряженности. Это приводит к практическому выключению на длительный срок магнитосферы, которая удерживает ионосферу и препятствует проникновению к поверхности нашей планеты солнечного ветра и радиационной энергии, прежде всего жесткой ее составляющей. Можно предположить поэтому, что существенные изменения в эволюции жизни на поверхности Земли связаны с инверсиями геомагнитного поля.
Вместе с тем, в значительном числе случаев такого совпадения нет. Как это объяснить? Экспериментальные данные по изучению палеонапряженности геомагнитного поля показали, что в периоды смены знака она не падает до нуля, а снижается на разные величины. Можно предположить поэтому, что биологические катастрофы происходят только в тех случаях, когда напряженность поля падает до критической величины, меньшей, чем порог защиты на границе магнитосферы. Это предположение, однако, нуждается в подтверждении. Так что вопрос во многом остается открытым и требует дополнительного изучения.
Чтобы наглядно представить себе изложенное выше действие магнитного поля, вспомним, как в средней школе на уроке физики нам демонстрировали действие магнита. На листе картона лежат железные опилки в хаотическом беспорядке. Мы подносим к листу картона магнит, и они располагаются на листе в строгом порядке от плюса к минусу по силовым линиям магнитного поля. Потом мы убираем магнит, и хаос возвращается.
Мой учитель профессор О.Г. Сорохтин скептически относился к этой модели. Он считал, что процесс перемагничивания геомагнитного поля не может привести к катастрофам. Однако признавал, что в момент исчезновения магнитного поля Земли радиация жесткого излучения Солнца и космических излучений существенно увеличивается. По его мнению, это могло приводить к усилению процессов мутации, а мутации могли влиять на видообразование и на отмирание других видов. Но не на уничтожение всего живого. Это может быть даже какой-то положительный фактор, способствовавший в свое время эволюции жизни на Земле и появлению новых видов.
В длительной геологической истории Земли катастрофы происходили неоднократно, и следы их существуют. Например, одна из самых значимых катастроф произошла более полутора миллиардов лет назад где-то на границе архея и протерозоя при выделении земного ядра, как считают некоторые геофизики. В это время началось оледенение, погибли термофильные бактерии и появились холодолюбивые.
