100 великих парадоксов - Рудольф Константинович Баландин
Подземная вода имеется практически повсюду в земной коре, но добывать её можно только там, где она пронизывает пористые или трещиноватые слои. Поры должны быть как можно крупнее, так же как трещины. Это не морские воды, а водонасыщенные горные породы.
Залежей подземных пресных или слабо солёных вод много в пустынях. Обычно они свидетельствуют о том, что сравнительно недавно здесь были другие природные условия, существовали реки и озёра, лесные массивы. По мере освоения людьми этих территорий уничтожались леса, деградировали почвы и растительный покров, скудели реки, снижался уровень грунтовых вод. Изменение ландшафта сказывалось на климате.
Карстовое озеро Восток в Антарктиде
Настоящие подземные реки и озёра бывают в районах, где распространены легко растворимые горные породы (гипс, известняк, доломит, каменная соль). В них вода промывает порой обширные полости причудливых форм. Явление это называют карстом, по названию плато в Словении, где оно развито. Немало карстовых районов в нашей стране, например в Крыму, на Северном Кавказе, Предуралье. Бывали случаи, когда в карстовые полости проваливались дома.
Карстовые подземные озёра сравнительно невелики. Обычно они находятся в сложных лабиринтах карстовых пещер. Но есть и гигантское подземное озеро. Находится оно в Антарктиде и называется Восток (по имени советской научно-исследовательской станции). Его площадь более 15 тысяч км, а глубина местами превышает 1 км.
Это – вода в воде. То есть жидкая вода в твёрдой воде. В самых морозных условиях на Земле под четырёхкилометровой толщей льда находится жидкая вода (на станции Восток средняя температура –55°, а минимальная –89 °C). Дело в том, что температура плавления льда снижается под давлением.
Советские геофизики обнаружили признаки подлёдного озера Восток в конце прошлого века. Оно несколько миллионов лет находилось практически в полной изоляции от земной атмосферы. В нём предполагалось обнаружить живые микроорганизмы. Тем более что озеро, по-видимому, не простое, а с подогревом: в него из скальных пород поступают тёплые воды.
5 февраля 2012 года скважина на глубине 3770 м достигла озёрной воды. Год спустя появилось сообщение, что в ней обнаружили новый вид бактерий. Насколько это верно, ещё предстоит выяснить. Условия в озере экстремальные из-за высокого содержания кислорода (почти в сто раз больше, чем в обычной питьевой воде). Какие организмы и как могут существовать в таких условиях, остаётся загадкой.
Информация из Интернета: «В апреле 2017 года прошла премьера фильма “Озеро Восток. Хребет безумия”, в котором рассказывалось о нелёгких условиях, в которых российские полярники и учёные добились весьма значимых результатов по поиску жизни под несколькими километрами антарктических льдов. Фильм… поднимает тему фактической остановки глубинного бурения на озере Восток… Нехватка финансирования не даёт сделать там больших шагов уже с 2015 года. И сейчас на станции в несколько раз меньше человек, чем было на пике работ. От этого надежд на большое открытие местной подлёдной жизни практически нет».
Парадокс воды
Всем известно с детства: при нагревании тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. Этому есть простое объяснение. Атомы и молекулы, из которых состоят материальные тела, находятся в разного вида движении. Поступление энергии (нагревание) делает эти движения интенсивнее, атомы и молекулы увеличивают зоны своего влияния, и тела расширяются. При охлаждении всё происходит в обратном порядке.
Есть немногие вещества, не подчиняющиеся этой простой и логичной схеме. Одно из них – вода. Если начать охлаждать тёплую воду, она будет сжиматься. Однако с +4 °C пойдёт обратный процесс, она начнёт расширяться.
Наиболее правдоподобное объяснение, на мой взгляд: с этой температуры меняется структура воды. Её молекулы частично и временно образуют нечто подобное гибкой кристаллической решётки, которая занимает объём больше, чем вода без таких связей. Назовём это «предкристаллизацией».
Казалось бы, этот парадокс воды имеет отношение к физике, химии, кристаллографии. Но при чём тут планета Земля? Вот комментарий из Википедии: «Если бы лёд был тяжелее воды и не удерживался бы на её поверхности, а тонул, то даже в глубоких водоёмах вода замерзала бы зимой целиком. Падающий на дно пруда лёд вытеснял бы нижние слои воды вверх, и это происходило бы до тех пор, пока вся вода не превратилась в лёд.
Если бы лёд тонул, то все водоёмы на Земле оказались бы заполненными им от поверхности до самого дна. Солнце не смогло бы растопить эту массу льда, защищённую от его лучей, а вытаивал бы только тонкий поверхностный слой. На Земле царил бы вечный ледниковый период, и наша планета была бы необитаемой».
Да, «тяжёлый» лёд опускался бы на дно водоёмов. Северный Ледовитый океан, солёность которого сравнительно невелика, превратился бы в сплошной ледник. Но могло ли то же самое произойти со всеми водоёмами планеты, с Мировым океаном?
Автор приведённого текста не принял во внимание существование зон тропиков. Там механизм «тяжёлого льда» не работает. По дну Мирового океана такой лёд мог бы распространиться почти повсеместно. Однако над ним в жарких акваториях была бы тёплая вода.
Даже в средней полосе и севернее промерзающие до дна реки и озёра не создают ничего катастрофического,
…Мне вспомнилось. Это было на Чаунской низменности (Чукотка), примыкающей к Северному Ледовитому океану. Я отправился в маршрут. Был конец августа. Полуденное Солнце висело невысоко над горизонтом. Температура воздуха была немногим выше нуля.
В тундре то и дело попадались небольшие озерца. Я решил искупаться в одном из них. Ведь никто никогда не входил и вряд ли войдёт в него, кроме меня. Можно сказать, личное именное безымянное озерцо.
Вошёл в тёмную торфянистую воду, спугнув утку с утятами. Под ногами были лёд и ледяная вода. На поверхности она была едва ли не комнатной температуры. Я старался лежать на спине, почти не шевеля руками и ногами, чтобы не тревожить верхний слой воды.
Если бы лёд тонул, то все водоёмы на Земле оказались бы заполненными им от поверхности до самого дна
На дне, повторю, был настоящий скользкий лёд. Выбираться на сушу пришлось, хватаясь за траву и чувствуя, что мышцы ног вот-вот сведёт от холода.
Донный лёд естественен в зоне вечной мерзлоты. Он был бы в большинстве водоёмов, будь лёд тяжелее воды. Но в тропической зоне реки и озёра оставались бы свободными ото льда (откуда ему тут взяться?), а верхние слои морей и океанов оставались бы тёплыми, изобилуя живыми организмами.
Не менее интересен другой парадокс воды: она способна превращаться в горячий лёд! Правда, для этого требуется создать давление в
