Айзек Азимов - Взрывающиеся солнца. Тайны сверхновых
Всякая электрически заряженная частица, прорывающаяся из внешнего пространства к поверхности Земли, должна пересечь эти магнитные силовые линии. Частица потеряет часть своей энергии и замедлит скорость. Электрически заряженная частица, не нацеленная точно в магнитный экватор Земли, отклонится от своего пути в направлении магнитных линий; при этом ее траектория отклоняется в северном направлении, если частица попадает севернее магнитного экватора, или в южном, если южнее от него.
Чем меньше в частице энергии, тем легче она отклоняется, а если у частицы энергии совсем мало, она, подхватываемая магнитными силовыми линиями, вынуждена следовать в их направлении, пока не войдет в атмосферу у магнитного полюса или рядом с ним.
Частицы космических лучей обладают, однако, такой высокой энергией, что магнитное поле Земли способно лишь незначительно увести их в сторону. И все-таки некоторые из этих частиц, которые могли бы зацепить хотя бы край магнитосферы, будут отклонены настолько, что могут совсем пройти мимо. Даже те из них, что приближаются более или менее перпендикулярно к поверхности Земли, все же отклоняются до определенной степени. По этой причине многие частицы, которые должны попасть в тропические или умеренные зоны, где Земля изобилует сухопутной жизнью, в конце концов попадают в полярные области, где собственно земной жизни не так много. Таким образом, воздействие космических частиц на все живое частично ослабляется земным магнитным полем, ослабляется настолько, что исключает возможность причинить вред, однако не настолько, чтобы помешать им выполнять их полезную с точки зрения эволюции миссию. Следовательно, чем слабее будет магнитное поле Земли, тем оно менее пригодно для отражения космических частиц и с тем большей силой космические лучи, особенно в низких широтах, будут ударяться о земную поверхность. Напряженность магнитного поля Земли непостоянна. Ученые начинали его измерять с 1670 г. С тех пор напряженность магнитного поля упала на 15 %. Если напряженность поля продолжит уменьшаться в таком темпе, то оно станет равным нулю примерно к 4000 г.
Но будет ли продолжаться такое снижение напряженности? Скорее всего, напряженность имеет какие-то колебания (флюктуации), т. е. постепенно слабеет, опускаясь до какого-то определенного уровня, затем усиливается, также до определенного уровня, а потом вновь слабеет. Казалось, единственный способ узнать, что же на самом деле будет дальше, это подождать несколько тысяч лет и продолжить замеры, но вдруг выяснилось, что в этом нет необходимости.
В земной коре есть некоторые минералы, которые обладают слабыми магнитными свойствами. Когда лава, вытекающая из вулканов, остывает и твердеет, в таких минералах образуются кристаллы, ориентирующиеся на север и юг, т. е. в направлении магнитных силовых линий. Мало того, у каждого кристалла есть свой северный полюс, указывающий на север, и южный полюс на противоположном конце, который указывает на юг. (Можно отличить северный полюс от южного, пробуя кристалл обыкновенным магнитом.)
В 1906 г. французский физик Бернар Брюнес (1869–1930), исследуя вулканические породы, заметил, что в некоторых случаях кристаллы были намагничены в направлении, противоположном теперешнему магнитному полю: северный полюс указывал на юг, а южный — на север. Сначала это открытие игнорировали, так как в нем, казалось, не было никакого смысла, но со временем накопились и другие факты, и теперь этот факт нельзя ни отрицать, ни игнорировать.
Что же случилось с породами? Почему они ориентированы таким «ошибочным» образом? Да потому, оказывается, что магнитное поле Земли направлено бывает периодами то в одну, то в другую сторону. Породы, которые остывают и кристаллизуются, пока земное магнитное поле направлено в одну сторону, кристаллами своими показывают в ту же сторону. Когда же магнитное поле повернулось, у него уже недостает силы повернуть застывшие кристаллы, и они оказываются ориентированными «ошибочно».
В 1960-х годах изучались магнитные свойства морского ложа. Ложе Атлантического океана раздалось до нынешних размеров в результате поднятия расплавленного материала из недр Земли через длинную изломанную трещину, проходящую как раз по середине океана. Породы, лежащие вблизи этой трещины, — это самые новые и совсем недавно окаменевшие породы. По мере удаления от трещины в обе стороны породы становятся все более и более старыми. Если изучить магнитные свойства этих пород, то окажется, что ближайшие к трещине породы показывают «правильное» направление, т. е. попутно с теперешним направлением магнитного поля. Дальше в сторону от расщелины они показывают «неверно», еще дальше — снова «верно», еще дальше — снова «неверно» и т. д. Иначе говоря, по обе стороны от трещины есть полосы пород «правильной» и «неправильной» ориентаций, причем каждая сторона есть зеркальное отражение другой.
Измерение возраста этих пород показало, что магнитное поле обращалось через неодинаковые промежутки времени: иногда между обращениями пролегал интервал всего в 50 000 лет, а порой и 20 млн. лет. Очевидно, здесь имеет место вот что: интенсивность магнитного поля периодически падает до нуля, а затем продолжает падать и «ниже нуля», т. е. меняя свое направление и становясь в нем все сильнее и сильнее. Затем оно склоняется к нулю опять, снова меняя направление, и т. д.
Что заставляет магнитное поле повышать и понижать свою интенсивность так нерегулярно и изменять свое направление при каждом прохождении через нуль? Ученым остается только догадываться. Такая ближайшая «перекидка» должна произойти где-то в 4000 г. В течение нескольких столетий до и после этого магнитное ноле Земли будет настолько слабым, что не в состоянии будет отклонять космические лучи сколь-нибудь действенным образом. Вместе с увеличением или снижением силы магнитного поля увеличивается или снижается бомбардировка Земли космическими лучами. Она снижается до минимума, когда магнитное поле наиболее интенсивно, и вырастает до максимума, когда магнитное поле снижается до нуля.
Когда напряженность магнитного поля равна пулю, а падение космических лучей достигает максимума, максимальными становятся и мутации, и генетическая нагрузка. Именно тогда отдельным видам грозит возможность вымирания.
ВЕЛИКИЕ ВЫМИРАНИЯ
Конечно, виды вымирали на протяжении всей истории жизни на Земле, но вымирание это не было равномерным, постоянным во времени. Палеонтологи, изучая ископаемые остатки, сталкиваются с одним обстоятельством: существовали периоды, когда вымирание было необычно высоким, были даже периоды, когда за сравнительно короткий промежуток времени вымирало большинство живущих видов.
Эти периоды называют «великими вымираниями». Наиболее известный из таких периодов имел место 65 млн. лет назад, когда громадные рептилии, населявшие тогда Землю, включая множество существ, называемых динозаврами, вместе с другими видами были обречены на вымирание.
Не могли ли эти великие вымирания совпасть с периодами нулевой напряженности земного магнитного поля? Не идем ли и мы, в свой черед, к такому великому вымиранию в 4000 г. от рождества Христова, не исчезнет ли человечество с лица Земли за этим рубежом?
По-видимому, нам не следует этого бояться. Хотя мы не можем проследить изменения магнитного поля в прошлом за многие миллионы лет, мы знаем, что за последние несколько десятков миллионов лет такие изменения были и они не обязательно сопровождались чрезмерно высоким вымиранием. Поэтому ожидать через 2000 лет катастрофы, связанной с генетической нагрузкой, как будто нет оснований.
Это неудивительно. Магнитное поле Земли не очень велико, и частицы космических лучей, заряженные очень высокой энергией, имеют совсем небольшое отклонение. Следовательно, когда напряженность магнитного поля падает, воздействие космических лучей усиливается, но ненамного. Но что если интенсивность космических лучей повысилась бы безотносительно к земному магнитному полю? Что если по соседству разорвалась бы сверхновая? Тогда бы на Землю обрушился огромный поток частиц космических лучей, и это могло бы стать причиной многочисленных вымираний.
Представьте себе крупную сверхновую, взрывающуюся в десяти парсеках от Земли. Она светила бы, пусть не долго, в 1/600 яркости нашего Солнца и была бы, таким образом, самым ярким предметом в небе, включая Луну. На противоположной от Солнца стороне Земли ночь тогда превратилась бы в подобие сумеречного дня. В какой бы части неба она ни загорелась, весьма ощутимо нагрела бы Землю и сделала жизнь для всех нас очень неудобной.
И что особенно важно, интенсивность космических лучей усилилась бы в сотни и тысячи раз сравнительно с теперешней, и этот повышенный уровень мог бы удерживаться долгие годы. Отсюда всевозможные неприятные последствия: озоновый слой тогда бы ослабел и возросло бы ультрафиолетовое излучение, а это не менее опасно для жизни, чем сами космические лучи. Часть атмосферного азота и кислорода могла бы соединиться, и оксид азота, образовавшийся при этом в верхних слоях атмосферы, частично закрыл бы для нас солнечный свет. После первоначального подъема упала бы температура, а вместе с ней и уровень осадков. И конечно же, резко возросла бы частота мутаций.
