Тихий океан: или великий?

Часто люди спрашивают «почему Тихий океан Тихий?». Тихим он был назван случайно — только потому, что Магеллана во время его кругосветного путешествия обошли стороной ураганы и штормы этого на деле самого бурного из океанов. И Великим он тоже был назван, говорят, случайно, но это имя оправдал — самый большой, самый грозный, самый богатый из океанов планеты. Его влияние на жизнь нашей Земли нельзя переоценить. Конечно, он стал предметом самого пристального научного изучения.

Можно вспомнить хотя бы, какую роль для рождения эволюционной биологии сыграла тихоокеанская часть знаменитого кругосветного путешествия корабля «Бигль», на котором плыл Чарльз Дарвин. И именно на Тихом океане международное сотрудничество ученых впервые приняло широкую организованную форму. Первой организацией, объединившей ученых разных стран, и разных специальностей в осознанный крупномасштабный союз, стала Тихоокеанская научная ассоциация, созданная еще в далеком 1926 году.

…Как всегда, когда ученые обмениваются мнениями, выяснилось, что у них несравненно больше вопросов, чем ответов на эти вопросы, и что чем дальше уходят науки в своем изучении океана, тем больше они видят загадок, которые предстоит разрешить. И тут свидетель, узнающий о новых фактах и о новых противоречиях в их оценке, поневоле вспоминает другой океан, живой и разумный океан фантастической планеты Солярис. Герой Станислава Лема смотрит на этот океан с борта космической станции, сделанной искусственным спутником Соляриса. Мы теперь глядим уже на наш океан с реальных космических кораблей, как глядим на него с борта кораблей обычных, в иллюминаторы самолетов, просто с берега. Но намного ли он менее загадочен, чем тот, что порожден воображением польского фантаста?

Земной океан ученые тоже нередко называют единым организмом. И это часто звучит не только как сравнение, но и как определение. Океан поглощает энергию солнца, ветра, тепла, идущего через океанское дно от глубинных слоев планеты. В нем, как в организме, идут процессы — механические, термодинамические, химические, биологические…

Океан, точно организм, поддерживает в определенных пределах собственную температуру и химический состав. Солнце гораздо сильнее нагревает близкие к экватору участки океана, чем более северные и южные, а система течений перераспределяет тепло, сближая температуру воды в разных районах.

Большую роль в возникновении течений играют ветры, но скорость ветровых течений даже у самой поверхности моря в десятки раз меньше, чем скорость ветра. Причина в том, что главная масса энергии ветров тратится на создание морских волн. Волнение можно рассматривать как механизм, с помощью которого океан защищает устойчивость своих течений.

История образования Тихого океана

Вот еще один пример. В истории Земли не раз огромные участки материков исчезали под водой. И по большей части это было, по-видимому, не результатом повышения уровня океана,— наоборот, суша «сама» опускалась вниз, проваливалась. По той же причине, по которой тонет перегруженная лодка. Это поднявшиеся вверх тяжелые глубинные породы продавливали оказавшиеся ниже них земные слои. Но на том, что участок суши превратился в морское дно, дело не останавливалось. Континентальная кора, став частью океанского дна, начинает перестраиваться, изменяться. Она теряет, например, целиком или частично слой гранитов, непременно лежащий на определенной глубине под поверхностью континентов. Ученые так и говорят об океанизации континентальной коры, о том, что океан преобразует свое дно, словно оно действительно стало неотъемлемой частью его организма.

Так смотрят на дело сторонники гипотезы «базификации» материковой коры, полагающие, что первоначально вся Земля была покрыта корой континентального типа. Но есть и противоположная точка зрения, согласно которой первична на нашей планете именно более простая океаническая кора, которая некогда покрывала весь земной шар. Впрочем, и этот подход не исключает возможности вторичной, так сказать, океанизации материковой коры.

Споры, как видите, затрагивают самые коренные вопросы истории океанов.

Вот Тихий океан. Большинство ученых считают его как будто самым древним океаном планеты, иногда даже прямым реликтом, пережитком, оставшимся от первичного океана нашей планеты. Часть сторонников этой точки зрения видят в остальных океанах — Атлантическом, Индийском, Северном Ледовитом — всего лишь позднейшие боковые ответвления от основного и главного океана планеты.

Другие обращают внимание на огромные различия между Тихим океаном и всеми остальными, и видят причины этого в принципиально различном происхождении двух регионов планеты, связанном с асимметрией планеты, более того, с асимметрией космического масштаба, характерной и для Меркурия, Марса, Венеры. И все это — разногласия среди тех специалистов, которые единодушно подчеркивают особую древность Великого, или Тихого.

Но есть геологи и океанологи, полагающие, что он относительно молод, моложе Индийского; есть другие, считающие, что Тихий океан существует давно, но был «просто» одним из равных, пока не увеличился до масштабов Великого несколько десятков миллионов лет назад; наконец, некоторые ученые утверждают, что за последние сто пятьдесят миллионов лет площадь Тихого океана уменьшилась на одну треть…

Ученые на основе анализа резких различий между западной и восточной частями Тихого океана приходят к выводу, что восточная появилась лишь совсем недавно, пополнив собой древнейшую западную часть. Это новообразование было порождено ни более ни менее, как раздвиганием океанского дна, каковое следует из гипотезы глобальной плитотектоники или тектоники плит. Гипотеза эта трактует историю размежевания континентов и океанов на нашей планете как следствие взаимного движения огромных плит, слагающих земную кору.

Коротко эту гипотезу можно изложить так. В мантии Земли (то есть слое, размещающемся непосредственно под земной корой) существуют замкнутые конвекционные течения, каждое из которых охватывает район размером 3—6 тысяч километров в ширину и 10—20 тысяч километров в длину. Такая ячейка «банановидной формы» существует двести—триста миллионов лет. Срединные океанические хребты — районы, где течения выносят материал мантии к земной поверхности, где глубинный материал частично выходит на дно океана. При этом он раздвигает земную кору по обе стороны оси хребтов — этот процесс так и называют раздвиганием океанического дна.

Если зона восходящих потоков мантии возникла под континентом, в этом районе образуются рифты (в точном переводе с английского — щели) — глубокие ущелья, стремящиеся расколоть континент на глыбы. По рифтам раздвигается земная кора на континентах. (Но имейте в виду — рифты образуются не только на суше.)

Континенты пассивно плывут, подчиняясь движениям в мантии, пока не подойдут к зоне, где течения в мантии погружаются в глубинные недра Земли. Континентальная кора имеет слишком низкую плотность, чтобы погружение мантии могло увлечь ее за собою, кора поэтому начинает коробиться — именно так объясняет тектоника плит появление горных цепей, почти со всех сторон окружающих Тихий океан.

Природные богатства и полезные ископаемые Тихого океана

Тихий океан богат не только островами и вулканами. Кольцом окружает его Тихоокеанский рудный пояс. Величайшую в мире океаническую впадину окаймляют грандиознейшие месторождения олова и вольфрама, свинца и алюминия, меди и золота, сурьмы и ртути, титана и других ценнейших для человечества металлов. Вспомните о воспетом Джеком Лондоном Клондайке, о золоте Австралии и Приморья, о никеле, весьма значительную часть которого дает Новая Каледония, о серебре и золоте Перу…

Все это и многое другое — плоды Тихоокеанского рудного пояса. И только теория, связывающая тектонику, вулканизм, геохимию в единую систему, позволяет достаточно уверенно искать эти плоды. Ведь рудообразование, часто только заключительный этап длинной серии геологических процессов, обеспечивающих накопление того или другого вещества.

Побережье Тихого океана — сокровищница планеты. Но самые может быть, большие богатства его лежат на дне. Это относится и к знаменитым железомарганцевым конкрециям, и к металлоносным илам — последние кое-где покрывают дно океана слоем в сотни метров. Но не только к ним.

Ученые составили карту нефтегазоносности и угленосности Тихоокеанского пояса и Тихого океана. Здесь уже обнаружено около 9700 месторождений нефти и газа — из них на шельфах, где организовать добычу сравнительно легче, около 600.

Открыто около 600 месторождений угля на континенте, причем многие из них продолжаются на шельфе.

Перспективны на газ и нефть и многие глубоководные котловины морей Тихого океана. Но кроме дна и берегов у Тихого океана как организма есть и собственно «тело» — вода. Теперь уже ученые не видят в океане, как несколько десятилетий назад, аморфную, относительно однородную массу (хоть и прежде, разумеется, в нем выделяли, например, наиболее активный поверхностный слой).

Сейчас океан для исследователей — сложная система с несколькими уровнями организации, и этим он тоже напоминает живой организм.

Течения Тихого океана

Как говорить человек может либо стихами, либо прозой, и третьего ему не дано, так все движения жидкости (и газа) могут быть только либо ламинарными, либо турбулентными. В ламинарных течениях в жидкости можно выделить слои, в каждом из которых частицы воды движутся с одной и той же скоростью. Это упорядоченные течения, их легко изучать. Только вот редки ламинарные течения в нашем неспокойном мире.

Самое название турбулентных течений уже характеризует их не с лучшей стороны. Турбулентные по-латыни означает «бурный», или «беспокойный». В каждой точке турбулентного течения у каждой частицы воды скорость своя, и меняются эти скорости резко, рывками. С изменением же скоростей частиц меняется и давление жидкости, а порою и ее плотность. Ламинарные течения упорядочены, как стихи, турбулентные — насыщены вихрями.

В океане вихри бывают самых разных размеров и существуют на протяжении самого разного времени. Возникают вихри диаметром в доли сантиметра, существующие лишь доли секунды, и другие — диаметром в целые километры и даже десятки и сотни километров.

Больше впечатляют, конечно, гигантские вихревые образования, но судьбы планеты зависят прежде всего от вихрей мелкомасштабной турбулентности. Именно такая турбулентность обеспечивает сравнительно быстрый обмен теплом в поверхностном слое океана, значительно более замедленный в толще его, именно она способствует проникновению кислорода — вместе с другими газами — в океан, и твердых веществ тоже, именно она делает море таким живым в наших глазах, и она же тем самым позволяет существовать в нем жизни.

Будь вода в океане неподвижна или будь ее движение только ламинарным, сверхупорядоченным, правильным, — в океане не было бы жизни, и зародиться в нем она не смогла бы, и некому было бы сотни миллионов лет назад выйти на сушу, чтобы стать нашими предками. И некому было бы увидеть, как мерцают звезды, а мерцают они для нас потому, что и для воздуха характерны турбулентные движения.

А так — два соседних кубических сантиметра воды имеют разную температуру, различаются по солености, по-разному движутся в них частицы воды, каждое мгновение картина этого движения в чем-то меняется — океан дышит, ритмично и неритмично, спокойно и взволнованно, и могучие волны на его поверхности — только тень той неимоверной мощи внутреннего волнения, которое и делает из соседа нашей суши источник жизни для всей планеты.

Научные исследования Тихого океана

Но ведь надо же не только знать, что турбулентность океана существует, не только сознавать, какую роль она играет и чем мы ей обязаны, но представлять себе достаточно точно ее характер, измерить скорость движения частиц воды во время пульсаций и перепады температуры от одного объема воды к другому, узнать, как меняется давление воды в микроскопических почти масштабах микротурбулентности — связать макро- и микропроцессы в океане, чтобы увидеть фактуру холста, на котором изображены столь любимые маринистами буря, волнение, штиль.

Океан исследуют: зондируют, подкрашивают большие его участки, чтобы было легче следить за движениями в воде, на него смотрят в разных лучах спектра, прослушивают его чуть ли не на всех частотах, измеряют температуру, соленость, создают модели океана и явлений, которые в нем, над ним и рядом с ним происходят.

Математические модели сегодня явно количественно преобладают в океанологии над физическими. Океан обменивается веществами со всем, что его окружает. Реки несут в него воду, растворенные в ней соли, взвешенные в ней частицы; ветры приносят сметенную с суши пыль, айсберги, тая в морской воде, оставляют в ней вещество, захваченное на суше по дороге к морю. Микрометеориты бомбардируют поверхность океана.

А снизу в разломы земной коры выползает на дно материал земной мантии, рвется из вулканов магма, бьют подводные источники. Океан отдает взамен в мантию ломти своего дна, отдает атмосфере водяные пары и молекулы легких газов, уходящие в верхние слои атмосферы, а там порою и в космос. Далеко разносится дыхание океана.

Особую роль в обмене веществ в океане играет жизнь. Основная масса нового живого вещества создается в тонком внешнем слое океана, по существу на границе между океаном и атмосферой. Здесь вода пронизана солнечным светом, насыщена кислородом — это легкие океана, его энергостанция. Всего несколько процентов объема океана занимает этот слой, но роль его в жизни океанского организма далеко не соответствует размерам. Как и роль других пограничных слоев — между водой и сушей, водой и породами на дне, водой и льдом. Как и роль тех совсем тоненьких пограничных разделов, что пролегают в каждой капле Мирового океана (во всяком случае, в каждой капле активного его слоя) — между живым веществом и окружающей его водой.

Активная роль пограничного раздела между сушей и океаном выражается и в том, увы, что в полосе морского дна, окаймляющей материки, похоронены девять десятых всего органического вещества, имеющегося на планете. Но дно океана отнюдь не мертво в смысле геохимическом, и расположенные под ним слои земной коры и мантии участвуют в функционировании океанского организма. Причем это участие гораздо серьезнее, чем думали раньше.

Еще недавно слои осадков на морском дне считали на девяносто восемь процентов даром суши. Океанское дно рассматривалось как конечный пункт постоянно действующей линии транспортировки вещества с материков — и только.

Этим представлениям долго не мешал сохраняться даже тот давно известный факт, что главная часть вещества, идущего с речной водой к морю, задерживается на границе река—океан.

И они поставили ученых перед новой проблемой. В далеких от устьев рек и от берегов вообще частях океана нередко лежат на дне мощные слои осадков. Их заведомо больше, чем могли бы доставить сюда любые течения. Откуда же эти массы вещества? Глубинное вещество океана, прорывающее дно,— источник значительной части таких осадков. Особую роль играет глубинное вещество в поставке металлов океанскому дну.

Залежи металлоносных илов, в которых особенно много железа и марганца, в Тихом океане расположены прежде всего у Восточно-Тихоокеанского поднятия (его длина — 21 тысяча километров), в других же океанах они словно нанизаны на срединные океанические хребты. И такое размещение металлоносных илов, конечно, нельзя считать случайностью, тем более, что чем ближе ил залегает к подводным горообразованиям, тем больше в нем доля и железа, и марганца, и других металлов, в том числе кобальта.

Верна или неверна гипотеза тектоники плит, но у ученых создавалось впечатление, что в районе подводных хребтов происходит описываемое этой гипотезой раздвигание дна, и горячий базальт глубинного вещества взаимодействует с океанской водой, поставляя в нее металлы.

Интересные факты о Тихом океане

Под конец нашей статьи приведем некоторые интересные научные факты о самом великом океана планеты:

• Флот Фердинанда Магеллана вошел в незнакомый океан в ноябре 1520 года. Он назвал его Тихим из-за спокойствия воды того времени, хотя на самом деле Тихий океан вовсе не тихий, а порой очень даже штормящий;
• Если земные материки расположить над Тихим океаном, все равно останется свободное место, своими размерами один этот океан больше всей земной суши;
• Тихий океан примерно в 15 раз больше площади США;
• Большой Барьерный риф является крупнейшим в мире рифом;
• В Тихоокеанских водах находится самая глубокая точка на Земле – Марианская впадина.

Автор: Р. Кологривов.