КОСМОС И ГЕОЛОГИЯ
Академик А. СИДОРЕНКО, министр геологии СССР.
К знаменательному юбилею - 50-летию образования СССР - советский народ приходит с великими достижениями во всех областях науки, экономики, культуры. Эти достижения стали возможными лишь благодаря тому, что все силы, и ресурсы нашей многонациональной Родины направлены к единой, великой цели - построению коммунизма.
Космонавтика, которая совсем недавно казалась далекой мечтой, сегодня реально служит нашему народному хозяйству. Исследования из космоса помогают лучше понять закономерности геологического строения земной коры, и размещения в ней полезных ископаемых.
Мы. вероятно, еще не в полной мере осознали, что человечество вступило в новую космическую эру своего развития. Все работы, связанные с исследованиями соседних планет, и межпланетного пространства, теперь все более, и более, прямо или косвенно, будут сказываться на развитии самых разных наук, и хозяйственной деятельности человека. Вот почему XXIV съезд КПСС в своих Директивах обязал обеспечить в новом пятилетии «проведение научных работ в космосе в целях развития дальней телефонно-телеграфной связи, телевидения, метеорологического прогнозирования, и изучения природных ресурсов, географических исследований, и решения других народнохозяйственных задач с помощью спутников, автоматических, и пилотируемых аппаратов, а также продолжение фундаментальных научных исследований Луны, и планет Солнечной системы». Таким образом, исследования космоса приобретают, и характер непосредственной практической деятельности.
Геология уже давно следила за развитием астрономии, использовала космогонические гипотезы. Это было необходимо для понимания общих проблем развития Земли. Основоположник космонавтики К. Э. Циолковский, разрабатывая теоретические основы освоения космоса, не случайно глубоко интересовался геологическими науками, и даже опубликовал ряд статей, и брошюр по геологии. И это говорит не только о широкой эрудиции их автора, но, и выражает единство геологии, и космонавтики, без которого невозможно познание Вселенной.
В данной статье мы не станем говорить о значении геологии для развития космонавтики. Вполне понятно, что без соответствующего уровня развития науки, и техники (и в том, и другом случае геология играет далеко не последнюю роль) невозможен был бы выход человека в космос, и планомерные, все расширяющиеся исследования в нем. Заметим только, что в исследованиях других тел Вселенной все более начинают применяться геологические методы геофизические, и аэрогеологические наблюдения из космоса, бурение лунного грунта, и геологическое изучение состава лунных пород, геоморфологические, геофизические, и геохимические исследования поверхности Луны с помощью, как автоматических аппаратов, в том числе наиболее совершенного из них «Лунохода-1», так, и непосредственно человеком, составление «геологических» карт Луны, и т. п.
С развитием космических исследований роль геологических наук в познании Вселенной будет возрастать. Без геологических знаний невозможно осмыслить всю ту информацию о Вселенной, которую дадут космические исследования. В то же время изучение космического пространства, и планет поможет нам лучше понять геологические процессы, проходящие в недрах Земли.
Поэтому целесообразно заранее обсудить возможные связи работ по космонавтике со всем широким комплексом исследований земной коры методами геологических наук. Уже с запуском первого искусственного спутника Земли (ИСЗ) в 1957 году стало ясно, что выход в космос открывает новые возможности для изучения Земли, как планеты в целом, земной коры - этого изначального источника всех исходных веществ для жизни человека, биосферы - среды обитания человечества. И действительно, уже сейчас сведения, получаемые с искусственных спутников Земли, широко используются для решения многих научных, и практических задач в метеорологии, географии, океанографии, топографии, гляциологии, то есть в науках, теснейшим образом связанных с геологией. Все большее значение начинают приобретать данные, полученные космическими методами исследования, и для самой геологии.
К использованию новой информации о нашей планете, получаемой при космических исследованиях, геологи были подготовлены многолетним опытом аэрогеологических работ. Хорошо известно, какое громадное значение для геологических исследований имеют фотоснимки, сделанные с самолетов.
Аэрологические методы быстро получили признание, потому, что они открыли новые пути развития геологии. Аэроснимки дали геологу большую обзорность исследования, то есть возможность увидеть одновременно достаточно обширную площадь, и проследить форму, размеры, направление, в котором простираются отдельные геологические тела (пачки пластов горных пород, массивы магматических пород, и т. д.), и структурные формы (складчатые сооружения, разломы земной коры, и т. д.), а также их соотношения друг с другом. При этом выявилась, и ограниченность применения аэрометодов.
Аэрофотоснимок может охватить площадь не более 400 - 700 квадратных километров. Наиболее крупные структурные геологические объекты не укладываются в эти рамки. Космонавтика открывает принципиально новые возможности для изучения планеты.
Снимки, сделанные из космоса, позволяют увидеть наиболее крупные географические, и геологические объекты Земли. Масштаб этих фотографий практически ничем не ограничен, и одним снимком одновременно, по единой методике, может быть охвачена площадь в 30 - 50, и более тысяч квадратных километров.
Помимо высокой обзорности, снимки из космоса несут, и принципиально новую информацию, которую нельзя получить при наземных или приземных исследованиях. Речь идет об эффекте интегрирования отдельных деталей строения местности, разрозненных частей крупных структурных элементов, благодаря чему последние проявляются в целостном изображении. Оказалось, что чем выше поднимается точка наблюдения, тем лучше просматривается глубинное строение Земли. Через чехол рыхлых отложений, как бы просвечивает строение более глубоких горизонтов земной коры. Эффект интегрирования - пока эмпирический факт. Научные основы этого явления еще не выяснены.
Таким образом, исследования с космических аппаратов не только расширяют возможности аэрогеологии, но, и открывают другие, принципиально новые пути изучения земной коры. Сейчас этот раздел знаний начинает оформляться в новое научное направление - космическую геологию. Перед ней открывается широкий круг задач, нацеленных на решение многих кардинальных вопросов геологической науки.
Уже первые опыты - телевизионные снимки с метеорологических ИСЗ, и отдельные фотографии, выполненные летчиками-космонавтами с космических кораблей «Союз-3», и «Союз-6», «Союз-7», и «Союз-8», - дали в руки геологов очень интересный материал, показали огромные новые возможности в изучении геологического строения структуры земной коры.
Теле, и фотоснимки, полученные с космических аппаратов, дают возможность распознать и объяснить структурные элементы, которые не были установлены раньше даже при очень подробных, и квалифицированных геологических исследованиях. Уже первые материалы изучения Земли из космоса показывают, что многие устоявшиеся научные концепции теперь требуют пересмотра. В первую очередь это касается строения, возраста и положения крупных складчатых систем древних платформ, и щитов, региональных (относящихся к, какой-то отдельной области) и глубинных разломов, океанических впадин, вулканических зон.
Так, например, сейчас, опираясь на космогеологические, и аэрогеологические материалы, некоторые исследователи достаточно обоснованно говорят о том, что подвижная зона смятия и разломов Уральской складчатой системы продолжается далеко на юг. По-видимому, эта подвижная зона пересекает пустыни Средней Азии, горные сооружения, расположенные южнее, и выходит к Персидскому заливу.
Многочисленные наземные исследования в районе плато Устюрт не могли выявить там разломных нарушений в земной коре, потому, что этот район покрыт мощным чехлом осадков известняков, глин, мергелей. На теле и фотоснимках, сделанных с ИСЗ, четко просматривается под этим чехлом ряд древних разломных нарушений в земной коре, сформировавшихся еще до образования этих отложений. Можно привести немало, и других интереснейших примеров, когда снимки, сделанные из космоса, помогают понять геологию отдельных регионов земного шара.
Космическая геология делает лишь первые шаги в своем развитии. Но уже сейчас можно наметить ряд крупных исследований в области геологии, которые могут быть проведены на основе фотоснимков, сделанных из космоса.
Прежде всего это дальнейшее развитие геологического картирования, особенно обзорного плана. Здесь предстоит большой комплекс работ - составление новых, и уточнение имеющихся геологических карт, как отдельных регионов, так, и в целом глобальных геологических карт материков, и океанов. Большие возможности открываются перед составителями специальных геологических карт тектонических, металлогенических, карт вулканизма, и особенно карт дизъюнктивной (разломной) тектоники. Заслуживают самого пристального внимания исследования 1 космическими методами взаимосвязей древ них платформ, и складчатых систем, материков, и океанов, особенностей рельефа дна, а также изучение характера современных, и древних тектонических движений. Эти сведения нужны для понимания механизма, и процессов формирования земной коры в глобальном масштабе, и для выяснения закономерностей образования отдельных геологических структур, прежде всего происхождения материков, и Мирового океана. Космогеологические методы позволяют исследовать районы, которые мало доступны для изучения другими методами, - высокогорья, области, закрытые вечными льдами, морское дно.
Информация, полученная из космоса, в сочетании с комплексом сведений, добытых наземными геологическими методами, даст новый интереснейший материал для понимания размещения рудных районов, нефтегазоносных провинций, и угленосных бассейнов земного шара, и позволит выявить новые области, перспективные для поисков месторождений полезных ископаемых. Космической геологии будет, бесспорно, принадлежать одно из ведущих мест в выявлении закономерностей формирования, и размещения месторождений полезных ископаемых. А это одна из важнейших научных, и практических проблем современной геологии.
Космические исследования могут принести существенную помощь в решении чисто практических вопросов геологии уже сегодня. Например, дать сведения о размерах залежей подземных вод в пустынных областях, планомерное изучение которых, даже с помощью авиации, сопряжено с большими трудностями, большими затратами времени, и средств, дать инженерно-геологическую оценку местности с целью ее хозяйственного использования или изучения сейсмоактивных зон, и прочее.
Космические исследования будут играть большую роль, и в развитии наук о Земле в целом, будут способствовать - интеграции наших разрозненных представлений о природных процессах, проходящих на нашей планете. Ни при, каких других исследованиях, вероятно, невозможно так полно охватить взаимосвязь между геологическими, и физико-географическими процессами на Земле. Взаимосвязь между экзогенными, и эндогенными (на поверхности Земли, и в ее глубинах) процессами.
Изучение рельефа, и рыхлого покрова из космоса дает неоценимый материал для понимания процессов выветривания, формирования всего многообразия континентальных отложений. Например, уже теперь мы можем более обоснованно рассматривать распределение эоловых, аллювиальных, ледниковых отложений, и их связь с рельефом и, следовательно, с тектоникой, климатом, и т. п.
Космические, и аэрогеологические исследования открывают возможности для познания взаимосвязи между двумя основными геологическими структурами - материками, и океаном. Они позволяют также уяснить закономерности морского осадконакопления, понять, как идет перенос продуктов выветривания с суши на море, охватить в целом закономерности формирования морских берегов, развития шельфа, наступлений, и отступлений моря. Осмыслить все эти явления можно только при едином охвате Земли - океана и суши.
Хотелось бы сразу предостеречь от упрощения при решении этой крупнейшей проблемы. Изучение Земли из космоса ни в, какой мере не заменяет классических методов геологических наблюдений, а лишь расширяет их возможности, поднимает их на принципиально новый научный уровень. Было бы большой ошибкой сокращать наземные исследования, полагая, что их заменят космические наблюдения. Весь опыт работы аэрогеологии показывает, что она может успешно развиваться, и давать наилучшие результаты только в сочетании с наземными геологическими исследованиями. Следовательно, и космические исследования для геологических целей должны про водиться комплексно, в тесной увязке с аэрогеологическими, и наземными работами.
Наиболее интересные объекты, выявленные космическими съемками, должны проверяться наземным дешифрированием, проверочными геологосъемочными маршрутами и детальным картированием, наземными геофизическими исследованиями, в ряде случаев бурением на глубину. Только комплексные исследования могут дать достоверную, научно обоснованную трактовку данных, полученных из космоса.
Довольно часто можно услышать, что при космических исследованиях будут открываться залежи полезных ископаемых. К сожалению, и в печати появляются высказывания о том, что фотографирование из космоса будет «открывать полезные ископаемые», ибо «нефть и газ приурочены к выпуклым, а вода - к вогнутым структурам земной коры», что из космоса можно будет «устанавливать содержание полезных элементов в залежах минералов», и т. п. Подобные представления просто геологически неграмотны.
Исследования из космоса помогают нам открывать геологические структуры, где возможны полезные ископаемые, помогают лучше понять закономерности геологического строения земной коры и размещения в них полезных ископаемых. Именно в этом их бесспорная ценность, и неоценимая помощь геологам, ищущим полезные ископаемые.
Есть еще один аспект, свидетельствующий о важности сближения исследования космоса с проблемами геологии. Геологов уже давно интересует астральный, то есть догеологический, период развития Земли. Интересует внутреннее, глубинное строение Земли. Данных по этим вопросам пока очень мало, а те, что есть, отрывочны и часто гипотетичны. Вот почему геологи всемерно заинтересованы в изучении космоса, и исследовании других планет. Глобальные процессы развития Земли, такие, как возникновение оболочек земной коры, тектонические движения, эволюция вещества Земли, могут быть поняты только при тесном сотрудничестве геологических и астрономических наук, при их взаимном обогащении сведениями, которые добывает космонавтика.
Мне кажется, что мы, геологи, в своих геологических концепциях слишком мало рассматриваем Землю, как часть Вселенной. Выводы космохимии - науки, которая нацелена на изучение состава других небесных тел, еще недостаточно используются для понимания геологических процессов на Земле. Понимание экзогенных процессов (тех, что происходят в поверхностных частях земной коры) мы связываем с солнечной энергией, и процессами, происходящими в Солнечной системе. Теперь, вероятно, нам предстоит установить связи эндогенных явлений (вызывающих вулканические извержения, землетрясения, горообразование) с процессами, протекающими во Вселенной в целом. Еще меньше мы, геологи, осознали и связь вещества Земли с веществом Вселенной, и роль пылевидного метеоритного вещества в формировании земной коры и даже месторождений полезных ископаемых. Говоря о происхождении вещества Земли, мы чаще всего думаем только о нашей планете, и не учитываем всю материю Вселенной в целом. Как в свое время, когда от птолемеевских представлений о Земле был совершен переход к стройному учению Коперника о Вселенной, так и теперь мы должны понять, что геологические процессы нельзя ограничивать только рамками нашей планеты, процессы, протекающие в Земле, необходимо рассматривать, как часть процессов Вселенной.
Недавно появились работы о влиянии метеоритного вещества на металлогению Земли. Высказаны предположения, что глобальные накопления железа, марганца, меди, и других металлов в отдельные периоды геологической истории Земли, возможно, связаны с массовым поступлением вещества космического происхождения в тот период, когда Земля пересекала метеоритный поток. Ряд ученых высказывает предположение, что Земля вместе с Солнцем и другими планетами, вращаясь вокруг центра Галактики, неоднократно пересекала железистые туманности Млечного Пути, и проходила сквозь них, по-видимому, несколько миллионов лет. Колоссальные массы пылевидного метеоритного железа могли в докембрийское время осесть на Землю. Другие, более поздние периоды геологического развития Земли, возможно, были благоприятны для выпадения марганца. Этим некоторые ученые объясняют огромные накопления марганцевых конкреций на дне океанов (осадки олигоценового времени). В этих предположениях еще много неясного, но они очень интересны, заставляют над многим подумать.
Исследуя образцы пород, собранных на поверхности Луны, ученые обнаружили метеоритные кратеры диаметром около 0,5 мм. Они образовались в результате ударов микрометеоритов, летевших со скоростью более 10 км/сек. То, что это микрометеориты, а не «брызги» от более крупных метеоритов, доказывает резкая граница между поврежденными и неповрежденными участками поверхности исследуемых образцов. Не исключено, что, и на нашу Землю в минувшие геологические эпохи также поступал материал из космоса. Тот факт, что метеорное вещество может сгорать в атмосфере Земли, еще не означает, что оно не может достигать поверхности нашей планеты и участвовать в формировании земной коры, и отдельных рудных концентраций. Специальные работы в этом направлении, бесспорно, дадут много интересного для познания земной коры.
Космогеохимия - наука, которая ныне успешно развивается, должна быть направлена не только на изучение химического состава других планет и тел Вселенной, но, и на познание закономерностей формирования горных пород и месторождений полезных ископаемых нашей планеты. При этом нужно исходить из представления, что вещество Земли, и Вселенной - это часть единого целого - материи в космосе. Нам представляется, что сейчас накапливается обширный материал для создания гипотез о происхождении Земли на современном уровне знаний с учетом исследований в космосе.
Опыт применения космических исследований для геологических целей пока невелик. Несомненно, что по мере совершенствования космической техники, аппаратуры, методов исследования, а в дальнейшем и создания космических систем специально для геологических целей космическая геология сделает значительный шаг вперед.
Особенно эффективными для геологического изучения Земли будут обитаемые долговременные орбитальные станции. Они смогут давать регулярную непрерывную космогеологическую информацию. А мы уже знаем, что при многократной аэрогеосъемке одного, и того же участка Земли (при разной освещенности, влажности, при разном состоянии растительного покрова) открываются подчас совсем новые черты геологического строения Земли. Долговременные орбитальные станции будут служить средством одновременного контроля над очень большими участками планеты, что особенно важно для понимания физико-географических процессов, для изучения влияния человека на силы природы.
Круг геолого-геофизических задач, которые могут быть решены, существенно расширится, если на орбитальных космических станциях будет использована геофизическая, инфракрасная радиолокационная и радиотепловая аппаратура. В дальнейшем, несомненно, будут использованы для целей геологии, и другие средства и способы получения информации из космоса, такие, например, как многоспектральные сканирующие системы, работающие на невидимых диапазонах спектра электромагнитных волн (радарная, тепловая, и другие). Магнитные съемки Земли из космического пространства позволят судить об общем характере магнитного поля планеты, выявлять крупные аномалии и изучать вариации магнитного поля.
С помощью инфракрасной съемки могут быть установлены региональные, и глобальные тепловые аномалии. Материалы этих съемок могут дать информацию для изучения тепловых потоков Земли. Радиолокационные и радиотепловые съемки позволят изучать поверхность Земли независимо от погодных условий, и получать дополнительную геологическую информацию, которую не дают фотоснимки.
Геологи пока располагают только телевизионными и единичными фотографическими снимками из космоса, полученными попутно с другими исследованиями. На очереди специальные космические съемки, которые помогут решить многие геологические проблемы. Наверное, будет целесообразно создать специальный искусственный спутник Земли для геологических целей, приспособленный для изучения природных ресурсов, и обеспечивающий проведение глобальных съемок из космоса.
Предстоит разработать оптимальные условия фотографирования и обработки получаемых фотоматериалов, разработать методику, и технологию космических съемок поверхности Земли и преобразования космических снимков в фотокарты, изучить возможности использования различных геофизических методов наблюдения из космоса, и уточнить круг задач, которые с их помощью можно решить. Наконец, разработать методику обработки получаемой информации в целях ее применения для геологического изучения Земли.
Каждый новый этап в освоении космоса, каждый новый запуск советских космических кораблей представляет новый важный шаг в развитии науки о Земле, в повышении минерально-сырьевого потенциала нашей Родины.
Читайте в любое время
