Обычно для бурения глубоких скважин применяют долото, укрепленное на конце тысячеметровой, свинченной из труб, буровой колонны, которая приводится во вращение двигателем, расположенным на поверхности Земли. По мере углубления скважины все больше и больше энергии теряется на трение о ее стенки, а на подъем и опускание километров труб всякий раз, когда нужно сменить долото, затрачиваются многие часы.
Более новые способы бурения исключают необходимость трубчатых буровых колонн; двигатель, электрический или гидравлический, укрепляется на самом долоте. Русским принадлежит приоритет в этой области; ими также разработан бур, который можно назвать ракетным, — он прожигает скважину струей пламени кислородно-керосиновой смеси, при горении которой достигается температура свыше 3000 °C. Используя один из таких новых методов, мы сможем пройти скважину глубиной 15–16 километров, затратив на это несколько миллионов долларов, и углубиться почти на половину толщины земной коры, или на 1/400 радиуса Земли.
Но пробурить скважину диаметром 150 миллиметров — это еще не значит исследовать подземные толщи, так что давайте рассмотрим некоторые другие, более волнующие возможности. Русские горные инженеры уже построили механических кротов, управляемых человеком, для проходки туннелей на небольших глубинах. Они очень похожи на то устройство, с помощью которого герой романа Берроуза добрался до Пеллюцидара — мира, расположенного в центральной части земного шара. Проблема уборки грунта при проходке решена точно так же, как ее решает обыкновенный крот: грунт, разрыхляемый головной фрезой, уплотняется и вдавливается в стенки туннеля.
Механический крот даже в сравнительно мягком грунте перемещается довольно медленно, так как за ним тянется электрокабель и часто приходится менять буровой механизм. Чтобы «Земной зонд» мог рассчитывать на проникновение куда-нибудь поглубже, мы должны применить совершенно новый принцип проходки и обеспечить подачу значительного количества энергии.
Источником энергии при работе под землей могут служить ядерные реакции: они уже несут такую службу под водой. Что же касается метода разработки пород, то здесь опять русские (которые, по-видимому, заинтересованы в подземных исследованиях не меньше, чем в космических) предложили одно решение. Они используют высокочастотные токи для чисто термического разрушения горных пород. Скорость прокладки пути сквозь толщу Земли посредством электрической дуги зависит только от подачи энергии. С этой задачей может справиться и ультразвук; сейчас он уже используется в малых масштабах для сверления особо твердых материалов, не поддающихся обработке обычными инструментами.
Атомный «подземоход», управляемый человеком, — неплохой предмет размышлений для любого клаустрофоба[21]. В большинстве случаев нет смысла сажать в него человека. Так или иначе человеку все равно придется рассчитывать только на приборы — его собственные органы чувств окажутся бессильными. Все научные наблюдения и сбор образцов можно провести автоматически по предварительно разработанной программе. Кроме того, без экипажа, нуждающегося в питании и кислороде, машина будет работать намного дольше. Она могла бы неделями, месяцами странствовать в сердцевине Гималаев или под дном Атлантического океана, прежде чем направиться домой с грузом накопленных сведений.
Глубина, на которую удается проникнуть такому зонду, ограничена давлением, которому должны противостоять его стенки. Этот предел давления, пожалуй, мог бы быть весьма высоким, если тело зонда сделать монолитным, а пустоты, оставленные внутри, заполнить жидкостью для обеспечения дополнительной прочности. Это, кстати, еще один довод против экипажа, состоящего из людей.
В лабораторных условиях сейчас достигнуты давления порядка четверти миллиона атмосфер[22]; эта цифра соответствует давлению на глубине 650 километров под поверхностью Земли. Отсюда отнюдь не вытекает, что мы можем построить машины, способные углубиться на 650 километров, но цифра в десять раз меньшая, по-видимому, не выходит за пределы возможного. Высокие температуры — менее серьезная проблема; кроме отдельных горячих точек, наподобие вулканов, температуры в земной коре не превышают 300–400 °C. Таким образом, можно предполагать, что в последующем мы, если пожелаем, сумеем исследовать большую часть толщи земной коры с помощью машин, которые представляются осуществимыми в свете современного состояния техники.
Как ни трудны проблемы непосредственного исследования внешних слоев толщи Земли, они ничтожны в сравнении с теми, которые возникнут, если мы вознамеримся добраться до мантии, лежащей под земной корой до глубины три тысячи километров, или ядра, находящегося под мантией. Современная техника нам в этом помочь не может; все материалы и виды энергии, какими мы располагаем, безнадежно слабы и неспособны противостоять комбинированному воздействию температуры три тысячи градусов и давления три тысячи тонн на квадратный сантиметр. В таких условиях полое пространство размером с булавочную головку просуществует какую-нибудь долю секунды, а наипрочнейшие наши металлы не то что станут текучими, как вода, а превратятся в новые, значительно более плотные вещества.
Поэтому исследование более глубоких недр Земли непосредственными физическими методами не может быть осуществлено, если только мы не получим в дальнейшем власть над силами на несколько порядков мощнее тех, какими располагаем сейчас. Однако там, где мы не сможем побывать сами, нам на помощь придут косвенные методы наблюдения.
Увидеть недра Земли с той точностью и определенностью, с какой мы исследуем человеческий организм, было бы замечательным достижением величайшего научного и практического значения. Врачу 1860 года рентгенограмма показалась бы чем-то невероятным; сегодня мы вычерчиваем нечто похожее на грубые ренгтенограммы Земли на основе характера распространения волн, возникающих при землетрясениях и взрывах. (Мы умеем производить взрывы такой силы, что от них сотрясается наша планета; не все еще осознали, что самый мощный взрыв природного происхождения, когда-либо отмеченный, — извержение вулкана Кракатау в 1883 году — может быть воспроизведен большой водородной бомбой[23].)
Наши представления о недрах весьма приближенные, им не хватает детальности; в частности, мы еще ничего не знаем о строении центрального плотного ядра, диаметр которого равен почти 6,5 тысячи километров. Мы не знаем даже, из чего оно состоит. Старая теория о железном ядре за последние годы была несколько скомпрометирована; очень возможно, что оно состоит из каких-нибудь обычных пород, плотность которых превышает плотность свинца за счет колоссальных давлений.
Чтобы исследовать эту зону, необходимы волны, которые проникали бы сквозь твердую толщу Земли с такой же легкостью, с какой рентгеновские лучи проходят сквозь человеческое тело, а свет — через атмосферу, и передавали бы нам информацию, полученную на пути их движения. Но эта идея совершенно абсурдна. Подумайте только: почти 13 тысяч километров непроницаемых скальных пород и металлов отгораживают нас от антиподов!
Впрочем, не торопитесь — подумайте еще. Ведь есть же пусть не волны, а какие-то другие физические сущности, для которых земной шар прозрачен, словно мыльный пузырь. Во-первых, это гравитация; правда, мне еще ни разу не попался физик, который дал бы прямой ответ на вопрос, имеет ли распространение силы тяжести волновой характер, — несомненно, она проходит сквозь толщи Земли с такой легкостью, как будто их и не существует вовсе.
Такой же способностью проникать сквозь любые преграды обладает и нейтрино — своеобразнейшая и самая неуловимая из всех частиц. Преграда из какого-нибудь тяжелого материала, например свинца, задерживает все другие частицы: одни могут проникнуть в толщу свинца всего на несколько сантиметров, другие — на несколько метров. Но нейтрино, эта невероятная частица, не имеющая ни массы, ни заряда (не огорчайтесь: спин у нее все-таки есть), в состоянии пройти сквозь свинцовый экран толщиной в пятьдесят световых лет без сколько-нибудь заметного ущерба для себя. Мощные потоки нейтрино пронизывают нашу вроде бы очень твердую планету в то самое мгновение, когда я пишу эти строки, и лишь одна частица из триллиона встречает незначительное сопротивление.
