На 3/4 поверхность нашей планеты покрыта океаном. Объем воды, находящейся в океанах, составляет 1370 млн. км³. В ледниках (включая и ледники Антарктиды) заморожено около 25 млн. км3 воды. Если бы все льды на Земле растаяли, уровень океана повысился бы на 65-70 м, и немало суши оказалось бы погруженной в морские пучины. Если учесть еще воду в озерах и реках, то общий запас ее на поверхности нашей планеты составит 1455 млн. км³.

Однако самым вместительным хранилищем воды являются недра Земли. В коре Земли воды столько же, сколько и в Мировом океане (1,3 млрд. км³), а в мантии в 10-12 раз больше (примерно 13-15 млрд. км3). Правда, основная масса этой глубинной воды физически и химически связана, но под влиянием пока неизвестных науке причин идет непрерывный процесс разрушения этих связей. Освобожденная вода становится неиссякаемым резервом наземных и подземных океанов.

На этот счет имеется несколько гипотез.

Первая гипотеза исходит из "горячего" происхождения Земли. Считается, что некогда Земля была расплавленным огненным шаром, который, излучая тепло в пространство, постепенно остывал. Появилась первородная кора, возникли химические соединения элементов и среди них соединение водорода с кислородом, или, проще говоря, вода.

Пространство вокруг Земли все более заполнялось газами, которые непрерывно извергались из трещин остывающей коры. По мере охлаждения пары образовывали облачный покров, плотно окутавший нашу планету. Когда температура в газовой оболочке упала настолько, что влага, содержащаяся в облаках, превратилась в воду, пролились первые дожди. Тысячелетие за тысячелетием низвергались дожди. Они-то и стали тем источником воды, которая постепенно заполнила океанические впадины и образовала Мировой океан.

Вторая гипотеза исходит из "холодного" происхождения Земли с ее последующим разогревом. Разогрев стал причиной вулканической деятельности. Извергаемая вулканами лава выносила на поверхность планеты пары воды. Часть паров, конденсируясь, заполняла океанические впадины, а часть образовала атмосферу. Как теперь подтверждено, главной ареной вулканической деятельности на первых стадиях эволюции Земли действительно являлось дно современных океанов.

Согласно этой гипотезе вода содержалась уже в той первичной материи, из которой сложилась наша Земля. Подтверждением такой возможности является наличие воды в падающих на Землю метеоритах. В "небесных камнях" ее до 0,5 %. На первый взгляд мизерное количество.

Теперь прикинем: Земля весит 6*10²¹ т. Если она образовалась из подобных метеоритов, то в ней сейчас должно находиться примерно 30*10¹⁸ т воды! Тогда общее количество воды на Земле [(13-15) 10⁹ т] по крайней мере в 200 раз меньше истинного. Получается, что наша старушка-Земля от самого центра до поверхности, как губка, пропитана водой.

Третья гипотеза также исходит из "холодного" происхождения Земли с последующим ее разогревом.

На какой-то стадии разогрева в мантии Земли на глубинах 50-70 км из ионов водорода и кислорода начал возникать водяной пар. Однако высокая температура мантии не позволяла ему вступать в химические соединения с веществом мантии.

Под действием гигантского давления пар выжимался в верхние слои мантии, а. затем и в кору Земли. В коре более низкие температуры стимулировали химические реакции между минералами и водой, в результате разрыхления пород, образовались трещины и пустоты, которые немедленно заполнялись свободной водой. Под действием давления воды трещины раздавались, превращались в разломы, и вода через них устремлялась на поверхность. Так возникли первичные океаны.

Однако деятельность воды в коре Земли этим не исчерпывалась. Горячая вода довольно легко растворяла в себе кислоты и щелочи. Эта "адская смесь" разъедала все и вся вокруг, превращаясь в своеобразный рассол, который и придал морской воде присущую ей и поныне соленость.

Тысячелетия сменяли друг друга. Рассол вширь и вглубь неумолимо расползался под гранитными основаниями континентов. Проникнуть же в собственно гранит ему дано не было. Пористая структура гранита, подобно тонкому фильтру, задерживала взвеси. "Фильтр" засорялся, а засорившись, начинал играть роль экрана, преграждавшего путь воде.

Если все это имело место, то под материками на глубине 12-20 км расстилаются океаны сжатой и насыщенной растворенными солями и металлами воды. Вполне возможно, что такие океаны раскинулись и под многокилометровой толщей базальтового дна наземных океанов. В пользу приведенной гипотезы свидетельствует резкое возрастание скорости сейсмических волн на глубине 15-20 км, т. е. как раз там, где должна пролегать граница предполагаемого раздела между гранитом и поверхностью рассола, граница резкого изменения физико-химических свойств вещества.

Приведенную гипотезу подтверждает и так называемый дрейф материков. Гранитные громады материков перемещаются. Они "плывут", хотя скорость их движения составляет всего несколько сантиметров в столетие. Отчего же не предположить, что океаны рассолов выполняют роль своеобразной пленки под "днищами" материков, подобно пленке масла в подшипнике между цапфой и валом.

Если рассолы существуют, то в будущем человечество наверняка использует их как богатейшую жидкую руду, в которой растворены ценнейшие элементы и их соединения.

Четвертая гипотеза принадлежит английскому астрофизику Хойлу и опубликована сравнительно недавно, в 1972 г. Она представляет собой следствие из гипотезы происхождения Солнечной системы. Суть ее такова: конденсация протопланетного облака, окружавшего наше прото-Солнце, протекала неравнозначно на разных расстояниях от Солнца. Чем дальше от него, тем температура облака была ниже. Ближе к Солнцу могли конденсироваться, скажем, металлы как вещества более тугоплавкие. А там, где проходят орбиты Урана, Нептуна и Плутона, по расчетам Хойла, температура составляла примерно 350 К, что уже достаточно для конденсации паров воды. Именно этим обстоятельством можно объяснить "водную" природу Урана, Нептуна и Плутона, образовавшихся в процессе слияния частиц льда и снега. "Водную" природу указанных планет подтверждают новейшие астрономические наблюдения.

Однако в процессе формирования внешних планет имело место гравитационное "выталкивание" глыб льда в область внутренних планет. Те из глыб, которые обладали достаточными размерами, не успев полностью испариться от солнечных лучей, достигали Земли и падали на нее в виде своеобразного ледяного "дождя". Очевидно, такие "дожди" были более обильными на Марсе и весьма скудными на Венере.

Расчеты, выполненные Хойлом, подтверждают возможность образования земных океанов из ледяных дождей, для чего потребовалось всего несколько миллионов лет.

Пятая гипотеза, как и четвертая, предполагает чисто космическое происхождение воды, но из других источников. Дело в том что на Землю из глубин космоса непрерывно низвергается ливень электрически заряженных частиц. И среди этих частиц изрядную долю составляют протоны - ядра атомов водорода. Пронизывая верхние слои атмосферы, протоны захватывают электроны и превращаются в атомы водорода, которые тут же вступают в реакцию соединения с кислородом атмосферы. Образуются молекулы воды. Расчет показал, что космический источник такого рода способен дать почти 1,5 т воды в год, и эта вода в виде осадков достигает земной поверхности.

Полторы тонны... По глобальным меркам - ничтожное количество. Но следует иметь в виду, что образование такой космической воды началось одновременно с возникновением планеты, т. е. 5-7 млрд. лет назад. Да и во все ли эпохи Земля получала из космоса только 1,5 т воды в год? Не случалось ли в доисторические времена подлинных потопов от космических водяных ливней? Не заливала ли тогда вода нашу планету по самые вершины первозданных горных хребтов, а уж позднее частично ушла в недра Земли, и на поверхности остались лишь знакомые нам океаны.

Шестая гипотеза нам кажется наиболее интересной. Она опирается на очень спорные, но смелые и оригинальные идеи.

Взгляните на географическую карту. Нельзя не заметить удивительного подобия береговых линий Американских континентов с береговыми линиями Африканского и Евразийского континентов. Таким подобием обладают края разорванного листа бумаги.

Как установлено учеными, примерно 250 млн. лет назад на Земле был единый континент. Затем, неизвестно по каким причинам, он треснул, и части его начали расползаться, "уплывать" друг от друга. Доказательствами существования некогда единого материка является не только подобие береговых линий, но также сходство флоры и фауны, сходство геологических структур побережий. Короче говоря, ныне мало кто сомневается в единстве континентов Земли в прошлом. Недоумение вызывает другое: как могут, подобно гигантским "айсбергам", уплывать друг от друга глыбы материков, если их корни уходят вглубь на десятки километров? И что приводит их в движение?

Исследования последних лет подтвердили: да, материки "плывут", расстояние между ними непрерывно увеличивается. Передвижение материков блестяще объясняет гипотеза расширяющейся Земли. Гипотеза утверждает: первоначально Земля имела радиус вдвое меньший, чем сейчас. Материки, слитые тогда воедино, опоясывали планету. Океанов не существовало. И вот на границе протерозоя и мезозоя (250-300 млн. лет назад) Земля начала расширяться. Единый материк дал трещины, которые, наполнившись водой, превратились в океаны. И с тех пор по наше время радиус Земли увеличился вдвое!

Изобретение атомных часов позволило с абсолютной точностью определить долготу и широту земных объектов по звездному небу. Измерения показали, что наша планета... продолжает расширяться! Расширяется, например, Европа. Москва и Ленинград "плывут" на восток со скоростью 1 см в год. А Гамбург, расположенный в центре Европы, остается на месте.

Скорость расширения европейского континента огромна. Ведь за каких-нибудь 20 млн. лет (ничтожнейший срок для геологической эпохи) в результате такого перемещения может образоваться чаша будущего океана шириной в 4000 км.

Однако до сих пор у сторонников гипотезы расширяющейся Земли не было доводов, с помощью которых они могли бы объяснить, почему Земля расширяется. Теперь такие доводы есть.

Напомним прежде всего (и мы к этому еще вернемся), что Вселенная на 98 % состоит из водорода, т. е. из элемента, рождающего воду. На 98 % из водорода состоит и наша Земля. Он пришел к нам вместе с теми частицами холодной космической пыли, из которой образовались все планеты Солнечной системы. А среди этих частиц находились и атомы металлов.

Вот тут-то мы и сталкиваемся с интереснейшим явлением. Оказывается, металлы способны поглощать огромное количество водорода - десятки, сотни и даже тысячи объемов на один свой объем. Далее: чем больше водорода поглощает (или присоединяет) металл, тем плотнее он становится, т. е. все более уменьшается в объеме. Да, мы не оговорились - уменьшается. Так, щелочные металлы, присоединяя водород, уменьшаются в объеме в 1,5 раза уже при атмосферном давлении. Что же касается других металлов (например, железа и никеля, из которых, по мнению ученых, сложено ядро Земли), то при нормальном атмосферном давлении (10⁵ Па) уменьшение объема у них весьма незначительно.

Однако по мере уплотнения пылевого облака происходило его гравитационное сжатие, и давление внутри прото-Земли возрастало. Соответственно росла и степень поглощения водорода металлами группы железа. Сжатие порождало антипод давления - разогрев. А так как наибольшему сжатию подвергались центральные области образовавшейся планеты, то там стремительнее росла и температура.

И вот на какой-то стадии разогрева, когда температура в ядре Земли достигла определенного критического значения (переход количественного роста в новое качественное состояние!), начался обратный процесс - выделение водорода из металлов.

Распад металловодородистых соединений, т. е. восстановление металлических структур, вызвал резкое увеличение объема вещества ядра Земли. Расширение металлического ядра проявилось с такой силой, что мантия и кора планеты, не выдержав, дали трещины. Таким образом, дегазация водорода сопровождалась расширением Земли. Между тем водород, пронизывая огромную толщу планеты, захватывал по пути атомы кислорода, и на поверхность ее вырывались уже пары воды. Конденсируясь, вода заполняла разломы в коре. Постепенно образовались океаны.

Итак, шесть гипотез происхождения земной воды. Со временем выяснится, в какой из них истина. Возможно, окажутся верными все шесть, в какой-то степени каждая. Пока же вопрос "Откуда взялась вода на Земле?" остается открытым.

Установлено, что земная кора образовалась 4,5 млрд. лет назад. И если вода образовалась вместе с корой, то все эти 4,5 млрд. лет на земную поверхность падали дожди.

Маленькая, безобидная на вид дождевая капля... Как любим мы подставлять ей свои ладони! Нет, теперь-то мы знаем, насколько обманчива эта безобидность. Не случайно говорят, что вода по капле камень долбит. Падая с большой высоты, капли воды с течением времени способны обратить в песок самую крепкую горную породу. Тем более, если они будут падать одна за другой в течение 4,5 млрд. лет!

При падении капли на поверхность камня проявляются два уникальных свойства воды: самое высокое среди всех известных жидкостей поверхностное натяжение (т. е. прочность оболочки, в которую одета капля, "бронебойная" способность капли) и универсальная способность растворять все существующие на Земле вещества (не исключая и благородные металлы!).

День и ночь дожди непрестанно долбили, разрушали, растворяли и обращали в песок, а потоки воды столь же неутомимо смывали в океан горные хребты, плоскогорья, целые материки. Вода стремилась выровнять, сгладить земную поверхность. И если бы эта цель в конце концов была достигнута, то ныне Земля являла бы собой печальное зрелище: идеально гладкий каменный шар, покрытый сплошным океаном глубиной 3-5 км.

На наше счастье, воде столь же упорно противостоит деятельность тектонических сил, которые снова и снова вспучивают земную кору, вздымают над морскими водами новые материки, горные хребты. Правда, природа самих тектонических сил остается волнующей загадкой. Так отчего же нам не предположить, что тектонические силы есть порождение деятельности... глубинных вод? С этим предположением отлично согласуется гипотеза расширяющейся Земли. Вода, возникшая благодаря дегазации водорода, находится в подкоровом веществе в предельно сжатом состоянии, она подобна до отказа закрученной пружине. И пружина эта пытается то тут, то там разорвать сдерживающий ее панцирь.

Не странно ли: вода порождает материки с тем, чтобы самой их и уничтожить. Какая на первый взгляд необъяснимая, противоречивая деятельность! А в итоге наша планета непрерывно меняет свой лик. Проходят миллионы лет, и там, где был материк, уже плещутся воды океана. Но зато там, где расстилалась водная гладь океана, подымается новая суша. Так, быть может, исчезнут со временем Европа, Азия, Африка, обе Америки. Для человечества далекого будущего наименования и очертания сегодняшних континентов превратятся в историю.

Вода - могучий и неутомимый зодчий планеты. Вода - олицетворение диалектического единства и борьбы противоположностей.

Ни одно вещество на Земле не обладает способностью поглощать тепло так жадно и в таком количестве, как вода. Чтобы превратить в пар 1 кг воды, необходимо затратить 2260 кДж тепла. Конденсируясь, пар возвращает эти 2260 кДж в окружающую среду.

Обогреваемая лучами солнца, каждая капля воды на Земле превращается в своеобразный аккумулятор тепла. Представьте теперь, каким гигантским аккумулятором тепла является весь Мировой океан! Аккумуляторами тепла являются каждое озеро, река пруд, водохранилище.

Подсчитано, что с поверхности океанов и суши испаряется за год 520000 км³ воды. В виде пара она улетучивается в атмосферу чтобы превратиться затем в 520000 км³ дождя, снега, льда.

Циклоны и антициклоны способствуют переносу водяных паров, а вместе с ними и накопленного тепла, из экваториальных Горячих областей земного шара в области более холодные, с умеренным и полярным климатом. Если еще добавить перенос тепла морскими течениями, мы получим полную картину выполнения водой одной из важнейших глобальных "обязанностей" - истопника планеты.

Таким образом, Мировой океан (вода!) не только колыбель жизни, но и заботливая ее няня. Благодаря океану атмосфера превратилась в надежное теплое одеяло, укрывающее тело планеты и защищающее его от космического холода.

Воде мы обязаны своим появлением и своим существованием. Однако нельзя забывать и о другом океане, о подземном. Если наземный, Мировой океан аккумулирует тепло, поступающее на Землю извне, от Солнца, то подземный, скрытый от нашего взора океан, обладает возможностью снабжать нас теплом из внутренних источников планеты.

Горячая вода выплескивается на поверхность во многих странах. Геотермальные воды использовали еще древние римляне в своих знаменитых банях. Ныне водой и паром горячих источников отапливается самая северная столица - Рейкьявик. С помощью тепла, доставляемого водой из недр земных, приводится во вращение все большее число турбин ТЭЦ (Италия, Новая Зеландия, США). Как утверждают американские специалисты, мощность геотермальных электростанций США к 2000 г. возрастет до 390 млн. кВт. Это больше, чем нынешняя суммарная мощность всех электростанций страны (350 млн. кВт).

Горячими источниками природа щедро одарила и нашу страну. Особенно много их в районах вулканической деятельности - на Камчатке и Курильских островах. Здесь близ Петропавловска-Камчатского создан первый в Советском Союзе геотермальный теплично-парниковый комбинат. Овощи в нем зреют независимо от времени года. Там же действует и первая в стране Паужетская геотермальная электростанция мощностью в 5000 кВт.

Но если на Камчатке и Курилах горячая вода приходит к людям естественным путем, так сказать "самотеком", то на Кавказе ее получают из буровых скважин. Столица Дагестана г. Махачкала частично теплофицирован именно такой подземной водой.

Какими же ресурсами термальных вод располагает наша страна? Советские ученые обнаружили много подземных артезианских бассейнов горячих вод, способных дать 22-24 млн. м³/сут. Температура воды в них от 40 до 200 °С, глубина залегания до 3,5 тыс. м. При этом более половины всех разведанных термальных вод страны приходится на Западную Сибирь. Оказалось, что добывать их можно даже в районах... вечной мерзлоты!

Итак, под нашими ногами океан тепла. Прикрытый гранитной оболочкой, этот океан лишен возможности непосредственно согревать воздушное покрывало Земли. То, что сегодня выплескивается в виде гейзеров или из буровых скважин, - жалкие крохи истинных резервов даровой энергии. Но придет время, и подземное тепло будет добываться в глобальных масштабах. Буровые скважины пронижут Землю на глубины в десятки километров. По тысячам и тысячам труб на поверхность хлынут настоящие реки горячей воды и пара.

С помощью этого дарового тепла человечество окажется в состоянии растопить льды Заполярья. Быть может, именно использование неисчерпаемого подземного тепла сделает Человека хозяином климата и погоды. Вполне возможно, что произойдет революция и в теплоснабжении всего народного хозяйства. Не вытеснит ли подземное тепло все прочие источники тепловой энергии вплоть до атомных?

Еще не раз мы упомянем об удивительной и универсальной способности воды растворять все (!) вещества, существующие на Земле, правда, в разных количествах и за различное время. Для растворения одних достаточно долей секунды, для других могут потребоваться столетия.

Теперь вообразите, сколько тысяч и тысяч вулканов в течение всех геологических эпох выбрасывали в атмосферу Земли ядовитые газы и пыль. Если бы все это оставалось в воздухе, ни один луч солнца не смог бы сегодня проникнуть сквозь плотную, черную мглу, окутавшую планету. Ни один бы микроб не выжил в ядовитой среде, не говоря уже о животном или растительном мире...

Однако, опять-таки на наше счастье, сколько лет действуют вулканы, столько же лет низвергаются на землю дожди. Пронизывая воздушную оболочку планеты, капли воды захватывают пыль и растворяют в себе ядовитые газы. Каким свежим бывает воздух после дождя!

Ныне деятельность вулканов дополняется не менее бурной "деятельностью" заводских труб и выхлопных труб автомобилей. Катастрофически растет загрязнение воздуха уже при участии человека. И дождям все труднее справляться со своими фильтрующими "обязанностями".

Возникает вопрос: если вода растворяет все газы, находящиеся в атмосфере Земли, так почему же она не растворит в себе самую атмосферу, сквозь которую падает дождем. Дело в том что воздух, окружающий Землю, тоже растворяется в воде, но только он непрерывно восполняется растительным покровом планеты. К тому же количество растворяющегося в воде газа определяется степенью насыщения, т. е. ограничено.

Конечно, напрашивается возражение: дожди пронизывают атмосферу не тысячи и даже не миллионы, а миллиарды лет. Поэтому даже при самой низкой степени насыщения у воды имелись время и возможность растворять в себе всю газовую оболочку планеты.

Нет, такого произойти не могло. И не только благодаря восстановительной деятельности растительного мира. Безвозмездное поглощение воздуха привело бы к непрерывному снижению атмосферного давления, что в свою очередь вызвало бы бурное выделение из воды растворенных в ней газов.

Вот вам еще одна глобальная обязанность воды - своеобразное реле давления атмосферы. Давление окружающего нас воздуха с очень незначительными колебаниями имеет постоянную величину, равную 101 кПа (или 760 мм ртутного столба).

Всерастворяющая способность воды превратила Мировой океан уже в процессе его формирования в уникальную кладовую химических элементов. На сегодня в морской воде обнаружено 70 химических элементов из 106 известных.

В 1 м³ воды океана содержится 5,5-5,7 мг золота. Концентрация ничтожная, но в пересчете на весь Мировой океан это составит 8 млрд. т - слиток, из которого можно было бы воздвигнуть 200 пирамид Хеопса высотой 150 м и площадью основания 40000 м2 каждая!

В 1 м³ воды океана содержится примерно 3 мг урана - миллиарды тонн во всем океане. Несметное богатство! Только путь к нему пока надежно прикрыт чрезвычайно малой концентрацией. Попытки добывать золото из океана предпринимались не раз. В 1920 г. в глубочайшей тайне в Германии был даже создан комитет по извлечению золота из воды, возглавляемый известным химиком Фрицем Габером, тем самым, который сумел осуществить синтез аммиака из водорода и атмосферного азота, а впоследствии стяжавшего себе славу основоположника химической войны. Однако восемь лет труда не принесли Габеру успеха, создать эффективный способ для извлечения золота ему так и не удалось.

Вообще-то источником химического сырья океан стал давным-давно. Извлекать из моря поваренную соль люди научились еще в седой древности. И поныне море дает ее до 1/3 всей мировой добычи. В наше время из морской воды добывают 4 % всего производства серы, 61 % всего магния, 70 % - брома.

Но что касается золота и урана, вопрос остается открытым и по сей день. Однако угроза дефицита атомного топлива заставляет ученых все пристальнее поглядывать на его морские "залежи". Предполагается, что к 2000 г. урана понадобится 3,7 тыс. т, а добыча его достигнет всего 2,7 тыс. т. Есть над чем призадуматься. Не останавливать же часть атомных электростанций.

И вот ученым удалось получить первые граммы урана из вод ряда морей и Тихого океана. Для этой цели был разработан так называемый сорбционный метод, при котором морская вода пропускается через слой зернистого нерастворимого и прочного вещества - сорбента, способного избирательно задерживать только уран. Такое Габеру и во сне не снилось!

Можно предполагать, что уже к 2000 г. появится новая "океано-рудная" добывающая промышленность - комбинаты по извлечению из морских вод не только урана, но и золота, магния, меди, цинка...

Так в недалеком будущем Мировой океан превратится в основной рудник самых дефицитных химических элементов.