Чтобы заглянуть в недра планеты, учёные исследуют намагниченные горные породы, изучают изменения силы тяжести, бурят глубокие скважины, «сканируют» Землю с помощью упругих и электромагнитных волн, а также используют различные методы датирования горных пород.
Как это помогает обнаруживать полезные ископаемые и позволяет представить Землю в разные периоды геологической истории?
Геологи задумались, что будет, если повернуть электромагнитной локатор вниз и зондировать не воздух, а землю. Они создали прибор, посылающий электромагнитную волну, которая проходит через слои и отражается от геологических границ и различных включений. Отражённый сигнал возвращается к поверхности и записывается георадаром. С помощью полученных данных можно вычислить глубину залегания слоёв земли.
Среди веществ, из которых состоит наша планета, лучше всего отражает электромагнитную волну вода, а лёд её прекрасно пропускает. Во многом благодаря этим их свойствам учёным удалось определить высоту гор и глубину котловин самого загадочного материка — Антарктиды. В частности, информация о границах озера Восток была получена на основе георадиолокации — единственного геофизического метода, позволяющего оперативно изучать строение ледника и подлёдный ландшафт обширных территорий. Большой вклад в эту работу внёс петербургский геофизик, преподаватель #СПбГУ Сергей Попов.
Впрочем, георадиолокация имеет и «приземлённые» области применения. Например, с её помощью можно изучать дорожное покрытие, чтобы знать, когда на трассе начнут возникать ямы и где при строительстве не доложили щебёнки: радиограммы позволяют построить детальный разрез дорожного полотна. Также георадиолокация применяется в архитектуре и позволяет исследовать фундаменты и другие части построек, в том числе находить трещины, угрожающие целостности исторических зданий.
Но есть и более классические способы исследовать Землю. Например, с помощью горного компаса можно оценить простирание горных пород, но несмотря на очевидную полезность этого прибора, собственных знаний и глазомера, точно сказать, что находится на глубине 500 и даже 100 метров, невозможно. В этом случае на помощь геологам приходят скважины — в результате бурения специалисты получают материал, который помогает представить, что находится у нас под ногами. Самая знаменитая скважина — Кольская сверхглубокая, заложенная в 1970 году в Мурманской области, в 10 километрах к западу от города Заполярного. Её бурение было приостановлено на глубине 12 262 метра, и благодаря проникновению в толщу Земли учёным удалось построить детальный разрез и показать чередование пород и их свойства в непосредственной близости от скважины. Получилось также существенно уточнить состав горных пород по скважине в сравнении с ранними гипотезами.
Ещё один интересный исследовательский способ, который используют геологи — углеродный метод датирования. Горные породы обладают уникальной способностью «запоминать» все изменения, происходящие с магнитным полем. Они намагничиваются по направлению поля в момент своего образования. Иными словами — действуют как плёнка в диктофоне. Молодая земная кора рождается в центральных океанических хребтах: свежая порция базальтовой магмы извергается и «записывает» данные магнитного поля. Таким образом, вдоль океанических хребтов располагаются симметричные полосовые магнитные аномалии, с которыми увязывается возраст дна океана, закономерно увеличивающийся в стороны от оси океанических хребтов. Благодаря им можно представить, как выглядел океан в разные времена геологической истории.
Понять, что находится внутри планеты, помогают упругие волны, создающиеся взрывами или землетрясениями. Во время «встряски» сейсмические волны распространяются во всех направлениях через горные породы, проходя через разные материалы с разной скоростью. Если через некий промежуток времени часть волн резко меняет своё направление (отражается, преломляется или поглощается), это говорит сейсмологам о том, что на этой глубине залегает новый слой горных пород.
На сегодняшний день самой загадочной для учёных частью Земли является её ядро. Оно находится под мантией и предположительно состоит из железоникелевого сплава с примесью других сидерофильных (обладающих сродством к железу) элементов. Больше о ядре практически ничего не известно, а вся имеющаяся информация получена косвенными геофизическими методами.
