Наука эта занимается не только полярными странами. Многие горы в тропиках круглый год не снимают своих снеговых шапок. А еще выше снег витает в воздухе — здесь тоже продолжается область «вечной мерзлоты». Получается нечто вроде особой геосферы. Ее обычно так и называют — криосфера.
Нижняя граница криосферы в районе полюсов спускается на несколько сот метров ниже поверхности Земли. К югу она поднимается ближе к поверхности, и где-то возле шестидесятых широт она вовсе пропадает.
Южнее, почти до самых тропиков, почва промерзает только в холодное время года. А в тропической зоне криосфера касается Земли лишь на высоких горах.
О происхождении криосферы, причинах ее устойчивости и значении в жизни Земли почти ничего не известно.
Это может показаться странным. Неужели нам плохо известен лед? Или недавно узнали ученые о вечной мерзлоте? Или так уж недоступна эта криосфера?
Ни то, ни другое, ни третье. Лед более или менее изучен. О мерзлоте известно два с половиной века. Криосфера значительно более доступна, чем стратосфера или мантия Земли.
Морозный панцирь Земли — криосфера.
Трудно изучать криосферу по другой причине. Мерзлые горные породы — только часть ее. В нее входит частично и гидросфера, и часть атмосферы, и земной коры. Криосфера разнородна и пронизывает другие сферы. О существовании ее — особой оболочки планеты — ученые узнали только лишь полвека назад. К тому же она пульсирует из года в год, из века в век, от эпохи к эпохе. Исследователям она бережет множество сюрпризов.
Трудно сказать, что особенного происходит в воздушной части криосферы. А уж на Земле определенно происходит множество любопытнейших явлений.
Все они так или иначе связаны с водой, превращенной в лед. Такое превращение напоминает застывание жидкой вулканической лавы.
В криосфере лед — один из главных кристаллических минералов. Он входит в состав многих, почти всех горных пород. Во всяком случае, проникает по трещинам сквозь всю криосферу. Возле земной поверхности он расплавляется солнцем в недолгое северное лето.
Вода, подобно магме, вторгается в пласты горных пород, насыщает их и, застывая, образует льдистые слои разной толщины и протяженности.
Лед заполняет трещины, как любой жильный минерал.
Временами вода по трещинам поднимается к самой поверхности Земли и застывает здесь, расширяясь при охлаждении. В таких местах постепенно образуются крупные бугры — лакколиты. Они почти точно копируют каменные лакколиты, возникающие при застывании линз магмы на небольшой глубине.
Там, где по трещинам-жерлам вода изливается на поверхность и замерзает наледью, возникает некоторое подобие вулкана. И даже взрываются иногда наледи, подобно некоторым вулканам.
Снег падает на землю так же, как в воде оседают частички песка, пыли, остатков жизни. Кое-где он наслаивается, из года в год (в Антарктиде, Гренландии, на горных ледниках). И тогда образуются толщи этой горной породы мощностью до нескольких километров!
Чем выше слой снега, тем сильнее он сдавливает нижние снежные пласты. Происходит процесс метаморфизма снега. Превращается снег в зернистый плотный фирн. Ниже он еще больше уплотняется, становясь фирновым льдом и, наконец, кристаллическим льдом.
Метаморфозы снега, как и метаморфозы других горных пород, происходят при обязательном участии подземных вод и водяных паров. И, как у всяких метаморфических пород, с глубиной возрастают размер и плотность кристаллов льда.
На километровой глубине лед под огромным давлением уже не может оставаться крепким. Он начинает течь, как вязкая смола. Поэтому ледниковый покров не может быть слишком высоким. Чем больше льда, тем сильнее он давит на нижние слои, тем пластичнее они становятся и быстрее растекаются. Чем больше снега падает на ледник, тем быстрее ледник движется.
Криосфера охватывает всю Землю своими ледяными объятиями. Она непрестанно пульсирует, словно живая оболочка. Даже в настоящее мгновение она в одних местах отступает, сужается, а в других охватывает новые территории.
Она подчиняется прежде всего Солнцу. Там, где наше светило «косо взглянет» на Землю; там, где лучи его отражают облака или снег; там, куда не доходят испарения океанов, несущие солнечное тепло, в то время, когда Земля отдаляется от Солнца или сама звезда начинает чуть-чуть «мигать», ослабляя силу своих лучей, криосфера начинает раздуваться. А под жарким солнечным оком она робко съеживается, отступает.
Следы былых наступлений криосферы встречаются почти повсюду в средних широтах, а то и в тропиках. Здесь верхние слои горных пород испытали на себе власть мороза, а часть их образовалась под непосредственным действием ледников и талых ледниковых вод.