Птицы видят магнитное поле Земли. Это не метафора, а буквальное зрительное восприятие, возможное благодаря светочувствительному белку криптохрому в клетках сетчатки. Когда фотон синего света попадает на молекулу криптохрома, он запускает цепную реакцию: образуется пара радикалов — молекул с неспаренными электронами.
Спины (квантовые моменты) этих электронов оказываются в состоянии квантовой запутанности. Сверхслабое магнитное поле планеты влияет на взаимную ориентацию спинов, что меняет химическое состояние всей молекулы. В результате на сетчатке создается световой паттерн или "тень", которая меняется в зависимости от ориентации птицы.
Из этого следует, что птица видит "магнитную навигационную сетку", наложенную на обычное зрение, как будто в ее распоряжении очки дополненной реальности. Поразительно, но этот механизм идеально работает в "теплой и влажной" биологической ткани, где подобные квантовые эффекты, казалось бы, обречены на мгновенное разрушение из-за декогеренции*.
*Декогеренция — взаимодействия с окружающей средой, особенно в теплых и шумных условиях, как в живых организмах, вызывающие разрушение квантовых эффектов.
Если смотреть на эту структуру сверху — с самолета или со спутника — она выглядит как практически идеальная темно-синяя окружность посреди бирюзового мелководья.
Кажется вполне логичным, что ее стоило бы назвать Большой синей дырой, но, скорее всего, когда термин Blue Hole вносили в русский язык, переводчики не удосужились взглянуть на снимки и, недолго думая, сделали "синее" "голубым". Хотя в английском языке значение цвета blue зависит от контекста. Ну, раз официально объекты такого рода называют голубыми дырами, то и я, скрепя сердце, буду называть их так.
Большая голубая дыра расположена в Карибском море, примерно в 70 километрах от побережья Белиза, государства на восточном побережье Центральной Америки. Она входит в состав рифа Лайтхаус и является частью Барьерного рифа Белиза — объекта Всемирного наследия ЮНЕСКО.
Размеры структуры впечатляют: диаметр — около 318 метров, глубина — более 125 метров. То есть перед нами не просто углубление в морском дне, а вертикальная пещера — провал, уходящий строго вниз сквозь известняк.
Именно глубина и обеспечивает этот пронзительный темно-синий (не голубой) цвет. Вокруг — мелководье, где вода бирюзовая и прозрачная. Контраст настолько резкий, что с высоты дыра выглядит как нечто искусственное.
Как она образовалась
История Большой голубой дыры началась не в океане, а на суше — и не вчера, а около 150 000 лет назад.
В эпоху ледниковых периодов уровень Мирового океана был значительно ниже, чем сейчас. Территория, которая сегодня находится под водой у берегов Белиза, была сушей — известняковым плато. В известняке, как это часто бывает, образовывались карстовые пещеры. Грунтовые воды просачивались сквозь породу, растворяли ее изнутри, и постепенно под землей формировались огромные полости с залами и сталактитами.
Потом ледники начали таять, что запустило подъем уровня океана. В какой-то момент своды некоторых пещер не выдержали веса воды и обвалились. Поскольку напряжения в известняке вокруг такой полости распределяются радиально, провалы получались практически идеально круглыми. Так сформировались структуры, заполненные водой, которые позже назвали "голубыми дырами".
И я не случайно говорю во множественном числе: голубые дыры встречаются по всему миру — у берегов Австралии, Египта, на Багамах. Но Большая голубая дыра у Белиза — крупнейшая из известных.
Кусто и мировая слава
Широкая общественность узнала о Большой голубой дыре благодаря Жаку-Иву Кусто — легендарному французскому исследователю океана. В 1971 году он привел сюда свое судно "Калипсо" и совершил погружение.
Кусто был в восторге. Он включил Большую голубую дыру в список десяти лучших мест для дайвинга в мире. После этого сюда потянулись дайверы со всего света — и слава дыры стала поистине общемировой.
На глубине около 40 метров нависает каменный козырек — это остатки древнего свода пещеры. Там же можно увидеть сталактиты, которые тысячелетиями формировались в карстовой пещере, а теперь навсегда застыли под водой — немые свидетели того, как океан поглотил сушу.
Открытие 2018 года
Несмотря на десятилетия дайверского интереса, дно Большой голубой дыры долго оставалось загадкой. Глубже 90 метров начинается мертвая зона: из-за отсутствия течений вода там не обновляется тысячелетиями, превращаясь в токсичную, лишенную кислорода среду. Обычные дайверы на такую глубину не погружаются.
Но все изменилось в 2018 году, когда туда отправилась экспедиция с участием предпринимателя Ричарда Брэнсона, Фабьена Кусто (внука Жака-Ива Кусто), исследовательницы National Geographic Эрики Бергман и пилота небольшой субмарины компании Aquatica Submarines. Этот квартет совершил первое в истории погружение на дно Большой голубой дыры.
Находки оказались одновременно завораживающими и жуткими.
На дне — толстый слой сероводорода, чрезвычайно ядовитого газа. Ничего живого. Абсолютная тишина и темнота. Зато идеальная консервация всего, что туда попало: на дне нашли останки нескольких раков-отшельников и морских моллюсков, которые случайно упали в дыру и не смогли выбраться. Нашли и двух из трех пропавших дайверов, которые, очевидно, погрузились слишком глубоко. О последней находке оперативно уведомили местные власти, но те решили, что их лучше не трогать, так как "они обрели покой".
Но самое неожиданное — исследователи обнаружили здесь керамические черепки древней цивилизации майя. Как они там оказались? На деле все просто: майя, почитавшие голубые дыры как врата в подземный мир, приплывали к Большой голубой дыре на лодках и совершали подношения — и то, что они бросали в воду тысячелетия назад, сохранилось на дне в нетронутом виде.
Научная ценность
Большая голубая дыра — это не просто природный парк развлечений для туристов и дайверов, а естественная капсула времени.
Бескислородное дно сохраняет осадки в нетронутом виде тысячелетиями. Изучая эти слои, ученые могут восстанавливать климатическую историю региона с поразительной точностью. Например, исследования 2018 года показали, что в IX веке на полуостров Юкатан обрушилась череда засух, которые стали одной из ключевых причин коллапса некогда могучей цивилизации майя. Ранее же факт ее падения был предметом нескончаемых споров и антинаучных спекуляций. Получается, что на дне пещеры лежал ответ на одну из величайших загадок древней истории.
Кроме того, у Большой голубой дыры есть и астробиологическая ценность: изучая бескислородные зоны структуры, ученые проводят параллели с подледными океанами на некоторых потенциально обитаемых спутниках Юпитера и Сатурна — там тоже могут царить экстремальные условия на грани пригодности для жизни. Оценить пределы земной жизни — значит лучше понять, где вести поиски в Солнечной системе.
Ремейк моего исторически первого поста на Капибаре. Первого после "Тест - Тест" и прочих несодержательных. К сожалению, многие из нас потеряли свои первые посты в багах альфа-теста, однако жертвы должны были быть принесены.
Таксономия - увлекательная наука, изучающая родственные связи между различными живыми существами. Именно благодаря ей мы можем с полным основанием утверждать, что птицы являются динозаврами, несмотря на продолжающиеся дискуссии в некоторых онлайн-сообществах. Давайте же разберемся, почему птицы - это действительно динозавры, и как мы сами, по сути, являемся всего лишь глорифицированными двоякодышащими рыбами.
Термин "таксономия" обычно используется в качестве сокращения для линнеевской систематики, названной в честь великого шведского естествоиспытателя Карла Линнея и его эпохального труда "Systema Naturae", вышедшего в 1735 году. Основная идея Линнея заключалась в разделении всего многообразия природы на небольшие группы. Примечательно, что изначально он включал в свою систему даже минералы, но современные биологи постепенно отошли от этой практики, сосредоточившись на живых организмах. Тем не менее, многие элементы линнеевской таксономии, такие как бинарная номенклатура с родовыми и видовыми названиями (например, Velociraptor mongolensis, где Velociraptor - род, а mongolensis - видовой эпитет), используются и по сей день, создавая основу для работы современных систематиков.
Velociraptor mongolensis
Начнем с самого масштабного уровня - доменов, которые можно считать своего рода "супер-царствами". Бактерии и археи представляют собой отдельные домены одноклеточных организмов, в то время как все остальные знакомые нам живые существа, включая животных, растения и грибы, относятся к домену эукариот. Эти крупнейшие группы выделяются на основании фундаментальных различий в строении клеток. К примеру, отличительной чертой эукариот является наличие митохондрий - клеточных органелл, которые, согласно теории симбиогенеза, произошли от некогда независимых бактерий, поселившихся внутри других клеток в далеком прошлом.
Спускаясь на следующий уровень иерархии, мы приходим к царствам - скажем, царству животных, которое объединяет всех представителей животного мира, но исключает растения и грибы. При этом важно понимать, что, несмотря на все их разнообразие, животные остаются эукариотами и принадлежат к родительскому домену Eukaryota.
Продолжая двигаться вглубь систематики, мы можем обратить внимание на тип хордовых (Chordata) - группу, включающую в себя не только привычных нам позвоночных животных, но и их ближайших родственников, таких как оболочники и ланцетники. Хотя внешне эти существа могут показаться весьма далекими от позвоночных, их объединяет наличие четырех ключевых признаков, по крайней мере, на определенных стадиях жизненного цикла. Во-первых, это жаберные щели - отверстия в глотке, хорошо заметные у рыб и некоторых примитивных позвоночных вроде миног. Во-вторых, хорда - упругий стержень, обеспечивающий опору для тела и расположенный над кишечной трубкой. В-третьих, полая нервная трубка, представляющая собой зачаток центральной нервной системы. И наконец, в-четвертых - постанальный хвост, то есть хвостовой отдел тела, расположенный позади анального отверстия. Именно поэтому, кстати, рыбы испражняются не самым кончиком хвоста, в отличие от многих насекомых и других беспозвоночных.
Важно отметить, что хордовые не обязательно сохраняют все эти признаки во взрослом состоянии. Так, у оболочников они проявляются только на личиночной стадии, после чего во многом утрачиваются, когда взрослые особи переходят к сидячему образу жизни и питанию путем фильтрации. Даже у высших позвоночных, таких как четвероногие (наземные позвоночные), хвост может редуцироваться в ходе эволюции. Мы, люди, и лягушки - хорошие тому примеры. Однако у эмбрионов и зародышей этих животных по-прежнему закладываются все ключевые хордовые структуры, указывая на их эволюционное происхождение.
Дальнейшее подразделение хордовых приводит нас к классам - скажем, к рептилиям, которых объединяет присутствие рогового покрова, сбрасываемого при линьке. У змей и ящериц этот процесс может быть довольно заметным, когда сразу отторгаются крупные фрагменты или даже целиком вся "рубашка" из ороговевшей кожи. А вот крокодилы и черепахи теряют роговые чешуи более равномерно и постепенно, по одной. Другой общей чертой рептилий является выделение в качестве конечного продукта азотистого обмена мочевой кислоты, а не мочевины. Связано это с необходимостью экономить воду в наземных условиях - не зря белые составляющие помета рептилий и птиц представляют собой как раз кристаллы мочевой кислоты.
И вот тут мы подходим к главной теме нашего разговора - птицам. Да-да, птицы определенно относятся к рептилиям, поскольку полностью соответствуют ключевым признакам данного класса. Их перья, состоящие из того же белка бета-кератина, что и чешуи рептилий, регулярно сменяются в процессе линьки. Продуктом азотистого обмена у птиц также служит мочевая кислота. Единственное существенное эволюционное новшество птиц по сравнению с другими рептилиями - это некоторые особенности строения черепа, но они носят скорее количественный, нежели качественный характер.
Итак, птицы - это рептилии. Но какие именно рептилии? Конечно же, динозавры! В пользу этого говорит множество признаков: от перфорированного вертлужного отверстия в тазовом поясе (уникальная особенность, свойственная как птицам, так и динозаврам) до таких деталей скелета, как вилочка (сросшиеся ключицы) и полые кости. При построении филогенетических схем родства между организмами ученые как раз и опираются на такие общие признаки, указывающие на происхождение от единого предка.
Возьмем, к примеру, ящериц. Для них характерен целый ряд уникальных особенностей: сбрасывание кожи крупными фрагментами или цельной "рубашкой", черепицеобразное наползание роговых чешуй (в отличие от обычного расположения у крокодилов), наличие небольшого отверстия в плечевой кости. Каждый из этих признаков по отдельности может встречаться и у других групп рептилий или даже у более далеких родственников. Но их уникальное сочетание однозначно указывает на то, что все ящерицы унаследовали данные черты от общего предкового вида и потому состоят в близком родстве.
Змий-танкист
Аналогичным образом на основании набора признаков можно выстраивать филогенетические деревья для самых неожиданных групп объектов. В качестве забавного примера давайте рассмотрим различные виды лепешек! Для 25 разновидностей этой выпечки, от мексиканских тортилий до индийских чапати, был составлен список ключевых параметров, учитывающий особенности ингредиентов, способа приготовления и конечных свойств продукта. Загрузив эти данные в специальную компьютерную программу для филогенетического анализа, можно получить наглядные эволюционные древа, отражающие родственные связи между лепешками. Конечно, в отличие от живых организмов, лепешки не эволюционируют и не наследуют свои признаки, но данный мысленный эксперимент прекрасно иллюстрирует саму суть работы современных систематиков.
Важно понимать, что реальные филогенетические деревья, построенные для живых существ, всегда содержат некоторую долю неопределенности. Любое из них представляет собой не конечную истину в последней инстанции, а научную гипотезу, основанную на анализе доступных признаков. Добавление новых данных или изменение акцентов при выборе ключевых особенностей организмов способно привести к перестройке дерева. Более того, зачастую ученым приходится работать не с самими организмами, а лишь с их окаменелыми фрагментами, что вносит дополнительные сложности в анализ. К счастью, постепенно развиваются методы тонкого статистического анализа, позволяющие находить наиболее обоснованные и устойчивые варианты филогенетических гипотез.
Отдельного упоминания заслуживает проблема биологической концепции вида. На первый взгляд может показаться, что палеонтологам в этом отношении живется намного проще, чем специалистам по современной флоре и фауне. В самом деле, если между двумя ископаемыми популяциями пролегают миллионы лет, то решение об их видовой самостоятельности напрашивается само собой. Однако в случае с рецентными организмами граница между видами зачастую оказывается весьма размытой, особенно когда мы имеем дело с близкородственными формами, способными давать плодовитое гибридное потомство. Великолепный пример таких генетически близких, но фенотипически контрастных групп - это славки, небольшие певчие птицы. Выраженные вариации окраски оперения в пределах данного комплекса видов определяются буквально несколькими генами. И хотя внешне эти птицы выглядят по-разному, они свободно скрещиваются между собой, производя потомков с промежуточными признаками. Так кого же из них считать самостоятельными видами? Однозначного ответа современная биология дать не может.
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Таким образом, организмы не делятся на виды раз и навсегда данным от природы способом. Это люди проводят между ними границы, руководствуясь теми или иными соображениями. Поэтому любая классификация живого носит во многом условный характер и меняется со временем по мере развития науки. Яркий пример - судьба таксона Troodon, знаменитого динозавра, воспетого в популярных книгах и мультфильмах. Увы, на поверку оказалось, что род этот изначально описан исключительно по зубам, которые сами по себе мало что говорят о своих обладателях. И теперь палеонтологи предпочитают использовать название Stenonychosaurus для ящеротазовых динозавров данной группы, поскольку этот таксон, в отличие от проблематичного Troodon, основан на диагностичном костном материале.
Реконструкция общего вида скелета Stenonychosaurus
Или вот еще один любопытный пример - знаменитый ужасный волк (Canis dirus), истребленный людьми в конце последнего ледникового периода. Традиционно этого гигантского хищника принято считать близким родственником серого волка из-за сходства в строении черепа и зубов.
Однако недавний генетический анализ показал, что ужасные волки представляют собой глубоко обособленную линию псовых, довольно рано отделившуюся от общего ствола данного семейства. Получается, перед нами яркий случай конвергентной эволюции, при которой неродственные организмы независимо приобретают сходные приспособительные черты.
Подобные открытия наглядно демонстрируют, сколь непростым и захватывающим делом является реконструкция филогенетических связей между организмами. Это постоянный вызов для ума, требующий кропотливой работы и готовности пересматривать, казалось бы, незыблемые представления. Но именно так и развивается наука - через поиск истины, через проверку смелых гипотез и их постепенное уточнение.
И давайте никогда не забывать: какими бы разными ни казались нам живые существа, населяющие Землю, все мы произошли от единого корня и потому связаны незримыми, но неразрывными узами родства. Царственные секвойи и причудливые орхидеи, грозные львы и трудолюбивые муравьи, стремительные стрижи и мудрые дельфины - все мы одна большая семья, плоды многовекового эволюционного древа, корни которого уходят в глубины древнейших океанов. И осознание этого всеобщего родства способно, как мне кажется, сделать наш мир немного добрее и человечнее.
Около 300 миллионов лет назад, в каменноугольном периоде, над древними лесами рассекало воздух существо, которому в небе не было равных. Его имя — меганевра (лат. Meganeura), и это крупнейшее летающее насекомое, когда-либо жившее на Земле.
Несмотря на внешнее сходство с современными стрекозами, меганевра — не их прямой предок. Она принадлежит к вымершему отряду Meganisoptera, который представляет собой самостоятельную ветвь эволюции. Настоящие стрекозы (лат. Odonata) пошли по другому пути от общего с меганеврой предка. Установить это помогло ключевое анатомическое отличие в строении крыла: у меганевры отсутствовал нодус (узелок) — особое утолщение на переднем крае крыла, которое у современных стрекоз обеспечивает жесткость и гасит вибрации при активном полете.
Первые окаменелости меганевры были найдены в 1880 году во французской угольной шахте в Коммантри и описаны палеонтологом Шарлем Броньяром в 1885 году. Среди них — отпечатки крыльев с четкой сетчатой структурой жилок. Позже, уже в XX веке, более полные образцы нашли во Франции, Германии и Великобритании — в том числе в угольных шахтах Болсовера в графстве Дербишир.
И этих немногочисленных находок было достаточно, чтобы палеонтологи смогли восстановить анатомию, аэродинамику и даже примерный образ жизни древнего гиганта.
Итак, сегодня известно, что длина тела взрослой особи достигала 43 сантиметров, а размах крыльев — 65–70 сантиметров. Это был активный хищник: мощные зазубренные челюсти, цепкие лапы для захвата добычи в полете и огромные фасеточные глаза, обеспечивающие обзор почти на 360 градусов. Меганевра охотилась на более мелких наземных и летающих насекомых, а также на небольших земноводных, поедая добычу прямо на лету.
Почему меганевры были такими огромными
Насекомые дышат принципиально иначе, чем мы. У них нет легких и гемоглобина для переноса газов кровью — кислород поступает в ткани через систему мельчайших трубочек, трахей, которые пронизывают все тело. Чем крупнее насекомое, тем длиннее эти трубочки — и, следовательно, тем сложнее доставляется кислород до наиболее удаленных от кутикулы клеток.
В каменноугольном периоде это физико-биологическое ограничение обходилось само собой: концентрация кислорода в земной атмосфере достигала 35%, что на 14% больше нынешнего показателя. При таком кислородном изобилии трахейная система работала эффективнее, позволяя насекомым вырастать до невиданных размеров.
В пользу гипотезы кислородного гигантизма говорит не только меганевра. В том же каменноугольном периоде существовали двупарноногие многоножки артроплевры длиной до 2,6 метра и сухопутные пульмоноскорпионы длиной до 70 сантиметров. Фактически весь членистоногий мир той эпохи был по меркам сегодняшнего дня чудовищно огромным.
Почему меганевры не выжили бы сегодня
Физика трахейного дыхания при нынешней концентрации кислорода накладывает жесткое ограничение на размер насекомых — примерно 15–20 сантиметров размаха крыльев для летающих форм. Все, что крупнее, просто не смогло бы дышать — кислород не добирался бы до внутренних тканей.
Есть и второе ограничение — механическое. Полет требует мощной мускулатуры. У насекомых мышцы крепятся к внешнему скелету — хитиновому панцирю. При увеличении размера масса тела растет быстрее, чем прочность панциря, и в какой-то момент конструкция просто перестает работать — крупное насекомое рискует раздавить само себя собственным весом.
Как же это ограничение обходили гиганты каменноугольного периода? Снова благодаря кислороду. При его концентрации в 35% мышцы древних гигантов выдавали колоссальную мощность при относительно небольшом объеме и весе. Меганевре просто не нужны были огромные, тяжелые мышечные волокна, которые перегрузили бы ее хитиновый скелет — ее мускулатура была легкой, но при этом сверхэффективной.
Сегодня, при концентрации кислорода в 21%, чтобы поднять в воздух полуметровое тело, современному насекомому потребовался бы такой объем мышечной массы, который хитиновый панцирь просто не смог бы выдержать физически. Именно поэтому современные летающие гиганты — вроде палочников, жуков-голиафов и дровосеков-титанов — находятся у самой границы того, что в принципе физически возможно.
Почему меганевра вымерла
Меганевра просуществовала около 50 миллионов лет — по любым меркам перед нами крайне успешная эволюционная история. Однако закат этих стрекозоподобных существ был предопределен изменением климата: к концу каменноугольного периода леса стремительно редели, а концентрация кислорода в атмосфере неумолимо падала. Для меганевры это означало одно — ее трахейная система, идеально работавшая при 35% кислорода, банально переставала справляться. Экологическая ниша гигантских насекомых сжималась, пока не исчезла вовсе.
Когда гигантские насекомые окончательно вымерли, их место в воздухе заняли примитивные летающие позвоночные. Они принесли с собой легкие — систему дыхания, которая не накладывает таких жестких ограничений на размер тела. В небе появились новые хозяева, свободные от ограничений, когда-то погубивших прежних властелинов неба.
Эта история о земной воде, которая оказалась надежно изолированной от дневного света и участия в гидрологическом цикле с тех пор, как на Земле еще даже не появилась многоклеточная жизнь. О воде, которая находится под толщей горных пород дольше, чем существовали динозавры — да что там динозавры, она пребывает в таком состоянии дольше, чем существует кислородная атмосфера планеты в ее современном виде.
Все началось в медно-цинковом руднике Кидд-Крик в канадской провинции Онтарио — одной из самых глубоких шахт в мире. В 1980-х годах геологи заметили, что на глубине около 2,4 километра из трещин в породе сочится вода, и ради удовлетворения любопытства решили выяснить, сколько ей лет.
Первые оценки шокировали — воде оказалось порядка 1,5 миллиарда лет. Это тут же стало рекордом среди всех известных источников подземных вод. По мере углубления шахты ученые продолжали исследовать глубинные воды и терпеливо дожидаться появления технологий, которые позволили бы более точно установить возраст находок.
В 2016 году международная команда исследователей, которую возглавила профессор геохимии Барбара Шервуд Лоллар из Университета Торонто, смогла получить образцы воды из той же шахты с глубины около трех километров. Анализ показал, что возраст этой изолированной влаги составляет примерно 2,64 миллиарда лет!
Для сравнения: сама Земля существует около 4,54 миллиарда лет, а первые многоклеточные* организмы появились на планете примерно 1,63 миллиарда лет назад.
*Согласно предыдущим оценкам, Франсвильская биота — одна из наиболее ранних форм многоклеточной жизни возрастом около 2,1 миллиарда лет. Однако сегодня ученые все же сходятся во мнении, что это был не полноценный многоклеточный организм, а сложная колония одноклеточных. Следовательно, я буду оперировать исключительно подтвержденной информацией.
Как вообще можно датировать воду?
Для этого геохимики исследуют изотопный состав благородных газов и продукты радиоактивных процессов, накопившиеся в жидкости и окружающих породах. В частности, ключевое значение имеют гелий, неон, аргон, а также криптон и ксенон.
Естественный радиоактивный распад в породе на протяжении эонов приводит к образованию и накоплению определенных изотопов и газов. Измерив их точную концентрацию, сегодня ученые могут с высокой точностью определить, как долго влага была отрезана от внешнего мира.
Почему она "выпала" из цикла
Обычный гидрологический цикл — это непрерывный круговорот: испарение с поверхности океанов и суши → конденсация в облаках → осадки → сток по рекам или просачивание в грунтовые воды → и рано или поздно возвращение в атмосферу.
Даже подземные воды в обычных водоносных горизонтах, являющиеся наиболее медленной составляющей этого цикла, обычно обновляются за годы, столетия, тысячелетия, а в некоторых случаях — за десятки тысяч лет.
Вода в Кидд-Крик оказалась заключена в трещинах и порах древней кристаллической породы возрастом около 2,6–2,7 миллиарда лет. Эти пласты имеют крайне низкую проницаемость, поэтому скрытая на глубине влага полностью изолирована от процессов на поверхности планеты и обычных водоносных горизонтов.
По сути, перед нами не подземная река и не грунтовые воды в привычном смысле, а изолированный объем жидкости, сохранившийся в толще очень древней породы.
Таким образом, эта вода буквально выпала из гидрологического цикла. Уже более двух миллиардов лет она не смешивается с постоянно обновляющимися поверхностными водами, не попадает в океан и, следовательно, не оказывается в атмосфере для последующей конденсации и выпадения в виде осадков.
Можно ли эту воду выпить?
Физически можно, но точно не стоит. Во-первых, она чрезвычайно соленая — примерно в 10 раз солонее современной морской воды. Такая экстремальная концентрация соли объясняется тем, что в очень далеком прошлом эти пласты были дном древнего океана, а за прошедшие миллиарды лет запертая в микротрещинах влага непрерывно реагировала с породой, буквально высасывая из нее минералы.
По воспоминаниям самой Барбары Шервуд Лоллар, которая все же рискнула попробовать каплю этой жидкости на язык, она оказалась невероятно горькой и вязкой, похожей по консистенции на сироп. Кроме того, вода имеет характерный запах тухлых яиц, обусловленный содержанием растворенных соединений серы, включая сероводород.
В этой воде нашли жизнь
Несмотря на миллиарды лет изоляции, отсутствие доступа к солнечному свету и практически полное отсутствие кислорода, в этих глубинных водах обнаружили следы активной микробной жизни.
Микроорганизмы здесь не могут получать энергию от Солнца. Вместо этого они используют химическую энергию, возникающую благодаря взаимодействию воды с окружающими минералами. Один из ключевых процессов — радиолиз воды. Естественный радиоактивный распад элементов в породе приводит к расщеплению молекул воды и образованию молекулярного водорода, который служит топливом для подземных обитателей.
Что же это за существа? Ученые обнаружили там уникальные бактерии-камнееды (литотрофы), не встречающиеся на поверхности планеты. Основу этого скрытого мира составляют сульфатредуцирующие бактерии рода Desulfotomaculum, которые вместо кислорода дышат сульфатами, и бактерии рода Fuchsiella, преобразующие водород в питательные вещества.
Эти древние микробы живут в режиме жесткого энергосбережения: в то время как обычные бактерии делятся каждые 20 минут, обитатели Кидд-Крик предпочитают делиться раз в несколько столетий.
Ценность открытия для астробиологии
Если микробные экосистемы способны существовать глубоко под поверхностью Земли, используя исключительно энергию геохимических процессов, возникает справедливый вопрос: может ли нечто похожее происходить на других небесных телах?
В первую очередь исследователей интересует Марс, под поверхностью которого, скорее всего, скрывается жидкая вода. Вкупе с минералами и источниками химической энергии это может обеспечить условия для поддержания микробной жизни, зародившейся в далеком прошлом, когда Красная планета была более дружелюбным миром. Более того, похожие изолированные миры ученые надеются обнаружить в подледных океанах спутников Юпитера и Сатурна — Европы и Энцелада соответственно.
Именно поэтому глубинная биосфера Земли так важна для астробиологии. Она наглядно доказывает: для процветания жизни свет родительской звезды и какой-то особый состав атмосферы — вовсе необязательные компоненты.
А теперь представьте, если окажется, что практически все небесные тела Солнечной системы — по крайней мере, их глубины — населены уникальными живыми существами, появившимися независимо друг от друга.
На этом я заканчиваю, но оставляю вам эту пищу для размышления.
На первый взгляд может показаться, что ответ очевиден: жизнь на Земле появилась один раз и после этого начала развиваться. Из первых примитивных организмов постепенно возникли бактерии, археи, растения, животные и в итоге мы сами.
Но на самом деле вопрос, вынесенный в заголовок, гораздо сложнее.
Итак, нет никаких сомнений, что жизнь на Земле существует. И нам известно, что она появилась несколько миллиардов лет назад. Но мы не знаем, сколько раз природа пыталась дать ей начало и сколько раз у нее это выходило.
Все живые организмы устроены удивительно похоже. Бактерии, грибы, деревья, киты и человек используют ДНК и РНК для хранения и передачи информации, белки собираются из аминокислот, а клетки используют АТФ как универсальную энергетическую валюту. Особенно интересно то, что генетический код у всех живых существ тоже почти один и тот же.
И это, разумеется, не совпадение. Все многообразие жизни, которое мы наблюдаем на Земле сегодня, восходит к одному общему корню — последнему универсальному общему предку, которого называют LUCA. Важно отметить, что в строгом научном смысле LUCA не был первым живым организмом на Земле. Это скорее последняя общая точка, от которой разошлись все ветви современной жизни.
А дальше начинается самое интересное.
Тот факт, что вся современная жизнь имеет общего предка, вовсе не доказывает, что жизнь зародилась только один раз. Это говорит лишь о том, что до наших дней дошла одна успешная линия.
На ранней Земле были океаны, вулканическая активность, химически богатая среда, источники энергии, органические молекулы и миллионы лет для экспериментов. В таких условиях могли появляться разные формы протожизни — простые химические системы, способные к росту, обмену веществ и примитивному наследованию. Но в итоге выжить смогла только одна линия.
Представьте не одно древо жизни, которое выросло из единственного семени, а целый лес разных деревьев. Где-то химическая система оказалась нестабильной и распалась. Где-то она не смогла надежно передавать информацию дальше. Где-то одна линия жизни банально не выдержала конкуренции с другой. И вот, спустя сотни миллионов лет, осталась только одна линия, давшая начало полноценной биологической эволюции.
С этого момента у единственной выжившей линии появилось огромное преимущество. Она уже не просто пассивно существовала в среде, а меняла ее под себя. Первые успешные организмы использовали доступные молекулы, занимали удобные экологические ниши и буквально "съедали" химические ресурсы, из которых теоретически могла бы вновь зародиться жизнь.
Поэтому есть вероятность, что на ранней Земле жизнь зарождалась неоднократно, но все эти эксперименты — кроме одного-единственного — оказались провальными. И свидетельства этого могли быть давно уничтожены: молекулы разрушились, породы переработали геологические процессы, океаны и суша изменились, а самая успешная линия жизни заняла всю планету.
Стоит упомянуть одну любопытную гипотезу, согласно которой на Земле может существовать "теневая биосфера" — организмы с другой биохимией, не похожей на нашу. Например, с другим набором молекул или необычным способом обмена веществ. Проще говоря, где-то может скрываться еще одна линия жизни, дошедшая до наших дней. Однако никаких доказательств в пользу этого нет. Все найденные организмы, какими бы странными они ни были, все равно принадлежат к тому же древу жизни, что и мы.
Это эквадорская зонтичная птица. Живёт в Южной Америке, размером с ворону, кушает фрукты и насекомых. У неё скромный черный прикид и классная укладка в стиле Элвиса Пресли. Самки ничем не выделяются, а вот у самцов из шеи торчит 35 САНТИМЕТРОВЫЙ ЁРШИК ДЛЯ СВИДАНИЙ.
После недели воздержания
Эта штука — не просто отросток, а горловой мешок, то бишь, кожаная брухля, украшенная жёсткими перьями. Висюлька отрастает у нашего героя до 35 см! Это больше чем половина от самой птицы! Из-за своего причиндала на крыло самцы поднимаются неохотно — попробуй полетать с отростком на шее длиной чуть ли не с тебя.
Сходил в барби шоп
Заприметив дамочку, отросток парня быстро надувается, а перья на ней растопыриваются. Вот так, без прелюдий и романтики — они просто берут и показывают свою горловую шишку. Но это дам нисколько не смущает. Более того, боеспособный причиндал наоборот притягивает барышню. Ведь чем он больше — тем здоровее и крепче самец, а значит и детишки от него будут такими же здоровыми и крепкими.
На протяжении десятилетий ученые пытались понять, что же погубило динозавров, безраздельно доминировавших на Земле более 160 миллионов лет. Версий было множество — от постепенного изменения климата и глобального извержения вулканов до эпидемий и конкуренции с набирающими обороты млекопитающими. Но ни одна из гипотез не могла полностью объяснить факт внезапности этого вымирания, который зафиксирован в геологической летописи.
Прорыв случился в конце 1970-х годов благодаря весьма неожиданному научному тандему.
Нестандартное решение
Луис Альварес, лауреат Нобелевской премии по физике, вместе со своим сыном Уолтером Альваресом, геологом, изучали тонкий слой глины в горных породах близ итальянского города Губбио. Этот слой отмечал мел-палеогеновую границу — рубеж около 66 миллионов лет назад, именно тот момент в истории Земли, когда вымерли динозавры.
Уолтер хотел понять, сколько времени заняло формирование этого загадочного тонкого слоя глины, и отец предложил нестандартный подход — измерить концентрацию редкого химического элемента иридия в породе.
Почему именно иридий? Все дело в том, что он крайне редко встречается на поверхности нашей планеты, но зато в изобилии присутствует в астероидах и кометах. Объясняется это очень просто: иридий — тяжелый металл, который при формировании Земли ушел в ядро. Его накопление в осадочных породах происходит с постоянной, предсказуемой скоростью за счет непрерывного "космического дождя" микрометеоритов.
Результат измерений поразил семейный научный дуэт: концентрация иридия в тонком слое глины оказалась в десятки раз выше, чем в окружающих породах. Такой аномальный всплеск нельзя было связать с медленным накоплением элемента, прибывающего на "борту" космической пыли.
В 1980 году команда Альваресов опубликовала в журнале Science революционную статью, в которой выдвинула смелую гипотезу: аномальное количество иридия, зафиксированное на стыке мелового и палеогенового периодов, можно объяснить исключительно падением крупного астероида или кометы. Согласно их расчетам, для такого количества иридия диаметр ударного тела (они склонялись все же к версии с астероидом) должен был составлять около десяти километров. Падение подобного космического камня неминуемо привело бы к катастрофическим последствиям для всей биосферы планеты.
Скептицизм научного сообщества
Научное сообщество ожидаемо встретило гипотезу Альваресов с изрядной долей скепсиса. А многие палеонтологи и вовсе были настроены крайне враждебно, называя работу отца и сына нелепостью. Они были убеждены, что ни физик, ни геолог, не имеющие специального образования в области палеонтологии, банально не имеют права предлагать столь радикальное объяснение одной из величайших загадок эволюции жизни на Земле.
Главным контраргументом палеонтологов был вопрос: если столь огромный астероид действительно упал на Землю, то где доказательства в виде ударного кратера подходящего возраста и размера?
Обнаружение Чикшулуба
Забавно, что это недостающее звено доказательной цепи было найдено вскоре после того, как Альваресы выдвинули свою гипотезу, но ни отец с сыном, ни возмущенное научное сообщество тогда об этом не знали.
В конце 1970-х годов геофизики, работавшие на мексиканскую нефтегазовую и нефтехимическую компанию Pemex, обнаружили в районе полуострова Юкатан огромную кольцевую структуру, покрытую многометровым слоем осадочных пород и частично уходящую в Мексиканский залив. Однако тогда эти данные не получили широкой огласки, потому что Pemex — коммерческая организация, а не член научного сообщества. Компанию интересовали ресурсы и прибыль с их продажи, а не какие-то там странные структуры. Данные пылились в архиве почти десять лет, пока ученые не занялись каталогизацией ударных структур на Земле.
В конце 1980-х годов независимые друг от друга команды исследователей, изучая эти уже давно не нужные Pemex геофизические данные, пришли к выводу, что перед ними — остатки древнего ударного кратера. Он получил название Чикшулуб, по имени ближайшего населенного пункта. По оценкам ученых, диаметр кратера составлял около 180 километров, а возраст, определенный позже при помощи радиометрического датирования, идеально совпал с границей мелового и палеогенового периодов — именно с тем моментом, когда вымерли динозавры.
Триумф гипотезы
Обнаружение кратера Чикшулуб стало решающим доказательством, подтвердившим правоту Альваресов. Дальнейшие исследования лишь пополнили доказательную базу: по всему миру, в породах соответствующего возраста, были найдены и другие следы древней катастрофы — микроскопические частицы шокового кварца (кварц, кристаллическая решетка которого разрушена и деформирована под воздействием гигантского давления), крошечные шарики из расплавленной породы, застывшие после удара, а также следы масштабных цунами и глобальных пожаров, буквально охвативших всю планету.
К началу 1990-х годов гипотеза астероидного удара, первоначально заклейменная как "нелепая спекуляция", превратилась в общепризнанную научную теорию, способную полностью объяснить массовое вымирание в конце мелового периода. К сожалению, Луис Альварес не застал этот момент, покинув мир 1 сентября 1988 года.
Сегодня, когда в распоряжении ученых фантастические возможности моделирования, теория дополняется и уточняется. Так стало известно, что падение астероида вызвало каскад катастрофических последствий: мощнейшие цунами, повсеместные лесные пожары, а затем долгую "ударную зиму" — плотнейшие облака пыли и сажи изолировали земную твердь от солнечного света на годы, что привело к коллапсу большинства пищевых цепочек на планете.
9 июля 1958 года в заливе Литуйя на юго-востоке Аляски произошло событие, которое с трудом поддается воображению. В результате землетрясения магнитудой 7,8 и последовавшего за ним оползня в узком фьорде образовалась волна, достигшая высоты 524 метра над уровнем моря.
Для сравнения: высота 16-этажного жилого дома составляет от 45 до 50 метров. Это самая высокая волна, когда-либо зафиксированная человеком. Несмотря на масштаб катастрофы, несколько человек выжили.
Природная ловушка
Залив Литуйя представляет собой узкий Т-образный фьорд, сформированный древним ледником, который на протяжении тысячелетий выпахивал горную породу при движении к океану. Длина фьорда составляет примерно 11 километров, а ширина варьируется от 1,5 до 2 километров. С трех сторон залив окружен крутыми горными склонами высотой до 2 000 метров. С водами Тихого океана залив соединен узким проливом шириной около 300 метров.
Представители коренного народа тлинкитов традиционно избегали эту акваторию, передавая из уст в уста истории о "гневе богов", которые "пожирали" рыбацкие лодки, а порой и целые поселения. В этих преданиях, определенно, описываются крупные волны, приносившие значительные разрушения. И геологи это подтверждают: залив Литуйя — один из самых сейсмически активных районов Аляски.
Обрушение склона
9 июля, в 22:15 по местному времени, произошло землетрясение магнитудой 7,8. Эпицентр находился в непосредственной близости от залива. В этот момент в акватории находились три рыбацких судна, укрывшихся от шторма.
Говард Ульрих, находившийся на судне Edrie, позже вспоминал, что сначала принял толчки за посадку на мель, хотя глубина под килем составляла 20 метров. Затем лодку начало швырять из стороны в сторону.
Вскоре после начала подземных толчков в северной части залива пришел в движение горный массив над ледником Литуйя. И около 30 миллионов кубических метров горной породы, смешанной со льдом и грунтом, обрушилось в воду с высоты примерно 900 метров. Скорость оползня достигала 200 км/ч.
Обрушившаяся масса врезалась в залив, мгновенно вытеснив огромный объем воды. Основной удар пришелся на противоположный берег, где вода поднялась по склону на высоту 524 метров над уровнем моря.
Что увидели очевидцы
Говард Ульрих и его восьмилетний сын находились ближе всех к эпицентру событий. По его словам, он видел, как вершина горы оторвалась и начала падать, а затем из-за поворота залива показалась стена воды. Ее высота была настолько велика, что верхняя часть терялась из виду. Волна двигалась с огромной скоростью, сметая лес, скалы и ледяные глыбы.
А дальше произошло то, что в случае экранизации вечно недовольный зритель назвал бы ляпом и абсурдом: волна подхватила судно Edrie и перебросила через косу высотой около 24 метров, отделявшую залив от океана. Лодка пролетела над деревьями, рухнула в открытый океан и осталась на плаву. Ульрих и его сын выжили, отделавшись ушибами и, мягко говоря, шоком.
Супруги Билл и Вивиан Суонсон на судне Badger также были подхвачены волной. Билл позже рассказывал, что якорная цепь лопнула, а лодку подняло настолько высоко, что он мог охватить взором почти весь залив. Вокруг плыли огромные вырванные с корнем многовековые деревья. Badger также выбросило в океан, судно получило повреждения, но осталось на плаву.
Судну Sunmore, на борту которого находились супруги Орвилл и Микки Вагнер, было ближе к выходу из залива, прямо на пути волны. Лодку подняло на гребень, перевернуло и разбило о скалы. Впоследствии были найдены только обломки.
Как узнали высоту волны?
После катастрофы геологи, прибывшие в залив, обнаружили четкую границу уничтожения растительности на склоне напротив оползня. Ниже этой линии не осталось ни одного дерева или кустарника — все было вырвано с корнем чудовищным давлением. Чтобы точно определить, насколько высоко поднялась вода, ученые провели геодезическую съемку: с помощью специальных приборов они измерили высоту этой границы над уровнем моря. Дополнительно использовались анализ отложений, оставленных водой на склоне, и изучение архивных снимков. Это позволило подтвердить: вода достигла отметки 524 метра над уровнем моря.
Для сравнения: "Всемирный торговый центр 1" в Нью-Йорке, высочайшее здание Западного полушария, имеет высоту 541 метр.
Волна, которая не совсем волна
Считаю важным уточнить, что 524 метра — это не высота волны в открытом океане, а выплеск воды на противоположный склон под воздействием оползня в замкнутом пространстве узкого залива. Механизм этого явления можно сравнить с вытеснением воды из сосуда при резком погружении в него крупного предмета.
Высота волны, вырвавшейся из залива в сторону океана, не превысила 50 метров, что в любом случае является впечатляющим показателем.
Тем не менее отметка в 524 метра официально считается самой высокой из когда-либо зарегистрированных для водной волны. События, подобные катастрофе в заливе Литуйя, в геологии называют мегацунами.
Подобные события в истории
Катастрофа 1958 года привела к масштабным исследованиям, в ходе которых выяснилось, что в заливе Литуйя гигантские волны случались и раньше. Ученые обнаружили следы как минимум четырех подобных событий за последние 150 лет:
1853–1854 годы — волна высотой около 120 метров;
1936 год — волна высотой до 150 метров;
1958 год — рекордные 524 метра;
1965 год — серия волн высотой до 30 метров после землетрясения в том же районе.
Оползневые мегацунами происходили не только в заливе Литуйя. Катастрофы такого рода фиксировались в разных точках планеты, и их последствия нередко оказывались более разрушительными.
9 октября 1963 года оползень в водохранилище Вайонт на севере Италии создал волну высотой 250 метров, которая перехлестнула через плотину и уничтожила несколько деревень. Погибло около 2 000 человек.
17 октября 2015 года в заливе Таан на юге Аляски оползень создал волну высотой 193 метра. Залив был необитаем, жертв не было.
17 июня 2017 года масштабный оползень во фьорде Карат в Западной Гренландии вызвал волну высотой около 90 метров, которая смыла часть деревни Нуугаатсиак. Погибли четыре человека, одиннадцать пропали без вести.
Одна из наиболее серьезных современных угроз — гора Акернесет в Норвегии. Она медленно сползает во фьорд Сторфьорд. При полном обрушении массива в воду поднимется волна высотой до 100 метров, способная достичь нескольких прибрежных населенных пунктов. Время обрушения предсказать невозможно.
Ситуацию усугубляют климатические изменения. Таяние ледников лишает горные склоны естественной стабилизации. Лед и мерзлота тысячелетиями удерживали породу, а после их исчезновения массивы становятся подвижными. События, подобные катастрофе в заливе Литуйя, будут происходить и дальше, и в ряде регионов — уже с прямыми последствиями для населения.
Пещера Шондонг (вьет. hang Sơn Đoòng, "Пещера горной реки"), расположенная во вьетнамском национальном парке Фонгня-Кебанг, является крупнейшей известной пещерой на Земле. Ее объем оценивается примерно в 38,5 миллиона кубических метров. Для сравнения: объем пирамиды Хеопса, крупнейшей из египетских пирамид, составляет примерно 2,58 миллиона кубических метров.
Протяженность пещеры более девяти километров. Ширина отдельных залов достигает 150 метров, а высота сводов — 200 метров.
Пещера образована в известняковых породах карстового массива. Ее формирование началось около пяти миллионов лет назад, когда подземная река, сменившая русло, начала интенсивно размывать известняк, создавая обширные полости. В двух местах потолок обрушился, образовав вертикальные колодцы, через которые внутрь проникает солнечный свет.
История открытия
Пещера была обнаружена местным жителем Хо Кханем в 1991 году. Во время поиска древесины он попал под тропический ливень, от которого укрылся у входа в неизвестную пещеру. Немного пройдя вглубь, он услышал шум реки и порывы ветра, из-за чего не рискнул идти дальше в одиночку. Вернувшись в свою деревню, Хо Кхань рассказал о странной находке, и через несколько дней отряд из любознательных добровольцев выдвинулся на изучение пещеры. Однако из-за труднопроходимых джунглей Хо Кхань не смог отыскать ее местоположение. Потребовалось 18 лет поисков и помощь британских спелеологов, чтобы он перестал быть чудаковатым фантазером в глазах соседей.
В 2009 году британская экспедиция из спелеологической организации British Cave Research Association (BCRA) под руководством Говарда Лимберта провела первое официальное исследование и подтвердила размеры полости. После этого Шондонг получила статус крупнейшей пещеры мира.
Уникальная экосистема
Шондонг — не просто полость в горной породе. Внутри сформировалась собственная экосистема, изолированная от внешнего мира.
Через два обрушенных участка потолка внутрь проникает достаточное количество солнечного света для роста растений, что привело к формированию настоящих тропических лесов с деревьями высотой до 30 метров, папоротниками и лианами.
Пещеру пересекает река, которая продолжается за ее пределами. В сезон дождей уровень воды поднимается настолько, что некоторые участки становятся непроходимыми.
Обилие влаги, испаряемой рекой и растительностью, конденсируется в холодном воздухе полостей, что приводит к образованию тумана и облаков, которые не выходят наружу.
В пещере также находятся одни из крупнейших известных сталагмитов. Например, высота формирования под названием "Рука собаки" достигает почти 70 метров.
Стены пещеры покрыты кальцитовыми отложениями, возраст которых оценивается в сотни тысяч лет. Они позволяют изучать климатические изменения в регионе за целые геологические эпохи.
Доступ и туризм
Доступ в Шондонг строго контролируется властями Вьетнама. Ежегодно выдается ограниченное количество разрешений — примерно 500–1000 человек в год.
Продолжительность одной туристической экспедиции составляет 6–7 дней и требует физической подготовки. Маршрут включает переход через джунгли, спуск в пещеру, преодоление подземной реки и проживание в лагерях внутри полости. Стоимость тура составляет примерно 230 000 рублей на человека.
Количество разрешений настолько ограничено из-за необходимости сохранения хрупкой экосистемы. Массовый туризм привел бы к нарушению микроклимата, загрязнению подземной реки и повреждению кальцитовых образований (например, на них могли бы появиться надписи и рисунки).
Научная ценность
Шондонг представляет особый интерес для биологов, геологов и спелеологов. Наиболее изолированные и труднодоступные участки пещеры могут содержать уникальные виды животных и растений, которые эволюционировали независимо от внешнего мира.
Изучение кальцитовых отложений позволяет реконструировать климат региона. Анализ слоев сталагмитов дает информацию о количестве осадков, температуре и растительности за последние сотни тысяч лет.
Кроме того, Шондонг рассматривается как модель для изучения гипотетических подповерхностных экосистем на других планетах и спутниках. Если изолированные системы с собственной атмосферой и биосферой встречаются на Земле, то нельзя исключать существования подобных оазисов в лавовых трубках на Марсе или в полостях на лунах газовых гигантов.
В южной части Тихого океана есть область под названием Точка Немо, и она представляет собой Океанский полюс недоступности — точку, максимально удаленную от любого участка суши.
Существование Точки Немо было вычислено в 1992 году хорватско-канадским геодезистом и инженером Хрвойе Лукателой, который для этих целей использовал компьютерное моделирование. Название области выбрал он же, отсылаясь к имени капитана Немо, героя романов Жюля Верна, который разочаровался в человечестве и ушел жить в океанские глубины.
Если бы вы оказались в Точке Немо, то от ближайшего участка суши вас отделяли бы впечатляющие 2 689 километров. Это означает, что астронавты на борту Международной космической станции (МКС), пролетающие над вами на высоте около 400 километров, были бы ближайшими к вам людьми.
Кладбище космических аппаратов
Крайняя изоляция и практически полное отсутствие морского трафика сделали Точку Немо идеальным местом для "захоронения" космических аппаратов. С 1971 года в этом регионе затапливались грузовые космические корабли, отработавшие спутники и ступени ракет, а после точного вычисления координат в 1992 году здесь было официально организовано "космическое кладбище". Всего на дне покоится более 300 объектов.
Самый знаменитый объект, "захороненный" в Точке Немо — советско-российская орбитальная станция "Мир", затопленная в 2001 году после почти 15 лет работы. Скорее всего, в 2031 году в Точке Немо найдет последний приют и МКС, срок эксплуатации которой подходит к концу.
Летом 1997 года это безмолвное место внезапно "заговорило". Гидрофоны* Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) зафиксировали странный сверхнизкочастотный звук невероятной мощности. Сигнал был настолько громким, что его уловили датчики, расположенные на расстоянии 4 800 километров друг от друга.
*Гидрофоны — чувствительные микрофоны для обнаружения и записи звука и ультразвука в водной среде.
Звук получил кодовое название "Bloop" (на русском "Бульк") и мгновенно привлек внимание ученых. Некоторые исследователи, включая океанографа NOAA Криса Фокса, изначально предположили биологическую природу сигнала:
"Там внизу много шума, — заявил Фокс в интервью CNN. — Киты, дельфины, рыбы".
Однако слабым местом этого объяснения был тот факт, что ни одно известное морское животное не способно производить звуки такой интенсивности. Это породило множество фантастических гипотез — от гигантских кальмаров до неизвестных глубоководных монстров.
Разгадка тайны
Истина оказалась менее романтичной, но не менее впечатляющей. Тот же Крис Фокс, проанализировав все имеющиеся данные, вскоре выдвинул гипотезу, которая впоследствии подтвердилась:
"Я думаю, это может быть связано с оседанием льда, — сказал Фокс. — Он [лед] всегда приходит с юга. Мы подозреваем, что это лед у берегов Антарктиды, и в этом случае он чертовски громкий".
Дальнейшие исследования подтвердили, что источником Bloop стал раскалывающийся антарктический айсберг. Примечательно, что NOAA уже фиксировало похожие звуки и даже использовало их для отслеживания айсберга A53A.
"Звуки широкого спектра, записанные летом 1997 года, соответствуют ледотрясениям, создаваемым большими айсбергами, когда они трескаются и разрушаются, — дали комментарий в NOAA. — Амплитуда ледотрясений достаточна для того, чтобы их можно было обнаружить несколькими датчиками на расстоянии более 5 000 километров. Судя по азимуту прибытия, айсберг, ставший причиной Bloop, скорее всего, находился между проливом Брансфилд и морем Росса. Или, возможно, на мысе Адэр, хорошо известном источнике подобных сигналов".
Где-то в Белых горах Калифорнии, на высоте более 3 000 метров над уровнем моря, среди выжженных Солнцем склонов и каменистых россыпей, растет дерево, которое началo свой "путь к небесам", когда завершалось объединение Верхнего и Нижнего Египта в единое государство фараонов, а до возведения первых монументальных пирамид оставались века.
И у этого дерева есть имя собственное — Мафусаил, в честь ветхозаветного патриарха, прожившего, по легенде, 969 лет. Возраст дерева по состоянию на 2026 год составляет примерно 4 859 лет, что делает его самым древним из известных деревьев на Земле.
Примечательно, что в недалеком прошлом рекорд принадлежал другому дереву, но обо всем по порядку.
Дерево, пережившее цивилизации
Мафусаил — сосна остистая межгорная (лат. Pinus longaeva), вид, приспособленный к экстремальным условиям. Эти деревья растут там, где почти ничто другое не выживает: на высоте 3000-4000 метров, в холоде, на каменистых и скудных почвах, под палящим Солнцем и почти непрекращающимися ветрами.
Такие деревья растут крайне медленно — за год ствол прибавляет доли миллиметра в диаметре. Древесина очень плотная, смолистая, почти не гниет. Мертвые стволы сосен остистых могут лежать под открытым небом тысячи лет, не разлагаясь.
Мафусаил пророс в 2 833 году до н. э. В ту эпоху древнеегипетские инженеры лишь приближались к созданию великих пирамид, в Месопотамии процветал Шумер, а на территории Европы только начинался бронзовый век. Дерево пережило взлет и падение Минойской цивилизации, Греции, Рима, крестовые походы, открытие Америки, все мировые войны, наступление ядерной эры. Оно росло, когда Гомер писал "Илиаду", когда Иисус Христос путешествовал по Иудее, проповедуя, когда Чингисхан покорял Азию. И Мафусаил продолжает расти сейчас.
Возраст Мафусаила был установлен методом дендрохронологии — подсчета годичных колец. Ученые взяли керн с помощью специального приростного бура — полой трубки, которую аккуратно ввинчивают в ствол. Когда бур извлекают, внутри остается тонкий цилиндр древесины, на котором, как на срезе, видны все годичные кольца. Само дерево при этом не погибает — ранка небольшая и со временем затягивается.
Точное местоположение Мафусаила засекречено Лесной службой США (англ. USDA Forest Service). Известно лишь, что дерево находится где-то в Белых горах Калифорнии, в "Лесу древних остистых сосен" (англ. Ancient Bristlecone Pine Forest). Координаты не публикуются, чтобы защитить дерево от людей. Такая безопасность — результат инцидента 1960-х годов, связанного с уничтожением еще более древнего дерева.
Прометей: трагедия старейшего дерева
В 1964 году в горах Невады, на склоне пика Уилер, рос другой представитель сосны остистой. У этого дерева тоже было имя собственное — Прометей. Студент-географ Дональд Карри в рамках своей исследовательской работы изучал климатические изменения региона с помощью годичных колец деревьев. Каждое кольцо — это своего рода "запись" погоды за конкретный год: чем шире и светлее кольцо, тем благоприятнее были условия; узкое темное кольцо говорит о засухе или холоде. И вот Карри добрался до Прометея. В процессе получения керна его бур застрял глубоко в стволе; все попытки извлечь дорогостоящий университетский инструмент не увенчались успехом.
Тогда Карри обратился в Лесную службу с просьбой о помощи. Чиновники, не осознавая ценности дерева, выдали разрешение на вырубку — чтобы освободить бур. Дерево срубили. Когда начали подсчитывать кольца, выяснилось: Прометею было около 4 900 лет. Это было старейшее известное дерево на планете.
Прометей пал жертвой не болезни, не пожара, не удара молнии — а человеческой неосторожности и бюрократической небрежности. После этого случая политика защиты древних деревьев была пересмотрена. С того дня больше никто в штатах не получал разрешения на вырубку потенциально старых экземпляров.
Есть ли деревья старше Мафусаила?
После смерти Прометея Мафусаил стал официально старейшим живым деревом на Земле. Но сегодня некоторые ученые осторожно намекают, что в тех же Белых горах могут расти экземпляры еще древнее. Однако никакой официальной информации, подтверждающей возраст таких находок, я не нашел.
Предполагаю, что это сознательная стратегия: разрушить культ вокруг конкретного дерева с целью минимизации рисков.
Зачем науке древние деревья?
Изучение древних организмов помогает понять пределы жизни и механизмы старения. Почему одни деревья живут тысячи лет, а другие — десятки? Что защищает их клетки от повреждений? Можно ли применить эти знания в медицине?
Кроме того, годичные кольца древних деревьев — это летопись земного климата. Каждое кольцо отражает условия конкретного года: засуху, холод, пожары. Анализируя кольца Мафусаила и его сородичей, ученые реконструируют климат последних тысячелетий с точностью до года.
Митохондрии — это клеточные органеллы, которые справедливо называют "энергетическими станциями", потому что они превращают питательные вещества в основную энергетическую валюту клетки — молекулы АТФ (аденозинтрифосфата). Однако в глубоком прошлом митохондрии являлись полноценными самостоятельными организмами с собственной эволюционной историей.
Все изменилось около двух миллиардов лет назад, когда свободноживущая альфа-протеобактерия была поглощена более крупной клеткой. Но это событие не обернулось банальным перевариванием, а стало началом взаимовыгодной сделки мирового масштаба: клетка-хозяин обеспечивала безопасность и стабильное поступление питательных веществ, а протеобактерия, в свою очередь, наладила невероятно эффективное производство энергии в виде АТФ. Это сотрудничество оказалось настолько успешным, что переросло в нерушимый союз.
Постепенно протеобактерия, пребывая в комфортных условиях, утратила независимость, передав большинство своих генов в ядро клетки-хозяина, но при этом сохранила собственный крошечный геном и способность к независимому делению. Так древний симбионт окончательно стал неотделимой частью клетки — органеллой, которую мы теперь называем митохондрией.
Этот необычный альянс привел к появлению всех многоклеточных организмов на Земле, включая нас с вами.
Я выбрал в социальных сетях 100 случайных человек в возрасте от 30 до 60 лет и задал им вопрос: "кто из современных животных ближе всего к динозаврам?". Большинство ответили, что это крокодилы. На втором месте оказались ящерицы. На третьем — черепахи. И я могу понять логику отвечающих: рептилии, чешуя и некий "древний вид".
Ближайшие родственники динозавров живут не в болотах и не в террариумах. Они летают над вашей головой, клюют семена подсолнуха в парках и поют по утрам (а иногда и ночью) за окном. Как вы могли догадаться — это птицы. Более того, птицы не просто родственники динозавров. Они сами являются динозаврами. Буквально.
Птицы — это динозавры, которые выжили
Согласно современной кладистической систематике (системе, основанной на эволюционном родстве), птицы относятся к кладе динозавров (лат. Dinosauria). Это не метафора и не популяризаторское упрощение, а таксономический факт. Птицы — прямые потомки группы динозавров, называемых тероподами (двуногие хищники), и единственные представители этой группы, пережившие массовое вымирание, случившееся около 66 миллионов лет назад.
Тираннозавр, велоцираптор, аллозавр — все они тероподы. И все они ближе к современному воробью, чем к стегозавру или трицератопсу, которые принадлежали к другим ветвям динозавров.
Доказательства накапливались десятилетиями. Сначала палеонтологи установили, что многие тероподы имели полые кости — как у птиц. Позже стали находить окаменелости с отпечатками перьев — сначала у мелких динозавров, потом у крупных. В 1990-х годах строительный бум и массовая добыча ресурсов в Китае привели к обнаружению десятков видов оперенных динозавров, часть из которых была размером с современную курицу.
Граница между "динозавром" и "птицей" стремительно размывалась. Археоптерикс, которого долгое время считали "первой птицей", на самом деле оказался лишь одним из многих оперенных динозавров.
Крокодилы — дальние родственники динозавров
Крокодилы принадлежат к группе архозавров (древних ящеров), которая включает и динозавров, и птерозавров, и самих крокодилов. Но общий предок крокодилов и динозавров бродил по Земле около 250 миллионов лет назад, в раннем триасе.
После этого эволюционная ветвь пустила побеги и их пути разошлись навсегда: крокодилы остались крокодилами — их облик почти не менялся сотни миллионов лет. Динозавры же активно эволюционировали — и часть из них превратилась в птиц. Иными словами, крокодил и курица — родственники примерно в той же степени, в какой человек и мышь. Общий предок есть, но жил он очень давно.
А что с ящерицами, черепахами и змеями?
Ящерицы и змеи вообще не архозавры. Они относятся к группе чешуйчатых (лат. Squamata). Их эволюционный путь разошелся с ветвью, ведущей к динозаврам, еще раньше — примерно 270 миллионов лет назад. Черепахи — тоже самостоятельная и очень древняя ветвь рептилий. Они отделились от общего предка примерно 250–260 миллионов лет назад.
Факт, который стоит осмыслить: обычная курица генетически и эволюционно ближе к грозному тираннозавру, чем современный крокодил. Курица — прямой потомок тероподов, той же группы, к которой принадлежал тираннозавр. Крокодил — родственник из другой ветви архозавров, которая отделилась задолго до появления первых динозавров.
Если эволюционный путь земной жизни представить как ветвящееся древо, то курица и тираннозавр окажутся на одной ветви. Крокодил — на соседней, но отдельной. Ветви ящериц, черепах и змеи вообще будут где-то на противоположном конце ствола.
В 2007 году палеонтологи даже обнаружили белок коллаген в окаменелостях тираннозавра — и его структура оказалась ближе к куриному, чем к крокодильему. Это открытие — прямое биохимическое подтверждение родства.
Массовое вымирание не уничтожило всех динозавров. Одна их ветвь — тероподы — пережила катаклизм планетарного масштаба и смогла адаптироваться к новому миру. Сегодня на Земле проживает около 10-11 тысяч видов птиц. Это заметно больше, чем всех млекопитающих вместе взятых (примерно 6 500 видов).
Поэтому, когда в следующий раз вы увидите голубей, забавно снующих в парке, или ворон, перекрикивающих друг друга, то вспомните, что перед вами не просто родственники динозавров, а самые настоящие динозавры. Просто теперь они маленькие и густо оперенные, но крайне эффективно приспособленные к миру, пережившему катастрофу.
Королевский
венценосный мухоед (Onychorhynchus coronatus) имеет приметный внешний
вид. В народе птицу давно сравнивают с Наполеоном Бонапартом. Все дело в
головном уборе, а точнее в перьях, которые являются главным украшением
пернатого.
Размером мухоед небольшой – до 17 сантиметров, поэтому
его корона кажется довольно большой и массивной. Примечательно то, что, когда
птица спокойна, хохолок падает, сливаясь с поверхностью головы.
Это помогает
избежать встречи с хищником, так как такого пернатого легко заметить на любом
дереве. Но когда птичка участвует в брачных играх, то корона раскрывается во
всей красе.
Самки обычно имеют серый или темно-коричневый окрас
туловища. А головной убор желтый с добавлением черных перьев. Встречаются
представители с более темными оттенками.
Самцы наоборот
– имеют более вызывающую внешность. Огненные перья с различными оттенками
красного способны привлечь самку издалека. Голос у птицы совсем не сильный и
используется довольно редко. Поэтому такой зазывающий вид являться единственным
атрибутом во время размножения.
На родине – в Южной и Центральной Америке – пернатую
называют павлином. Все дело в сходстве главного украшения королевского
венценосного мухоеда с большим и красивым хвостом, который имеет павлин.
Перья на солнце переливаются, отблескивая красивым и
необычным оттенком. По виду этого украшения можно легко определить возраст
птицы. Если цвета яркие и невыгоревшие, то животное довольно молодо. С
возрастом в перьях появляется некая седина. Они начинают белеть или сереть,
преимущественно в головной части туловища. Но это не портит всю красоту этого
жителя лесов. Птицу довольно трудно не заметить, даже учитывая ее габариты.
Сентябрь 2005 года, пустыня Афар на северо-востоке Эфиопии. Местные пастухи почувствовали серию мощных подземных толчков, а через несколько дней увидели то, что повергло их в ужас: земля буквально разошлась, обнажив гигантскую расщелину. И с каждым днем этот разлом становился шире и длиннее. Всего за десять дней его протяженность достигла 60 километров, а максимальная ширина — восьми метров.
И это не было обычным следствием землетрясения — ученые зафиксировали факт масштабного магматического внедрения, разрывающего африканский континент.
Событие 2005 года — не разовая аномалия, а ярчайшее проявление раскрытия Восточно-Африканской рифтовой системы. Это одно из самых грандиозных геологических явлений на планете, протянувшееся почти на 6 000 километров — от Иордании и Красного моря до Мозамбика.
Континентальный разрыв
Под восточной Африкой, глубоко в мантии, поднимается гигантский плюм раскаленного вещества — этакий строительный фен планетарного масштаба, "дующий" изнутри планеты. Этот непрерывный тепловой поток растягивает и утончает земную кору снизу, вынуждая ее трескаться и расходиться. Африканская плита в этом регионе фактически раскалывается на две: Нубийскую на западе и Сомалийскую на востоке.
По человеческим меркам скорость их расхождения ничтожна — всего несколько миллиметров в год. Однако в будущем это приведет к феноменальным последствиям. Через несколько миллионов лет — миг в геологическом масштабе — трещина расширится настолько, что в нее хлынут воды Индийского океана. В результате восточная часть Африки (включая территории современных Сомали, Кении, Эфиопии и Танзании) превратится в огромный остров, отделенный от материка молодым океаническим бассейном.
Стоит отметить, что событие 2005 года было мощнейшим тектоническим импульсом. Сейчас регион снова вернулся к привычному, сверхмедленному темпу, но движение не прекращается ни на секунду.
Самое удивительное, что геологам не нужно ждать миллионы лет, чтобы увидеть финал этого процесса. Достаточно взглянуть на Красное море и Аденский залив — это более старые участки той же самой системы разломов, где континентальная кора уже окончательно порвалась, уступив место молодой океанической. Пустыня Афар — это самая южная, но пока еще не затопленная часть гигантского разрыва.
Точка, где сходятся три эти ветви — Красное море, Аденский залив и Восточно-Африканский рифт, — называется Афарским тройником, или Афарским тройным сочленением. Это уникальный тектонический узел и единственное место на планете, где рождение будущего океана можно наблюдать в его самой ранней, пока еще "сухопутной" стадии.
Впадина Данакиль, расположенная в зоне рифта, — одно из самых экстремальных мест на планете. Она представляет собой самую низкую точку Африки, лежащую ниже уровня моря, и одновременно одно из наиболее жарких обитаемых мест на Земле, где температура никогда не опускается ниже 34 градусов. Максимальная зарегистрированная температура не в тени составляла 63 °С!
Ландшафт впадины Данакиль выглядит откровенно внеземным: ядовито-желтые сернокислотные озера, кипящие гидротермальные источники и растрескавшиеся соляные равнины. Неподалеку находится вулкан Эрта Але — один из немногих на планете, в жерле которого постоянно бурлит открытое лавовое озеро.
Тектоническое растяжение сопровождается активным вулканизмом вдоль всей линии разлома. Знаменитые горы Килиманджаро и Кения — спящий и потухший вулканы соответственно, обязанные своим существованием именно этой рифтовой активности.
А вулкан Ол-Доиньо-Ленгаи в Танзании и вовсе уникален для нашей планеты. Это единственный действующий вулкан, извергающий натрокарбонатитовую лаву — расплав на основе карбонатов натрия и калия практически без содержания кремния. Из-за этого местная лава жидкая, как вода, и извергается при очень низкой для вулканов температуре — всего около 500–600 °C. Изначально лава выглядит как поток мазута, но по мере застывания и взаимодействия с воздухом и атмосферной влагой порода белеет. Всего за пару дней черный ландшафт превращается в серо-белую пустыню.
Восточно-Африканский рифт — редчайший случай, когда можно своими глазами увидеть геологический процесс, завершение которого займет миллионы лет. Бурные тектонические процессы, сопровождающиеся расколом континента, ведут к рождению нового океана. Это яркий пример того, как в природе разрушение и созидание идут рука об руку.
Одно из самых враждебных мест на Земле, куда регулярно ступает нога человека, находится на глубине более четырех километров, где температура превышает +60 °C, давление колоссально, а воздух приходится закачивать с поверхности. Это Мпоненг — самая глубокая действующая шахта в мире.
Шахта Мпоненг расположена в Южно-Африканской Республике (ЮАР), в 75 километрах к юго-западу от Йоханнесбурга, в регионе Витватерсранд, представляющем собой крупнейший золотоносный бассейн планеты. Название Мпоненг на языке сото означает "смотри на меня" — и шахта действительно заслуживает внимания.
Глубина шахты — около 4,3 километра от поверхности до самых нижних выработок. Для сравнения: гора Народная, высочайшая точка Уральских гор, имеет высоту "всего" 1 895 метров над уровнем моря.
Шахта принадлежит южноафриканской горнодобывающей компании Sibanye-Stillwater, специализирующейся на добыче золота и металлов платиновой группы на территории ЮАР и США. Ежегодно Мпоненг поставляет на мировой рынок около 7–9 тонн золота, и каждый грамм от этого огромного числа добывается ценой невероятных усилий и огромного риска для жизни.
На глубине более четырех километров условия радикально отличаются от поверхности:
Из-за геотермального градиента (повышения температуры по мере углубления в земную кору) температура горных пород на дне шахты достигает +60–70 °C. Чтобы шахтеры могли работать, в глубины шахты по изолированным трубам подается вода, охлажденная почти до точки замерзания, которая через радиаторы забирает избыточное тепло у воздуха. Нагретая вода возвращается на поверхность, проходит через чиллеры (промышленные холодильные установки) и вновь подается в шахту. Вкупе с мощными вентиляторами это позволяет снизить температуру воздуха в рабочих зонах на дне шахты до +28–30 °C. Но даже это — экстремальные условия для изнурительного физического труда.
Горное давление на такой глубине колоссально. Породы буквально "давят" со всех сторон, что создает риск обвалов. Стены и потолки шахты постоянно трещат и "дышат", что сопровождается специфическими звуками, которые способны напугать любого неподготовленного человека. Для их укрепления используются стальные сетки, анкеры, бетонные конструкции, но угроза обрушения сохраняется всегда.
На глубине более четырех километров воздуха нет. Его закачивают с поверхности через систему вентиляционных шахт.
Чтобы добраться до рабочего места, шахтеры используют лифты, но это не быстрая поездка, как в офисном здании, а медленное погружение в недра планеты. Затем от последнего лифта до места добычи нужно еще ехать на кресельном подъемнике и идти пешком по низким и узким туннелям. Спуск с поверхности до дна шахты занимает в среднем полтора часа.
Рабочий день в Мпоненге начинается задолго до того, как шахтер окажется в забое. Спуск, инструктаж, переход к месту работы — все это занимает часы. Затем начинается бурение, взрывные работы, откатка породы.
Золото в Мпоненге залегает в тонких жилах толщиной всего несколько сантиметров, зажатых между слоями твердых пород. Чтобы извлечь его, приходится прорубать туннели, взрывать породу, дробить ее, транспортировать на поверхность и там перерабатывать. На одну тонну золотоносной руды приходится всего несколько граммов золота.
Работа идет круглосуточно, в три смены. В шахте одновременно находятся около 4 000 человек. Условия труда — одни из тяжелейших в мире. Несмотря на все меры предосторожности, в Мпоненге регулярно происходят несчастные случаи.
До недавнего времени самой глубокой шахтой считалась Тау-Тона, также в Южной Африке, всего в нескольких километрах от Мпоненга. Ее глубина достигала 3,9 километра.
Тау-Тона работала с 1962 года и долгое время удерживала рекорд глубины. Условия там были практически такими же экстремальными. В 2018 году шахту закрыли из-за истощения запасов и экономической нецелесообразности.
Можно ли копать еще глубже?
Технически человечество могло бы углубляться и дальше, но есть ряд ограничений:
С каждым километром температура растет примерно на 25–30 °C (среднее значение по планете). На глубине 5–6 километров она превысит +100 °C, а на 10 километрах — +200 °C и выше. Система охлаждения потребляла бы колоссальное количество энергии, что делало бы любую добычу нерентабельной.
Горное давление растет пропорционально глубине. На глубине более пяти километров породы начинают вести себя подобно пластичной массе, поэтому никакие укрепления не выдержат таких "гуляющих" нагрузок.
Чем глубже шахта, тем затратнее добыча. Нужно больше энергии на охлаждение, вентиляцию, подъем породы, больше времени на спуск и подъем людей, выше риски и дороже страховки. Все это съедает прибыль. Сегодня золото в Мпоненге уже добывается на пределе рентабельности — дальше просто невыгодно.
Глубокие шахты — это не только добыча ресурсов, но и лаборатории для исследования Земли. В Мпоненге работает научная станция для изучения нейтрино и поиска темной материи. Многокилометровая толща породы практически полностью отсекает космические мюоны и подавляет естественный радиационный фон, который на поверхности забивает сверхчувствительные датчики.
Кроме того, шахты помогают понять, как ведут себя породы под давлением, как циркулирует вода в глубинах, какие микроорганизмы могут жить в экстремальных условиях. Так в 2002 году в Мпоненге был обнаружен полностью изолированный штамм бактерии-экстремофила Candidatus Desulforudis audaxviator, который процветает на глубине за счет радиоактивных руд.
Мпоненг — это не просто шахта. Это предел человеческих возможностей, граница между тем, что мы можем контролировать, и тем, что нас уничтожит. А еще — это памятник нашей жадности, ненасытности и обесценивания человеческой жизни. Каждый день тысячи людей кровью и потом зарабатывают себе на хлеб, доставляя на поверхность металл, из которого будут сделаны модные украшения и электроника.
Вирусы, например, невероятно малы. Но наука не считает их живыми организмами в полной мере — у них нет клеточного строения, нет обмена веществ, и они не способны размножаться самостоятельно вне чужой зараженной клетки. Это, по сути, просто биологический код на флешке, для считывания которого нужно "железо".
Поэтому, говоря о самом маленьком живом существе, я подразумеваю организм, который имеет клеточное строение, а также способен к самостоятельному метаболизму и размножению в подходящей среде.
Итак, это мы прояснили, а значит, начинаем.
Смещенный чемпион
Долгое время звание самого маленького живого организма удерживала Mycoplasma genitalium — бактерия, которая паразитирует в организме человека и вызывает некоторые инфекционные заболевания. Ее размер — всего 200–300 нанометров. Для сравнения: толщина волоса среднестатистического человека составляет примерно 80 000 нанометров.
Ради такой экстремальной миниатюризации эволюции пришлось пойти на жесткие сокращения. У этого одноклеточного создания нет клеточной стенки, а его геном насчитывает всего 525 генов (у человека их около 20 000). Биологи называют Mycoplasma genitalium почти идеальной моделью минимальной клетки: это живой механизм, лишенный всех "излишеств" и сведенный к абсолютному минимуму деталей.
Но потом нашли кое-что поменьше
В 2019 году микробиологи описали вид симбиотических наноархей со звучным именем Candidatus Nanoclepta minutus. Слово "Nanoclepta" можно перевести как "крошечный воришка", что прекрасно отражает суть представителей этого вида, размер которых варьируется всего от 100 до 150 нанометров.
Candidatus Nanoclepta minutus балансирует на тонкой грани между живым и неживым. У этой малютки нет генов для производства энергии (АТФ), поэтому, чтобы жить и размножаться, она вынуждена присасываться к телу другой, более крупной археи-хозяина и подворовывать у нее жизненно важные ресурсы.
Внимательный читатель задастся вопросом: "Если у нее нет генов для выработки энергии и она полностью зависит от хозяина, то чем она отличается от вируса?"
Разница принципиальная, и она кроется в самостоятельности сборки. Вирус — это, по сути, просто чертеж. У него нет своего оборудования. Он проникает в чужую клетку и заставляет ее рибосомы штамповать вирусные белки. Вирус сам себя не воспроизводит — этим занимается обманутый хозяин.
Наноархея — это полноценный, хоть и крошечный, живой организм. У нее есть своя собственная цитоплазма, своя оболочка и, главное, свои собственные рибосомы. Candidatus Nanoclepta minutus "подключается" к хозяину для получения готовой энергии и молекул-кирпичиков. Но из этих кирпичиков, используя полученную энергию, организм уже самостоятельно, внутри своей клетки, собирает собственные белки и копирует свою ДНК.
Возвращаясь к метафоре выше: вирус — биологический код на флешке. Наноархея — это смартфон, который втихаря подключили к чужому компьютеру, чтобы подзарядить и скачать файлы. Но процессор и операционная система у этого смартфона собственные.
Кстати, генетический код Candidatus Nanoclepta minutus насчитывает около 580 генов. Эволюция смогла уместить объем информации, сопоставимый с Mycoplasma genitalium, в оболочку вдвое меньшего размера. Миниатюризация в действии.
Пределы жизни
Ученые давно пытаются вычислить теоретический минимум — сколько генов нужно клетке, чтобы вообще считаться живой? Эксперименты команды микробиологов и генетиков из Института Крейга Вентера (США) дали ответ: не менее 473 генов. Именно столько содержит созданная ими в 2016 году синтетическая бактериальная клетка JCVI-syn3.0.
Что касается размера, то, согласно подсчетам физиков и биологов, клетка не может быть меньше 50 нанометров. Это абсолютный теоретический предел — меньшего размера просто было бы недостаточно для хранения молекул, необходимых для копирования ДНК и производства белков. Жизнь банально упрется в законы физики.
Все эти исследования — не просто акт удовлетворения любознательности, а поиск ответа на фундаментальный вопрос: где заканчивается химия и начинается жизнь? Может оказаться, что жизнь — не какое-то чудо чудное, а фундаментальное стремление материи к самоорганизации.
В Сахаре есть место, которое с высоты выглядит так, будто кто-то поставил гигантскую печать, или будто наша Земля открыла глаз и смотрит в космос.
Речь идет о структуре Ришат, более известной как Глаз Сахары. Она представляет собой огромное кольцевое образование, затерянное среди песков и каменистых равнин пустыни на территории Мавритании.
Средний диаметр Глаза Сахары составляет 40 километров, так что, находясь на поверхности, едва ли можно понять, что перед вами необычный геологический объект.
А вот с орбиты все становится очевидно.
От центра структуры расходятся концентрические кольца, напоминающие круги на воде. Глаз Сахары настолько нетипичное образование, что привлекает внимание не только астронавтов и ученых, но и, конечно, любителей альтернативной истории и теорий заговора.
Изначально люди из мира науки связывали Глаз Сахары с падением метеорита. А вот другие приписывали ему связь с Атлантидой, потому что "Платон описывал ее столицу как город из чередующихся концентрических водных и сухопутных колец". Кто-то и вовсе видел в структуре нечто внеземное, непостижимое для человеческого разума.
На первый взгляд версия с метеоритом кажется логичной. Структура почти круглая, большая, хорошо заметная из космоса. А значит, почему бы ей не быть древним ударным кратером?
Проблема в том, что настоящие ударные кратеры оставляют после себя характерные следы: породы, пережившие чудовищное давление, расплавленные ударом материалы, специфические разрушения и другие признаки катастрофического столкновения. У структуры Ришат такой картины не нашли.
Поиски истинного объяснения привели к пониманию того, что Глаз Сахары — это не шрам от удара космического камня, а разрушенный геологический купол. В очень далеком прошлом под этим участком земной коры поднялась магма. Она не смогла прорваться наружу, породив полноценный вулкан, но зато внедрилась в породы снизу и приподняла их, образовав огромный купол. Получилось что-то вроде вздутия в земной коре.
А затем в игру вступило время.
Ветер, вода и перепады температур миллионы лет разрушали этот купол. Разные породы сопротивлялись этому необратимому процессу по-разному: мягкие стирались быстрее, а более твердые сохранялись лучше. Так постепенно и возникли те самые концентрические контуры, которые сделали структуру Ришат настолько узнаваемой на спутниковых снимках.
Интересно, что если бы вы внезапно оказались на территории Глаза Сахары, то не поняли бы, что находитесь внутри одного из самых узнаваемых геологических объектов планеты. Вы могли бы часами бродить среди холмов, камней разного размера, сухих равнин, песков и редкой растительности, так и не выделив для себя что-то необычное.
Только вид сверху собирает все детали в единую картину, позволяя оценить истинную природу структуры.
И, несмотря на естественную природу Глаза Сахары, налет загадочности и таинственности никуда не делся. Не потому, что в этом замешаны пришельцы или давно исчезнувшая цивилизация, а потому, что в человеческом сознании с трудом укладывается масштаб геологических процессов.
Когда в новостных заголовках говорится о том, что ураган "Катрина", "Иэн" или "Милтон" куда-то там приближается, может показаться, что имя — просто яркая деталь, придуманная журналистами. Но на самом деле имена ураганам дают не для эффектности, а чтобы их было проще отслеживать и не путать друг с другом.
Ураган — это не просто сильный ветер, а огромная погодная система, которая может существовать несколько дней или даже недель, менять направление, усиливаться, ослабевать и представлять особую угрозу для некоторых регионов. Иногда в одном океанском бассейне могут одновременно существовать несколько штормов. В такой ситуации информирование в духе "тропический циклон к северо-востоку от Малых Антильских островов" породит путаницу.
А вот имя собственное способно решить эту проблему. Сказать "ураган Катрина приближается к побережью" намного проще, чем каждый раз озвучивать координаты и направление движения. Короткое имя легче запомнить, быстрее передать в сводке и проще использовать в предупреждениях для населения.
Рождение традиции
Раньше штормы называли по месту, дате или церковному празднику, на который они пришлись. Но такой способ был крайне неудобен: названия зависели от местных традиций, могли быть длинными и не подходили для единой системы предупреждений.
Поэтому метеорологи приняли решение использовать заранее подготовленные списки имен. В Атлантике такая система стала официальной в середине XX века. Сначала использовали только женские имена, но позже в списки добавили и мужские.
Сегодня имена штормов утверждаются заранее. Для разных регионов мира существуют свои списки, потому что такие системы формируются в разных океанских бассейнах и отслеживаются разными метеорологическими службами.
Разумеется, имя получает не каждый облачный вихрь над океаном. Для начала система должна достаточно "разогнаться" и стать тропическим штормом. После этого ей присваивают имя из заранее утвержденного списка. Если шторм усиливается, то его уже могут классифицировать как ураган, но присвоенное имя при этом остается.
Имена повторяются, но не всегда
В Атлантике используется несколько списков имен, которые идут по кругу. То есть через несколько лет имя может быть использовано вновь. Но есть исключение из правил: если ураган оказался особенно разрушительным и унес много жизней, имя, присвоенное ему, могут навсегда убрать из списка. Делается это не только во избежание путаницы в будущем, но и из уважения к пострадавшим.
Например, имя "Катрина" больше не используют для новых атлантических ураганов, так как катастрофа 2005 года сделала это название историческим, а не просто пунктом в списке.
Главная задача имени — быстро привлечь внимание. Когда метеорологи, власти, спасатели и СМИ говорят об одном и том же шторме, имя помогает всем понимать, о какой угрозе идет речь.
Это особенно важно во время эвакуации, закрытия госучреждений, подготовки больниц, предупреждения туристов и жителей побережья. В такой ситуации лишняя путаница, как показывает опыт прошлого, может стоить тысячи жизней.
Так что имя урагана — не попытка "очеловечить" погоду, а очень простой, но при этом надежный инструмент безопасности.
Комментарии