Представьте, что вам придется прожить без еды неделю. Месяц. А что, если два? Для большинства это звучит как сценарий фильма-катастрофы. Мы привыкли есть хотя бы раз в день, и любое отклонение от этой нормы воспринимается как нечто ужасное.
Однако человеческий организм куда более вынослив, чем кажется. И наука знает об этом на удивление много — благодаря как трагическим случаям в истории, так и строго задокументированным медицинским наблюдениям.
Первые сутки: без паники
В первые 24 часа без еды тело работает почти в штатном режиме, расходуя запасы сложного углевода гликогена, который представляет собой своеобразное "топливо на черный день", хранящееся в печени и мышцах.
Этих запасов хватает примерно на сутки активной деятельности, после чего перед организмом возникает вопрос: где брать энергию дальше?
День 2–3: запуск режима кетоза
Когда гликоген заканчивается, организм приступает к расщеплению жировых запасов — этот процесс называется кетозом. Печень начинает производить кетоновые тела, которые становятся альтернативным источником энергии для мозга и мышц, заменяя привычную глюкозу.
Интересная деталь: в это время у некоторых людей может появиться характерный ацетоновый запах изо рта, что обусловлено особенностями интенсивного расщепления жиров.
Практикующие лечебное голодание отмечают, что обычно на третий день сильное чувство голода внезапно ослабевает. Но никакой мистики в этом нет: организм нашел альтернативный, хотя и не самый лучший источник энергии.
Недели без еды: жир как главный ресурс
Дальнейшая продолжительность выживания напрямую зависит от количества жировых запасов в организме. Каждый килограмм жировой ткани способен обеспечить примерно 7000–7700 килокалорий — колоссальный энергетический резерв, ради которого эволюция, собственно, и изобрела механизм накопления жира.
Именно поэтому люди с избыточной массой тела, располагающие большим объемом энергетических запасов, способны голодать значительно дольше худых.
До тех пор, пока в распоряжении организма есть запасы жира, он старается не трогать мышечную и сердечную ткань и не расходовать белок жизненно важных органов.
Переломный момент
Когда жировые запасы подходят к концу, организм вынужденно переключается на расщепление мышечного белка, включая сердечную мышцу, — и вот с этого момента начинается по-настоящему опасная фаза голодания.
Иммунная система ослабевает, температура тела снижается, появляются серьезные нарушения сердечного ритма. Летальный исход, как правило, связан с отказом сердца или инфекционными осложнениями на фоне "сломанного" иммунитета.
Рекорды выживания
Пожалуй, самая известная история произошла с шотландцем Ангусом Барбьери, который в 1965–1966 годах провел под медицинским наблюдением 382 дня без твердой пищи, употребляя только воду, чай, кофе и принимая минимальные витаминные добавки. За это время он похудел с 214 до 82 килограммов. Важно понимать, что это экстремальный и медицински контролируемый случай, а не универсальная рекомендация по подготовке к следующему пляжному сезону.
Более трагичный, но не менее показательный пример — ирландские голодовки заключенных 1981 года, представляющие собой массовую акцию протеста против политики британских властей. Люди отказались от приема пищи, но продолжали пить воду. Первый протестующий скончался через 46 дней. Наиболее выносливый прожил 73 дня. Эти данные дают нам наиболее достоверное представление о том, сколько среднестатистический человек способен жить без еды.
А что насчет воды?
Без еды, но с доступом к чистой питьевой воде, современный человек способен прожить от одного до трех месяцев, в зависимости от изначального веса и общего состояния здоровья. Но без воды лишь единицы способны продержаться больше недели. Без этого ресурса ключевые органы отказывают гораздо стремительнее, чем истощаются жировые и белковые резервы организма.
18 февраля 2021 года в кратере Езеро "примарсианился" ровер NASA Perseverance — аппарат, отправленный на Красную планету с одной из самых амбициозных задач в истории изучения космоса: поиском возможных следов древней внеземной жизни.
49-километровый кратер Езеро выбрали не случайно. Миллиарды лет назад, в раннюю эпоху существования Марса — так называемый Нойский период, — это ударное образование представляло собой озеро глубиной в сотни метров, куда впадала река, формируя классическую дельту, которая в общем-то ничем не отличается от земных.
А там, где на Земле есть вода и осадочные породы, там же чаще всего сохраняются и следы древней жизни — именно эта логика легла в основу выбора места посадки.
Ingenuity — вертолет, который изменил правила игры
Вместе с Perseverance на Марс прилетел маленький вертолет Ingenuity — первый в истории летательный аппарат, совершивший 19 апреля 2021 года управляемый полет в атмосфере другой планеты.
Изначально рассчитанный всего на пять испытательных взлетов и посадок в течение 30 марсианских дней, он в итоге выполнил 72 полноценных вылета, проработав почти три года и превратившись в полноценного разведчика, который помогал команде миссии выбирать маршруты для ровера. Полеты завершились 18 января 2024 года, когда вертолет повредил лопасти ротора при жесткой посадке.
В июле 2022 года ровер добрался до дельты и приступил к детальному изучению местности, собирая образцы — часть анализировалась прямо на месте, а другая надежно упаковывалась в герметичные титановые капсулы для возможной доставки на Землю в будущем.
За почти пять лет работы было установлено следующее:
Кратер Езеро однозначно был озером. Слоистые осадочные породы, которые могли сформироваться только при продолжительном воздействии воды, подтвердили многолетние гипотезы, основанные на снимках с орбиты. Кроме того, это указывает на то, что в истории Марса был период, когда вода на поверхности присутствовала стабильно в течение долгого времени — вероятно, миллионы лет.
Река, впадающая в Езеро, была очень бурной, доставляющей в озеро крупную породу, которая сформировалась в совершенно другой, удаленной области Марса. Это, кстати, открыло возможность изучать геологию регионов, которые Perseverance физически не способен посетить.
На Красной планете процветала вулканическая активность — и даже рядом с Езеро был вулкан. Это подтверждает природа дна кратера: оно оказалось магматическим, сформированным из застывшей лавы. Это открытие стало неожиданностью и сделало регион еще более интересным местом для поиска возможных следов древней жизни.
Помимо этого, марсоход обнаружил большое количество органических молекул, включая связанные с сульфатами. Это потенциально важный индикатор: на Земле подобные комбинации нередко ассоциируются с биологическими процессами.
В июле 2024 года, изучая породу, которая в итоге получила название "Водопад Чейава" (англ. Cheyava Falls), марсоход обнаружил на ее поверхности своеобразные пятнистые структуры — светлые пятна с темной каймой, внешне напоминающие леопардовый окрас. Химический анализ показал наличие в них соединений железа и фосфата, а также органического углерода.
На Земле подобные структуры часто образуются в результате химических реакций, которые "подпитывают" микроорганизмы, — то есть теоретически могут указывать на древнюю микробную активность.
Однако ученые NASA подчеркивают: абиогенное (небиологическое) происхождение этих структур исключать нельзя. Эта находка — одна из главных причин, почему так важно доставить образцы на Землю: марсоходы просто не оснащены инструментами, способными дать окончательный ответ на месте.
Была ли на Марсе жизнь?
Точного ответа на этот вопрос по-прежнему нет. Данные, собранные Perseverance, а ранее и марсоходом Curiosity, дают лишь косвенные указания на то, что планета-соседка когда-то могла быть обитаемой — разумеется, речь исключительно о микроорганизмах, а не о чем-то более сложном.
Окончательный ответ смогут дать только земные лаборатории, оснащенные оборудованием, доставка которого на Марс стоила бы так дорого, что никакой бюджет не выдержит.
Однако и тут есть загвоздка: миссия по доставке образцов (Mars Sample Return), совместный проект NASA и Европейского космического агентства (ESA), столкнулась с серьезными бюджетными и техническими сложностями.
Первоначально доставить образцы обещали в первой половине 2030-х годов, но позже агентства признали невозможность уложиться в озвученные сроки. Затем NASA столкнулось с сокращением бюджета и миссия Mars Sample Return отправилась в долгий ящик. Ситуация настолько плачевная, что NASA пришлось даже отказаться от услуг компании Lockheed Martin, которая просила "всего" три миллиарда долларов за реализацию миссии (без какого-либо повышения цен в процессе подготовки). Напомню, что первоначальная стоимость миссии Mars Sample Return оценивалась в семь миллиардов.
Вероятно, марсианские образцы все же окажутся на Земле в 2030-х годах, но с подачи Китая, в планах которого такая задача имеется. Китайское национальное космическое управление пообещало сделать это раньше всех, и я почему-то не сомневаюсь, что именно так и произойдет.
Астронавты и космонавты, имевшие опыт пребывания на Международной космической станции (МКС), постоянно испытывают благоговение, когда видят под собой кривизну Земли. Нечто подобное время от времени испытывают ученые, изучающие Красную планету, благодаря все еще действующему космическому аппарату NASA "Марс Одиссей".
Все снимки, представленные в статье, были получены в конце ноября 2023 года с высоты около 400 километров — примерно на той же орбите, где сегодня работает МКС. Изображения получились весьма атмосферными в прямом смысле слова.
Когда десять изображений объединили в одну панораму, исследователи получили совершенно непривычный вид Марса: испещренная горами и кратерами поверхность планеты под слоями облаков и пыли, парящими в атмосфере.
Для ученых эта съемка оказалась не просто эстетическим наслаждением, а редкой возможностью рассмотреть структуру марсианской атмосферы сбоку, а не сверху, как обычно.
Камера THEMIS, установленная на борту "Марса Одиссей", в основном смотрит непосредственно вниз. Ее инфракрасные датчики позволяют определять состав пород, идентифицировать лед, песок и пыль, а также фиксировать суточные и сезонные перепады температуры.
Кроме того, прибор помогает исследовать и атмосферу — например, определять количество кристаллов водяного льда и пыли. Однако при обычной ориентации аппарата он получает информацию лишь из относительно узкого столба атмосферы непосредственно под собой.
Исследователям хотелось увидеть гораздо больше. Для этого THEMIS пришлось направить не привычно вниз, а под углом к поверхности. Подготовка к такому сеансу наблюдений заняла три месяца. Почему так долго? Все дело в том, что инженерам NASA и Lockheed Martin нужно было рассчитать, как именно повернуть аппарат для получения желаемой перспективы, но при этом не нарушить его орбиту или, что еще хуже, случайно не уронить его на поверхность планеты. Даже незначительная ошибка могла бы похоронить миссию, которая трудится на благо науки без малого четверть века (выход на орбиту состоялся 24 октября 2001 года).
В итоге "Марс Одиссей" запечатлел не просто поверхность Марса, но и срез его атмосферы. На снимках отчетливо видно, где находятся слои облаков и пыли относительно друг друга. Наблюдения подтвердили, что чрезвычайно разреженная атмосфера Марса представляет собой многослойную структуру, где слои облачности чередуются со слоями пыли разной концентрации.
Джонатон Хилл из Университета штата Аризона, ответственный за операции с камерой THEMIS, отметил, что до этого момента ни одному марсианскому космическому аппарату еще не удавалось получить подобный вид.
Дополнительные данные — это бесценный вклад в наше понимание климатической истории Красной планеты, которая в далеком прошлом была куда более комфортным местом, потенциально пригодным для зарождения простейшей жизни.
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.
Вопрос, озвученный в заголовке, кажется простым. Правда ведь? Но чем глубже начинаешь рыть (в буквальном смысле — прямо к ядру планеты), тем более сумасшедшие всплывают цифры. Приготовьтесь: то золото, которым люди меряют свое богатство тысячи лет, — это буквально ничто по сравнению с тем, что скрыто под нашими ногами.
За все тысячелетия задокументированной истории — от древнеегипетских рудников до современных шахт в Южной Африке и Австралии — люди добыли, по оценкам геологов, около 200 000 тонн золота.
Ого-го! Звучит внушительно, не так ли? А теперь давайте попытаемся представить все это физически. Если собрать абсолютно все золото, которое когда-либо было добыто человечеством — все обручальные кольца, слитки в американских хранилищах Форт-Нокса и Шанхайском хранилище Китая, золото фараонов, инков, все то, что награбили конкистадоры, вывозя через океан в Европу на галеонах, — и переплавить в куб, то получится фигура со стороной чуть больше 21 метра.
Это меньше футбольного поля. Это можно с лихвой уместить под Эйфелевой башней. Просто вдумайтесь: все золото человеческой истории, вся неутолимая жажда наживы, все кровопролитные войны за него — уместились бы в объем одного небольшого здания.
Однако это лишь вершина айсберга. Но обо всем по порядку.
Откуда вообще взялось золото на Земле?
Атомы золота рождаются только в самых экстремальных процессах Вселенной: небольшое — по астрономическим меркам — количество при взрывах некоторых массивных звезд и львиная доля при столкновениях нейтронных звезд. Такие события выбрасывают в окружающее пространство облака, насыщенные тяжелыми элементами, включая золото и платину.
Эти облака объединяются с другими газопылевыми облаками и при благоприятных условиях становятся частью будущей планетарной системы. Солнечная система не стала исключением, и золото было частью "строительного материала" всех небесных тел, включая Землю.
Но вот парадокс: на ранних этапах формирования наша планета представляла собой раскаленный шар из расплавленного металла. Золото — элемент "сидерофильный", то есть буквально "любящий железо". Таким образом, практически все золото, изначально бывшее в составе новорожденной планеты, ушло вместе с железом в самое ядро Земли.
То есть все то золото, которое человечество добывало, добывает и будет добывать из земной коры, — это не остатки первичного золота. Это ресурс, доставленный на Землю уже после формирования ядра и ее остывания — во время поздней метеоритной бомбардировки, когда молодую планету засыпало астероидами, богатыми металлами.
И тут возникает вполне логичный вопрос: сколько золота в ядре Земли?
Золото земного ядра
По расчетам геохимиков, в ядре Земли может находиться до 2,5 квадриллиона тонн золота. Это настолько огромное количество, что если бы по мановению волшебной палочки его можно было извлечь и равномерно распределить по всей поверхности планеты — суше и океанам, — получился бы слой золота толщиной около полуметра.
"Откуда такие цифры? Ведь есть только Кольская сверхглубокая скважина и до ядра никто не добирался!" — возмутится ностальгирующий читатель.
Объясняю: все оценки состава ядра — результат косвенных методов: сейсмических волн, гравитационных измерений, лабораторных экспериментов с веществами при экстремальных давлениях и температурах, моделирования, а также анализа метеоритов, являющихся остатками "строительного материала", из которого сформировалась Солнечная система. То есть перед нами вывод, к которому наука шла десятилетиями, объединяя данные разных методов.
Выходит, что все 200 000 тонн, добытые человечеством за всю историю цивилизации — это буквально пылинка, соринка, случайно просыпавшаяся сверху, пока основной запас надежно заперт в раскаленном металлическом сердце планеты на глубине почти 3 000 километров. Я просто напомню, что шахта Мпоненг в Южно-Африканской Республике (ЮАР), являющаяся самой глубокой шахтой на Земле, имеет глубину всего 4,3 километра. И работа даже на столь небольшой по планетарным меркам глубине — это труд на пределе человеческих возможностей.
Золото Мирового океана
Еще один увлекательный поворот сюжета: золото растворено в морской воде, во всем Мировом океане. Его общее количество оценивается примерно в 15–20 тысяч тонн, что сопоставимо с десятой частью всего добытого человечеством золота!
В 1920-х годах лауреат Нобелевской премии по химии Фриц Габер — тот самый, что изобрел процесс синтеза аммиака, — всерьез взялся за проект по извлечению золота из морской воды. Габер и его команда получили государственное финансирование, так как тогдашнее правительство Германии рассчитывало выплатить с помощью океанского золота огромные репарации после Первой мировой войны.
Габер провел годы на борту кораблей, анализируя пробы морской воды по всему миру. Итог — полный провал. Реальная концентрация золота оказалась в тысячи раз ниже (доли грамма на миллион тонн воды), чем предполагали первые, ошибочные измерения. Проще говоря, добывать золото из морской воды экономически нецелесообразно.
Проект Габера в итоге закрыли, а сам ученый до конца жизни считал эту историю личным поражением.
Сколько золота еще можно добыть?
По оценкам геологической службы США, разведанные, но еще не добытые запасы золота в земной коре составляют около 57 000 тонн. При нынешних темпах добычи (порядка 3 000 тонн в год) этого хватит на 19-20 лет — хотя геологи наверняка найдут еще месторождения.
14 сентября 2017 года космический аппарат NASA "Кассини" сделал последний снимок в своей карьере. Через несколько часов он должен был войти в атмосферу Сатурна и завершить почти 20-летнее путешествие, 13 лет из которых аппарат исследовал систему окольцованного гиганта.
На снимке показана ночная сторона Сатурна, которая в момент наблюдения не получала прямых солнечных лучей. Однако планета не выглядит черной, так как ее верхние слои атмосферы мягко освещались светом, отраженным от колец.
Снимок был получен 14 сентября в 19:59 UTC (22:59 по московскому времени) широкоугольной камерой "Кассини" с расстояния около 634 000 километров от Сатурна. Масштаб изображения составляет примерно 17 километров на пиксель. Параллельно работали научные приборы зонда, продолжая собирать бесценные данные и отправлять их на Землю.
Интересная деталь: в момент съемки место будущего погружения находилось на ночной стороне планеты. Однако Сатурн вращается, поэтому к моменту погружения эта область уже освещалась солнечным светом.
На следующий день, 15 сентября 2017 года, "Кассини" начал свой последний маневр. Аппарат вошел в верхние слои атмосферы Сатурна на скорости около 113 000 километров в час (примерно 31,39 километра в секунду). Его двигатели работали на полной мощности, помогая удерживать антенну направленной к Земле с целью передачи последних научных данных. Когда атмосфера стала достаточно плотной, аппарат потерял устойчивость, связь прервалась — и "Кассини" разорвало, расплавило и рассеяло в облаках Сатурна. То есть "Кассини" фактически стал частью газового гиганта.
Для чего было нужно уничтожать аппарат?
К концу миссии "Кассини" почти исчерпал запас топлива, необходимого для постоянной корректировки орбиты. Теоретически его можно было бы оставить в системе Сатурна и в таком состоянии, продолжая собирать данные. Однако без возможности контролировать траекторию зонда появлялся огромный риск столкновения с одним из спутников планеты.
Особенно важно было уберечь 504-километровый Энцелад, у которого обнаружили глобальный подповерхностный океан со всеми компонентами, необходимыми для зарождения и поддержания жизни в ее земном понимании. Это один из главнейших объектов со статусом потенциально обитаемого мира в пределах Солнечной системы.
Если присутствие земных микроорганизмов на аппарате, переживших 20-летнее космическое странствие, кажется маловероятным, то остатки топлива и технические материалы — абсолютно реальная угроза, способная загрязнить окружающую среду и исказить данные будущих исследований. Проще говоря, последствия такого падения могли бы привести, например, к ложным биомаркерам, а значит, следующие миссии стоимостью в миллиарды долларов пошли бы по ложному следу, у которого нет никакой научной ценности.
Именно поэтому финал "Кассини" — как и любых других аппаратов, созданных для исследования газовых гигантов, — был предопределен: к концу миссии рукотворный объект должен быть направлен в атмосферу планеты для уничтожения.
Последний снимок получился удивительно символичным.
На нем нет самого "Кассини". Нет огня, падения или вспышки. Только огромная планета, ее ночная сторона, мягко подсвеченная собственными кольцами, и область, где через несколько часов завершится одна из самых выдающихся космических экспедиций в истории.
"Кассини" сделал последний снимок Сатурна — а затем отправился в его гравитационные объятия.
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.
История появления Луны началась примерно 4,5 миллиарда лет назад, когда молодая Земля (протоземля) столкнулась с небесным телом размером примерно с Марс, которое условно называют Тейей. Это событие было настолько разрушительным, что часть земной мантии и фрагменты разрушенной Тейи оказались выброшены на орбиту. Этот материал сформировал вокруг планеты раскаленный диск из обломков и расплавленного вещества.
Из этого диска довольно быстро — по некоторым моделям за считаные часы, по другим оценкам за тысячи или десятки тысяч лет — аккрецировала Луна. В любом случае по астрономическим меркам это произошло мгновенно.
Сразу после формирования Луна находилась на расстоянии примерно 20–25 тысяч километров от Земли. Для сравнения: сегодня среднее расстояние между этими объектами составляет примерно 384 400 километров, и Луна продолжает от нас удаляться прямо сейчас, пока вы читаете этот текст, со скоростью 38 миллиметров в год.
Почему Луна не была ближе
Тут все очень просто: существует физическое ограничение, известное как предел Роша, — минимальное расстояние, на котором крупное тело способно существовать без риска быть разорванным приливными силами более массивного соседа. Для системы Земля — Луна этот предел составляет от 9 500 до 18 000 километров в зависимости от плотности тела.
Формирующаяся Луна на самой ранней стадии представляла собой рыхлую, полурасплавленную массу, аккрецирующую из диска обломков. У нее не было структурной прочности, которая позволила бы удержаться от разрыва на расстоянии в 9 500 километров. Для устойчивого формирования ей необходимо было находиться дальше "жидкого" предела Роша, то есть дальше 18 000 километров, — чтобы одной только собственной гравитации хватило для победы над приливными силами со стороны Земли, которые в противном случае разорвали бы любые формирующиеся сгустки материи на части.
И вот тут моделирование дает оценку в 20–25 тысяч километров от нашей планеты. Именно с этой точки Луна начала свое существование, и стартовал ее долгий путь отдаления от Земли.
Почему Луна удаляется от Земли
В процессе вращения вокруг общего центра масс Луна создает на Земле приливные горбы — возвышения океанической воды и деформации твердой коры, вызванные ее притяжением. Но из-за того, что Земля вращается быстрее (один оборот вокруг своей оси за 24 часа), чем Луна обращается вокруг нее (один оборот примерно за 27,3 дня), эти горбы оказываются немного смещены вперед относительно самой Луны.
Эта, казалось бы, незначительная асимметрия обеспечивает приливное ускорение, которое слегка подталкивает Луну вперед по орбите, одновременно замедляя вращение Земли. Ускоряясь, Луна по законам орбитальной механики поднимается на все более высокую орбиту.
Сегодня этот процесс идет со скоростью 38 миллиметров в год. Цифра настолько точная благодаря отражателям, которые в рамках программы NASA "Аполлон" были оставлены на лунной поверхности. Ученые регулярно посылают к ним лазерные импульсы и измеряют время возврата сигнала. Зная скорость света и время, за которое был пройден путь, можно с легкостью рассчитать расстояние — с точностью до миллиметров.
Стоит отметить, что скорость удаления не была постоянной на протяжении миллиардов лет. Она сильно зависит от конфигурации континентов на Земле, потому что интенсивность приливного трения определяется формой и размерами океанических бассейнов. Были эпохи, когда Луна удалялась значительно медленнее, чем сейчас, и периоды более резкого дрейфа.
Короткие сутки древней Земли
Обратная сторона удаления Луны — замедление вращения Земли, поскольку именно оно питает энергией весь процесс. Когда Луна только сформировалась, продолжительность земных суток составляла всего 5–6 часов.
По мере того как Луна отдалялась, "воруя" угловой момент у Земли, сутки постепенно растягивались — до современных 24 часов, и процесс продолжается, просто крайне медленно: каждое столетие прибавляется около 1,7 миллисекунды. Для сравнения: когда на Земле доминировали динозавры, продолжительность суток составляла 23–23,5 часа.
Гигант на небосводе
Новорожденная Луна была в 15–20 раз ближе к Земле, чем сегодня, а значит, и ее видимый диаметр был тоже в 15–20 раз больше, чем у привычного нам диска. То есть в небе висел исполинский шар, закрывающий значительную часть небосвода и днем, и ночью.
Из-за столь малой дистанции приливные силы были на порядки мощнее нынешних. Океанские приливы представляли собой волны высотой в сотни метров, а земная кора испытывала чудовищные деформации: тут и там появлялись временные горы и разломы.
Как все это узнали?
Разумеется, у нас нет фотографий той эпохи, но имеется не менее ценный источник информации — так называемые приливные ритмиты: осадочные породы с тонкой слоистостью, формирующиеся в приливных зонах. Они естественным образом задокументировали цикличность приливов прошлого. Изучая толщину и структуру этих слоев в древних породах, геологи реконструируют, как менялись длина земных суток и лунная орбита на протяжении миллиардов лет истории планеты.
Комбинируя эти геологические данные с современными лазерными измерениями и физическими моделями приливного взаимодействия, можно с уверенностью говорить о том, насколько близко находилась Луна в момент своего рождения и насколько другой была Земля в начале своей истории.
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.
В 2006 году геофизик из Огайо Ральф фон Фрезе и его ассистент Патрик Поттс занимались анализом данных американо-германских спутников-близнецов GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Главная задача этой миссии — поиск гравитационных аномалий на нашей планете, связанных с неравномерным распределением пород под поверхностью.
Два аппарата движутся по одной орбите на небольшом расстоянии друг от друга. Изменения гравитационного поля заставляют их то сокращать, то увеличивать дистанцию. Фиксируя эти изменения, ученые получают возможность составить подробную карту гравитационных аномалий на Земле.
В районе Земли Уилкса, одного из самых недоступных регионов Антарктиды, группировка GRACE зафиксировала нечто странное. Под километрами льда вырисовывалась структура, напоминающая гигантскую мишень: чередующиеся зоны с повышенной и пониженной плотностью пород, расходящиеся от центра.
Диаметр структуры — почти 480 километров, так что внутри можно было бы без проблем уместить 70 таких городов, как Москва.
Что скрывается подо льдом?
Ученые предположили, что это ударный кратер, сформировавшийся после падения астероида. Вероятно, крупнейший на Земле, превосходящий даже южноафриканский Вредефорт с его 300 километрами.
Но самое захватывающее — не размер, а время появления.
Предполагается, что удар произошел около 252 миллионов лет назад. Именно тогда на Земле случилось то, что геологи называют двумя словами — "Великое вымирание". За относительно короткий срок исчезло примерно 96% морских видов и 70% наземных позвоночных. Это была самая масштабная катастрофа в истории земной жизни, на фоне которой событие, приведшее к гибели динозавров около 66–67 миллионов лет назад, — небольшая встряска.
Но как определили возраст, если кратер скрыт под трехкилометровой толщей льда?
На помощь пришли косвенные геологические методы. Ученые выявили два события: одно гарантированно произошло до удара, другое — после. Это позволило установить, что возраст кратера лежит в диапазоне от 100 до 500 миллионов лет.
Во-первых, спутники зафиксировали под кратером маскон — плотный сгусток мантийного вещества, спрессованного ударом. Земная кора постоянно движется, и моделирование показывает, что под действием тепла планеты маскон "рассосался" бы максимум за 500 миллионов лет. Так определили верхнюю границу.
Во-вторых, около 100 миллионов лет назад суперконтинент Гондвана начал раскалываться, и прямо через кольцевые структуры прошел тектонический разлом, отделивший будущую Австралию. Если бы удар произошел позже, кратер не застал бы Австралию соединенной с этим местом. Значит, удар был раньше.
Определив диапазон, ученые применили метод антиподального вулканизма. Когда массивное тело бьет в Землю, ударная волна проходит планету насквозь и фокусируется в противоположной точке — на антиподе. В теории это может привести к расколу коры и излиянию лавы. Моделирование показало, что около 250-252 миллионов лет назад Земля Уилкса находилась напротив Сибири, где в тот период произошла величайшая вулканическая катастрофа в истории — излияние Сибирских траппов. Датировка этого события установлена точно благодаря радиоизотопному анализу базальтов.
Таким образом, согласно предложенной гипотезе, ударная волна от падения астероида в Антарктиде "пробила" планету насквозь и вызвала мегаизвержения в Сибири, ставшие ключевой причиной "Великого вымирания".
Как проверить гипотезу?
Казалось бы, нужно всего лишь пробурить три километра льда и расставить точки над "i". В чем проблема?
Проблема в масштабе. Три километра антарктического льда — это не корочка на озере, а многовековой монолит, спрессованный давлением и временем. Бурение такой толщи — операция, по сложности сравнимая с космической миссией: колоссальные деньги, экстремальные условия, годы подготовки.
И даже если пробурить, нет гарантии попасть в нужную точку. Определить возраст структуры — одно, а доказать ее космическое происхождение — совсем другое. Для этого нужно найти либо шоковый кварц, образующийся только при ударах чудовищной силы, либо следы иридия — редкого металла, который приносят метеориты. Без этих "улик" гравитационная аномалия так и останется просто аномалией. Теоретически она может объясняться и скрытым древним вулканом, и особенностями коренных пород, не имеющими к космосу никакого отношения.
Ситуация весьма ироничная: у человечества нет денег, чтобы разгадать одну из величайших тайн земной истории, но при этом из каждого утюга доносятся разговоры о скорых полетах на Марс, строительстве баз на Луне и достижении подледного океана Европы, залегающего на глубине около 30 километров.
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.
На снимках, ежедневно присылаемых действующим дуэтом марсоходов NASA, взгляд неизменно цепляется за причудливые слоистые валуны и скалы. И это не случайные продукты эрозии, а осадочные породы — геологический архив, формировавшийся на протяжении миллионов лет.
Современная наука связывает происхождение таких пород с древними марсианскими водоемами. Имеющиеся данные указывают на то, что миллиарды лет назад Красная планета была совершенно другим местом: по ее поверхности текли бурные реки, а в низинах, подобно кратерам Гейл и Езеро, исследуемым роверами Curiosity и Perseverance соответственно, существовали глубоководные озера.
Ключевая деталь этой истории — цикличность. Водоемы не были стабильными на протяжении всего своего существования: они периодически наполнялись водой, приносившей взвешенные частицы породы, а затем испарялись под воздействием климатических изменений, оставляя после себя тонкий осадочный слой. Следующий цикл наполнения водой приносил очередную порцию материала, формируя новый пласт поверх предыдущего.
Повторяясь на протяжении миллионов лет, этот процесс породил характерную полосатую структуру, которую мы теперь наблюдаем на снимках. Каждый слой — это страница древней марсианской летописи, зафиксировавшая конкретный эпизод климатической истории планеты. Если бы у нас была возможность изучить весь этот материал в лабораторных условиях, мы смогли бы с высочайшей точностью воссоздать хронологию колебаний уровня воды и изменений химического состава пород, а также лучше понять, существовали ли когда-нибудь на планете условия для зарождения простейших форм жизни.
Но одно мы сегодня знаем наверняка: в какой-то момент на Марсе произошла климатическая катастрофа планетарного масштаба. Под воздействием солнечного ветра планета начала стремительно терять свою плотную атмосферу, из-за чего условия на поверхности стали непригодны для существования жидкой воды. Львиная доля воды улетучилась в космос, часть сосредоточилась в полярных шапках, а остальное ушло под поверхность, превратившись в вечную мерзлоту.
Виной тому два фактора: малая масса планеты (Марс примерно на 89% легче Земли) и отсутствие глобального магнитного поля. Вероятно, в начале своей истории Марс все же обладал магнитосферой, но недра планеты быстро остыли, и магнитный щит "вышел из строя".
Однако рассматривается и другой сценарий: Красная планета никогда не имела глобального магнитного поля. В таком случае ее ранняя плотная атмосфера была первичной газовой оболочкой, оставшейся после формирования планеты. В конце концов солнечный ветер ее сдул, что привело к радикальному изменению марсианского климата.
Но вернемся к слоистым камням. Они лежат нетронутыми в ледяной марсианской пустыне, практически не подвергаясь эрозии из-за крайне разреженной атмосферы. На Земле подобные породы давно были бы уничтожены тектоническими процессами и выветриванием. Так что перед нами бесценный источник информации, для полноценного изучения которого у человечества нет... денег.
Но надежда есть! Мировым лидером в освоении космоса становится Китай, для которого фундаментальная наука не превратилась в коммерческий пирог, с остервенением раздираемый частными корпорациями. Благодаря системному государственному подходу и четкому планированию есть все основания полагать, что уже в течение десятилетия первые образцы марсианского грунта будут успешно доставлены на Землю.
Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:
30 июня 1881 года французский астроном Пьер Жюль Жансен навел свой телескоп на небо и сделал первую в истории качественную фотографию кометы. И это был не просто удачный кадр — в этот момент астрономия сделала решительный шаг от субъективного искусства рисовальщиков к точной науке, опирающейся на задокументированные данные.
За десять лет до снимка кометы, в разгар Франко-прусской войны, он решился на поступок, который без преувеличения можно назвать символом исследовательской одержимости.
Париж был окружен прусскими войсками, все дороги перекрыты — но Жансен не мог пропустить редкое солнечное затмение. Он бежал из осажденного города на воздушном шаре, добравшись до Алжира. По иронии судьбы, в день затмения небо оказалось затянуто облаками, и наблюдение так и не состоялось. Но сам факт этого отчаянного шага, который подвергал его жизнь реальной опасности, прекрасно характеризует подход Жансена к науке — отдавать себя всецело тому делу, с которым ты решил связать свою судьбу.
Один кадр — и никаких дублей
Никакой цифровой фототехники в XIX веке не существовало, так что у Жансена не было возможности тщательно откалибровать инструменты, сделать сотни снимков в автоматическом режиме, а после выбрать наиболее удачные.
Объектом наблюдения стала Большая комета 1881 года (C/1881 K1), которую тогда видели по всему миру. Небесное тело было настолько ярким, что его можно было различить даже днем. В момент максимального сближения с нашей планетой она прошла на расстоянии примерно 0,28 астрономической единицы (41,8 миллиона километров) — почти в 3,6 раза ближе к нам, чем находится Солнце.
Сам процесс съемки был испытанием на грани невозможного. Сначала Жансен в полной темноте нанес на стеклянную пластинку светочувствительную эмульсию. Пока она не высохла, нужно было успеть вставить пластинку в телескоп, навестись на комету и открыть затвор на 30 минут. Но и это еще не все: Земля вращается, и комета движется по своей орбите. Чтобы изображение не превратилось в смазанную дугу, телескоп приходилось вручную, с ювелирной точностью, вести за объектом все 30 минут, удерживая его строго по центру в перекрестье двух тончайших нитей окуляра. Одно неверное движение — и кадр потерян навсегда.
Сразу после экспонирования пластинку нужно было немедленно проявить, пока эмульсия окончательно не застыла. Никакой автоматики, никаких дублей — один единственный шанс получить изображение.
До лета 1881 года ученые полагались исключительно на рисунки — а это инструмент по определению неточный, субъективный, зависящий не только от мастерства наблюдателя, но и остроты его зрения и даже настроения в момент наблюдения (некоторые грешили тем, что откровенно фантазировали).
Снимок Жансена доказал, что космические объекты и явления можно не просто наблюдать, но также фиксировать, измерять, сравнивать и анализировать спустя годы после самого события. А еще астрономы из разных стран могли обмениваться снимками и обсуждать с коллегами увиденное, не полагаясь на память или интерпретацию единственного свидетеля.
С этой хрупкой стеклянной пластинки начался долгий путь, который в итоге привел человечество к бесчисленному множеству снимков, передаваемых такими легендарными космическими телескопами, как "Хаббл" и "Джеймс Уэбб". Каждая современная астрофотография — от планет Солнечной системы до самых далеких галактик на краю наблюдаемой Вселенной — является прямым потомком того первого, невероятно сложного с технической точки зрения кадра, который подарил миру Пьер Жюль Жансен.
24 августа 2006 года на конференции Международного астрономического союза в Праге произошло событие, которое неожиданно взволновало миллионы людей по всему миру, никогда прежде не интересовавшихся астрономией. Ученые лишили Плутон статуса полноценной планеты Солнечной системы, переквалифицировав этот далекий мир в карликовую планету.
С тех пор прошло без малого два десятилетия, но споры не утихают. Каждые несколько лет тема вновь всплывает на просторах интернета, вызывая волну ностальгических постов в соцсетях, авторы которых говорят, что для них Плутон всегда будет девятой планетой Солнечной системы. Кто-то даже неуклюже пытается юморить, вопрошая: "А Плутон вообще в курсе?". Другие же всерьез призывают пересмотреть решение и вернуть далекому миру прежний статус.
Но за всеми этими эмоциями стоит куда более интересный вопрос: а есть ли вообще научный смысл в том, чтобы возвращать Плутону статус планеты?
Три условия членства в клубе
Решение 2006 года появилось не на пустом месте. Международный астрономический союз сформулировал три критерия, которым обязан соответствовать объект, чтобы называться планетой.
Во-первых, он должен вращаться вокруг Солнца. Во-вторых, обладать достаточной массой, чтобы гравитация придала ему округлую форму. С этими двумя пунктами у Плутона все в порядке.
Проблема кроется в третьем критерии: объект должен "расчистить" окрестности своей орбиты от других тел сопоставимого размера. И вот тут Плутон провалился полностью. Он находится в поясе Койпера — области за орбитой Нептуна, буквально усеянной ледяными телами. Более того, масса Плутона — это лишь 0,07% от общей массы объектов, с которыми он делит свою орбиту. Для сравнения: Земля массивнее всех астероидов, комет и метеороидов на своем пути в 1,7 миллиона раз. Она безоговорочно доминирует на своей орбите.
Именно поэтому Плутон отправили в новую категорию — карликовая планета. Вместе с ним туда же попали Церера, Эрида, Хаумеа и Макемаке.
Для чего нужны классификации
Зачем вообще человечеству понадобилось делить объекты на категории? Ну, оставался бы Плутон планетой, разве это кому-то мешало?
Ответ прост — классификация нужна для удобства работы с информацией, а не потому что вдруг выяснилось, что во Вселенной существует какая-то священная иерархия небесных тел. Аналогичным образом биологи делят живые организмы на виды и роды не потому что природа учтиво подписала каждого обитателя Земли, а потому что это помогает систематизировать знания и выявлять закономерности.
Если довести логику противников решения 2006 года до абсурда, то можно вспомнить, что когда-то человечество считало нашу планету центром мироздания, вокруг которого вращаются все небесные тела. Эта модель была интуитивно понятна и комфортна (людям всегда нравилось думать, что у Вселенной есть на них какие-то планы и что они здесь не по воле случая). Научный геоцентризм просуществовал почти два тысячелетия! Но когда накопилась критическая масса наблюдательных данных, противоречащих общепринятой модели, ученые не стали цепляться за привычную, удобную картину мира. Они пересмотрели модель, потому что новая — гелиоцентрическая — лучше объясняла реальность.
С Плутоном произошло аналогичное, просто в куда более скромном масштабе.
История науки — это процесс непрерывного уточнения моделей по мере накопления новых знаний. Вот, например, можно ли будет называть спутниками юпитероподобные небесные тела, вращающиеся вокруг коричневого карлика (промежуточное звено между звездами и планетами), который в свою очередь вращается вокруг звезды? А будут ли считаться спутниками небесные тела, вращающиеся вокруг других спутников? Это, непременно, придется обсуждать и согласовать.
Что показал зонд "Новые горизонты"
Особого внимания заслуживают научные данные, полученные зондом NASA "Новые горизонты", который 14 июля 2015 года совершил исторический пролет мимо Плутона. Анализ изображений, которые обнародовались практически в режиме реального времени, преподнес массу сюрпризов.
Оказалось, что Плутон — это далеко не безжизненный кусок льда на задворках Солнечной системы, как предполагали раньше. На поверхности обнаружились огромное сердцевидное ледяное образование, названное равниной Спутника, горные хребты из водяного льда высотой до 3,5 километра, свидетельства криовулканизма и даже намеки на наличие подповерхностного океана жидкой воды.
Именно эти данные легли в основу главного научного аргумента сторонников возвращения статуса. Алан Штерн, руководитель миссии "Новые горизонты", настойчиво продвигает альтернативное определение планеты — геофизическое, а не орбитальное. По его логике, если объект достаточно массивен, чтобы принять сферическую форму под собственной гравитацией, и демонстрирует признаки геологической активности, этого достаточно для звания планеты, вне зависимости от того, расчистил ли он свою орбитальную траекторию или нет.
Проблема в том, что при таком подходе список планет Солнечной системы разрастется как минимум до нескольких десятков, породив путаницу. Так, следуя логике Штерна, первым делом в список придется включить Цереру из пояса астероидов, спутник Юпитера Европу и спутники Сатурна Титан с Энцеладом. Планета, вращающаяся вокруг планеты... на какой только абсурд не готовы люди ради подпитки ностальгии.
Администраторы NASA
В 2019 году, во время первого президентского срока Трампа, тогдашний глава NASA Джим Брайденстайн в ходе встречи со студентами заявил: "На мой взгляд, Плутон — это планета". Фраза мгновенно разлетелась по новостным лентам.
Комедия в том, что подобные заявления не имеют отношения к реальной научной позиции агентства. Администратор NASA — это политическая должность, назначаемая президентом, и, как показывает практика, она достается человеку, имеющему отношение к науке не больше, чем я к игре на баяне. Администратор — лояльный действующей власти человек, медийная фигура, политик, бывший военный летчик или вообще бизнесмен. Его задача — представлять интересы агентства перед конгрессом и общественностью, выступать перед прессой и по возможности хоть как-то увеличивать годовой бюджет.
История повторяется и сейчас, но в более нелепом формате. Нынешним администратором NASA является Джаред Айзекман — миллиардер, тесно связанный со SpaceX и лично с Илоном Маском. Его назначение на должность не было продиктовано научными соображениями — он занял этот пост за счет Маска, нуждающегося в человеке у "космической кормушки" с государственным финансированием. Айзекман открыто лоббирует интересы SpaceX, постоянно делая громкие заявления без каких-либо значимых результатов.
Поэтому любую болтовню Айзекмана, включая его призыв к возвращению Плутону статуса полноценной планеты, стоит воспринимать исключительно как популистские высказывания, рассчитанные на эмоциональный отклик широкой публики, а не как пересмотр позиции научного сообщества. Международный астрономический союз — единственный орган, наделенный полномочиями менять номенклатуру небесных тел. И своего решения по поводу Плутона он не менял.
Привязанность к Плутону, как к планете
На протяжении почти семидесяти шести лет, с 1930 по 2006 год, несколько поколений школьников по всему миру заучивали список из девяти планет Солнечной системы. Это знание стало частью базовой картины мира, усвоенной в детстве, а любая информация, полученная в раннем возрасте, нередко воспринимается мозгом как нечто более фундаментальное и незыблемое.
Добавьте к этому общечеловеческую особенность психики — сопротивление любой информации, способной пошатнуть устоявшееся представление о мироустройстве, во избежание когнитивного диссонанса. Плутон как физическое тело ничего не потерял от того, что его переквалифицировали. Он как летал по своей вытянутой орбите за Нептуном, так и летает. Но у некоторых людей сам факт сокращения числа планет Солнечной системы вызывает негодование, а то и гнев.
Шаг назад ради ностальгии
Если подойти к вопросу максимально трезво, то возвращение Плутону статуса полноценной планеты стало бы шагом назад с научной точки зрения. Классификация 2006 года появилась не в результате чьей-то прихоти, а как ответ на реальную проблему — по мере открытия все новых объектов в поясе Койпера стало очевидно, что старое интуитивное понимание планеты больше не работает и грозит либо бесконечным разрастанием списка планет, либо произвольным включением одних объектов и исключением других без четкого критерия.
Айзекман, вещающий о своей "борьбе за Плутон", может с таким же успехом побороться за признание существования Атланта, который на своих плечах держит небосвод, или черепахи, на панцире которой покоится наш мир.
Стоит отметить, что в научном сообществе продолжаются дискуссии о более универсальном определении, которое одинаково хорошо работало бы и для нашей системы, и для тысяч открытых экзопланет. Но это разговоры о совершенствовании научного инструмента, а не о стремлении реабилитировать конкретное небесное тело в угоду коллективной ностальгии.
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.
Услышав слово акула, воображение большинства людей тут же рисует здоровенную рыбину — метры мышц, ряды острейших зубов-лезвий и узнаваемый спинной плавник над поверхностью воды, способный за считанные минуты расчистить пляж какого-нибудь курорта.
А теперь сбросьте кэш вашей фантазии и попытайтесь представить акулу, которая целиком умещается на человеческой ладони да еще и светится в темноте.
Нет, это не выдумка, а официально самая маленькая акула на планете — карликовая светящаяся акула (лат. Etmopterus perryi).
Максимальная зафиксированная длина этой акулы — около 21 сантиметра, а самые мелкие взрослые особи не превышают 16 сантиметров. Для сравнения: стандартная длина простого карандаша составляет примерно 18 сантиметров. Самки, как это часто бывает у акул, немного крупнее самцов.
Вид впервые научно описали в 1985 году Стюарт Спрингер и Джордж Бёрджесс, американские ученые-ихтиологи и одни из самых выдающихся мировых экспертов по акулам. Несмотря на то, что вид описан уже более 40 лет, об этих акулах-малютках известно поразительно мало — не потому, что акула неинтересна, а потому наблюдать ее в естественной среде обитания очень сложно.
Карликовая светящаяся акула обитает в водах Карибского моря, преимущественно у берегов Колумбии и Венесуэлы. Она держится на континентальном склоне, на глубинах от 280 до 450 метров.
Туда почти не проникает солнечный свет, давление колоссальное, но температура круглый год стабильно держится у отметки 12–15 градусов.
Это мир, куда человеку добраться сложнее, чем отправиться в космос — в прямом, а не переносном смысле: глубоководных аппаратов, способных картировать дно, построено меньше, чем марсоходов и межпланетных зондов.
Живой фонарик
Одна из самых удивительных особенностей этой акулы — биолюминесценция. На брюхе у нее расположены специальные светящиеся органы — фотофоры, генерирующие слабое голубоватое свечение.
Зачем акуле светиться в темноте? Разве она себя не выдает? Объясняю: даже на глубину 300-500 метров все еще просачиваются едва уловимые "остатки" солнечного света. Хищник, смотрящий снизу вверх, увидел бы темный силуэт акулы на фоне более светлой воды — идеальная добыча. Но свечение брюха компенсирует эту разницу, делая акулу практически невидимой снизу. Она в буквальном смысле сливается со светом сверху, становясь призраком для тех, кто не отказался бы ею полакомиться.
Ихтиологи считают, что у свечения есть и вторая роль — помогать крошечным акулам находить друг друга в кромешной темноте для размножения, хотя достоверных подтверждений этому пока нет.
Меню глубоководного карлика
Анализ содержимого желудков немногих пойманных экземпляров показал, что этот вид питается мелкими костистыми рыбами, кальмарами и ракообразными. Учитывая крошечные размеры самого хищника, добыча тоже должна быть соответствующей — никаких масштабных охот, только точечные атаки на существ размером с креветку.
Строение зубов карликовой светящейся акулы указывает на приспособленность именно к такой добыче — острые, но некрупные, идеальные для захвата небольших скользких организмов. В кромешной тьме, где зрение почти бесполезно, акула полагается на вибрации и электрические поля, которые улавливает с помощью ампул Лоренцини, отвечающих за электрорецепцию.
Как рождаются акулы-крошки
Карликовая светящаяся акула относится к яйцеживородящим видам. Это означает, что эмбрионы развиваются в яйцах внутри тела матери, но рождаются полностью сформированными мальками, минуя стадию откладывания яйца во внешнюю среду. Плацентарной связи с матерью, как у млекопитающих, при этом нет — детеныши питаются исключительно желтком яйца.
Пометы у этой акулы немногочисленны — всего несколько детенышей за раз. Это абсолютно логично для существа, проживающего в небогатой ресурсами глубоководной среде.
Человек-разрушитель
Может показаться, что существо, живущее на глубине почти полкилометра, надежно защищено от человеческого вмешательства. Но это не так. Донное траление, применяемое при промышленном лове креветок и других глубоководных обитателей, затрагивает именно те горизонты, где обитает карликовая акула. Так что она периодически попадает в сети как прилов — непреднамеренная добыча, не представляющая коммерческого интереса, но все равно погибающая.
Из-за скудности данных статус вида в природоохранных классификациях все еще остается неопределенным — ученым попросту не хватает информации, чтобы оценить реальную численность популяции. И это очень тревожный сигнал: человеческая деятельность может привести к уничтожению вида, о котором мы толком не успели ничего узнать.
Климатические изменения
Изменение климата не обходит стороной даже столь труднодоступные экосистемы. Потепление поверхностных вод постепенно меняет циркуляцию океанских течений, что влияет на распределение кислорода и питательных веществ на глубоководных склонах. Закисление океана, вызванное избыточным поглощением углекислого газа, тоже не останавливается на поверхности — оно постепенно проникает в более глубокие слои воды, оказывая разрушительное влияние на кальцифицирующиеся организмы, которые являются неотъемлемой частью пищевой цепи мелких глубоководных хищников.
Поскольку карликовая акула занимает крайне узкую экологическую нишу — конкретный диапазон глубин, конкретный температурный режим, — даже небольшие изменения в этой хрупкой системе способны нанести непоправимый урон ее популяции, которая и без того изучена из рук вон плохо.
26 января 1905 года на руднике "Премьер" в Южной Африке — тогда еще открытом карьере, где алмазоносную породу добывали прямо со стен гигантской ямы — управляющий Фредерик Уэллс совершал вечерний обход. Лучи уходящего Солнца освещали одну из стен карьера, и он заметил в породе странный блеск. Сначала Уэллс подумал, что это осколок стекла, оставленный кем-то из шахтеров в шутку. Он поддел находку перочинным ножом и...
Это оказался крупнейший алмаз в истории человечества — 3106,75 карата, что эквивалентно 621,35 грамма. Драгоценный камень получил имя собственное — "Куллинан", в честь владельца рудника, сэра Томаса Куллинана. Местные же жители неофициально называли его "Звездой Африки".
Чтобы понять масштаб находки, нужны цифры: обычный обручальный алмаз весит около одного карата. Размер необработанного Куллинана был сопоставим с размером кулака взрослого мужчины — примерно 10×6,5×6 сантиметров.
Для сравнения: знаменитый индийский алмаз Кохинур, столетиями считавшийся одним из величайших сокровищ мира, после огранки весит "всего" 105,6 карата.
Прозрачность и чистота Куллинана поражали ювелиров не меньше, чем размер. Он относился к высочайшему классу качества — практически без включений, идеально прозрачный, с едва уловимым голубоватым оттенком.
Политический подарок
Правительство Трансвааля (британская колония в Южной Африке) решило купить алмаз и подарить его королю Великобритании Эдуарду VII на его 66-й день рождения 9 ноября 1907 года. За формально красивым жестом скрывался холодный расчет. Трансвааль, разоренный Англо-бурской войной всего пятью годами ранее, нуждался в благосклонности Лондона. Поднести королю крупнейший алмаз в истории означало не просто поздравить монарха, но и склонить перед ним голову и таким образом укрепить отношения.
Транспортировка камня в Лондон обросла легендой, достойной экранизации: публично озвучив день перевозки, бутафорский алмаз под усиленной охраной погрузили на пароход и отправили прямиком в Лондон. А настоящий Куллинан в это время ехал обычной почтой в простой картонной коробке. История красочная и часто повторяется в популярных источниках, но историки считают, что она является лишь легендой, которая не отражает реальные события.
Величайшая ювелирная операция века
Разделка такого гигантского и ценного камня была беспрецедентной технической задачей. Огранку доверили амстердамской фирме Asscher Brothers. Ее мастера, передававшие секреты ремесла из поколения в поколение, считались лучшими в мире.
Главный гранильщик Йозеф Ашер несколько месяцев изучал внутреннюю структуру кристалла, определяя оптимальные плоскости раскола. 10 февраля 1908 года он занес специальное стальное лезвие для первого удара по камню. Первая попытка оказалась неудачной — инструмент сломался. Тогда Ашер ударил вновь, уже новым лезвием, и на этот раз успешно — алмаз раскололся точно по задуманной плоскости.
Популярная легенда гласит, будто Ашер после удачного раскола потерял сознание — настолько напряженным был этот момент. Историки считают эту деталь приукрашенной: подготовка растянулась на месяцы, а сам раскол не сводился к одному кинематографичному удару.
Девять чудес из одного камня
Из первоначального гигантского кристалла было выкроено девять крупных бриллиантов и около 96 более мелких камней. Общий вес девяти бриллиантов составил около 1 055 карат — значительная часть первоначальной массы была потеряна при огранке и полировке, что нормально при работе с алмазами.
Куллинан I, также известный как "Большая звезда Африки", весит 530,2 карата. Долгое время он оставался крупнейшим ограненным бриллиантом в мире, пока в 1985 году не был найден и огранен более крупный камень желто-коричневого цвета — "Золотой Юбилей" (англ. Golden Jubilee). Финальная масса этого бриллианта составляет 545,67 карата. Среди бесцветных бриллиантов высочайшего качества Куллинан I по-прежнему остается эталонным. Сегодня он украшает Скипетр Британского монарха, являясь неотъемлемой частью королевских регалий.
Куллинан II, "Малая звезда Африки", весом 317,4 карата, инкрустирован в Императорскую государственную корону Великобритании — ту самую, которую монарх надевает на церемонии открытия парламента.
Остальные семь крупных камней вошли в личную коллекцию британской королевской семьи в виде брошей и подвесок. Их иногда надевают на публичные мероприятия.
Судьба рудника
Рудник "Премьер", в 2003 году переименованный в "Куллинанский Алмазный Рудник" (англ. Cullinan Diamond Mine), работает и сегодня, оставаясь одним из значимых алмазных месторождений мира. В 2009 году здесь был найден алмаз весом 507,55 карата, получивший имя "Наследие Куллинана" (англ. Cullinan Heritage). В 2010 году его продали за 35,3 миллиона долларов.
Геологическая структура месторождения — кимберлитовая трубка вулканического происхождения — продолжает выдавать крупные высококачественные драгоценные камни спустя более века после первой находки.
Тень колониализма
История Куллинана намертво связана с колониальным прошлым. Алмаз добыли на руднике, который на момент находки находился под британским колониальным управлением, установленным силой после серии военных конфликтов. Коренное население Южной Африки, чьими руками велась добыча на руднике, не получило никакой выгоды от находки — камень стал символом британской короны, а не африканского наследия.
В последние десятилетия в Южной Африке периодически поднимаются вопросы об исторической справедливости в отношении подобных находок колониальной эпохи, но они по-прежнему остаются без ответа.
Прямо сейчас посмотрите на свой мизинец — на самый кончик пальца. А теперь представьте, что на нем могло бы уместиться одно из самых умных существ на планете. Творение природы с тремя сердцами, голубой кровью, восемью руками-манипуляторами и интеллектом гораздо более развитым, чем у большинства позвоночных.
Знакомьтесь: осьминог Вольфи (англ. Octopus Wolfi) — самый маленький осьминог на Земле и одно из самых изящных творений эволюции.
Размер не имеет значения
Осьминог Вольфи весит меньше одного грамма. Для сравнения: современная монета номиналом один рубль весит три грамма. Общая длина тела взрослой особи вместе с щупальцами составляет примерно 2,5 сантиметра. Но не дайте размеру себя обмануть. Перед вами не просто "морская букашка", а один из самых совершенных биокомпьютеров на планете.
Внутри этого мини-тела умещается сложнейшая распределенная нервная система из сотен тысяч нейронов. Но самое взрывное — это архитектура этого биологического "процессора". У нас с вами все завязано на центральный сервер — головной мозг. У осьминога Вольфи две трети нервных клеток находятся прямо в щупальцах, которые представляют собой абсолютно независимые вычислительные модули.
Представьте, если бы ваши конечности обладали собственным мышлением. Пока вы читаете этот текст, ваша левая рука вышивает крестиком, правая — играет в шахматы, а ноги, наделенные моторикой не хуже рук, параллельно ремонтируют какой-нибудь сложный прибор.
Мы, возомнив себя венцом творения, на такую многозадачность просто биологически не способны. А крошечный Вольфи благодаря своей распределенной нейросети с легкостью обрабатывает гигантские массивы разной сенсорной информации одновременно и на восьми разных уровнях!
Кремний против плоти
В современном смартфоне около 50 миллиардов транзисторов. Звучит внушительно? Но каждый транзистор — это лишь примитивный переключатель: "ноль" или "единица". А вот каждый нейрон осьминога — это полноценная, гибкая, живая вычислительная станция. По уровню сложности поведения, способности адаптироваться и овладевать новыми навыками этот микроскопический хищник оставляет далеко позади не только продвинутый гаджет, но и многих обитателей Земли, чьи мозги в тысячи раз больше.
Осьминог Вольфи — живое доказательство того, что интеллектуальные возможности определяются не размером мозга, а качеством организации нейронной сети. Простой пример: первый в мире цифровой компьютер ENIAC, представленный 14 февраля 1946 года, весил порядка 30 тонн, а по размеру был сопоставим с просторной трехкомнатной квартирой. Однако его вычислительная мощность была примерно в 30 миллионов раз меньше, чем у бюджетного ноутбука, который годится только для раскладывания пасьянса.
Три сердца и голубая кровь
У осьминогов три сердца. Два прокачивают кровь через жабры, третье — по всему телу. Их кровь голубая. Не метафорически, а буквально голубая, потому что вместо железосодержащего гемоглобина использует гемоцианин на основе меди.
А еще когда осьминоги плавают, то их основное сердце останавливается, что приводит к быстрому утомлению. Поэтому они предпочитают ползать по дну. Но эволюция нашла компромисс, наделив этих головоногих моллюсков реактивной тягой. Осьминог втягивает воду в мантийную полость, а затем резко сокращает мышцы, выбрасывая мощную струю через специальное сопло — воронку. Осьминог буквально превращается в живую торпеду и исчезает из поля зрения хищника.
И микро-гений нашей статьи не стал исключением из правил. Природа, создавая осьминога Вольфи, будто бы экспериментировала с нанотехнологиями, пытаясь проверить, сможет ли она вместить все эти преимущества осьминогов в столь миниатюрный "корпус". И, как мы видим, у нее получилось.
Несмотря на размеры, осьминог Вольфи — хищник. И весьма прожорливый хищник. Его рацион включает крошечных ракообразных, морских червей, мальков рыб и планктон. В процессе охоты его центральный мозг анализирует обстановку, а восемь мини-мозгов в щупальцах непрерывно сканируют окружающее пространство, ощупывая каждую щель и каждый камешек, регистрируя любые вибрации. Когда жертва обнаружена, осьминог молниеносно хватает ее щупальцами, подтягивает ко рту и наносит удар, впрыскивая парализующий яд через острый клюв.
Где искать гения
Осьминог Вольфи живет в Индо-Тихоокеанской области — в теплых водах коралловых рифов от Малайзии до северной Австралии. Найти его сложнее, чем иголку в стоге сена, потому что он мастер прятаться. Большую часть времени осьминог проводит в расщелинах кораллов или закапывается в песок, становясь абсолютно невидимым.
Мастер камуфляжа
Интеллект — не единственный козырь этого малыша. У осьминога Вольфи есть хроматофоры — специальные клетки-пиксели, которые могут мгновенно менять цвет. На теле размером меньше виноградины умещаются тысячи этих биологических пикселей, создающих биодисплей с высочайшим разрешением.
В мгновение ока осьминог Вольфи может стать невидимым на фоне кораллового рифа, слиться с водорослями или замаскироваться под камень. Нейронный сигнал достигает хроматофоров быстрее, чем человек успевает моргнуть, так что маскировка работает запредельно эффективно.
Запрограммированная самоликвидация
А теперь самая грустная и одновременно прекрасная часть истории. Осьминог Вольфи размножается лишь раз в жизни — и это последнее, что он делает на своем недолгом веку (продолжительность жизни 6-12 месяцев).
Самец находит самку и передает ей сперматофоры через специализированное щупальце. После спаривания он умирает в течение нескольких недель — генетически запрограммированная смерть.
Самка же откладывает крошечные яйца размером с маковое зернышко и начинает дежурство. Она перестает питаться, не покидает место кладки ни на секунду и все силы тратит на защиту будущего потомства и постоянную вентиляцию яиц, периодически направляя на них струи воды, обеспечивая поступление растворенного кислорода. Когда из яиц вылупляются малыши, истощенная мать погибает.
Новорожденные осьминожки приходят в этот мир абсолютно одни. Никто не научит их охотиться, прятаться или выживать. Каждый малыш должен заново изобрести искусство быть осьминогом — полагаясь только на инстинкты, записанные в генах.
Это произошло 14 июня 2015 года. Международная сеть автоматических роботизированных телескопов ASAS-SN, предназначенная для непрерывного мониторинга всей видимой небесной сферы, зафиксировала в созвездии Индейца вспышку чудовищной яркости.
Нечто, получившее обозначение ASASSN-15lh, вспыхнуло так ярко, что с лихвой затмило свою родительскую галактику — целиком, с миллиардами звезд. При подсчете были получены невообразимые цифры: в пике светимость превосходила светимость нашего Солнца примерно в 570 миллиардов раз. Для сравнения: светимость Млечного Пути превосходит солнечную "всего" в 20 миллиардов раз.
В январе 2016 года команда ученых, которую возглавил профессор Субо Донг из Института астрономии и астрофизики имени Кавли при Пекинском университете, опубликовала в журнале Science исследование, в котором событие ASASSN-15lh было названо "самой яркой сверхновой в истории наблюдений". Однако вскоре начались сомнения, и уже через несколько месяцев было опубликовано несколько исследований, опровергающих вывод команды Донга.
Но обо всем по порядку.
Дешевая, но эффективная система
ASAS-SN — это сеть небольших роботизированных телескопов с диаметром зеркал всего 14 сантиметров, расположенных в разных точках Земли. Их задача проста и грандиозна одновременно: каждую ночь сканировать все доступное небо в поисках малейших изменений яркости. Сверхновые, вспышки в ядрах галактик, переменные звезды — любое событие, нарушающее привычный покой ночного неба.
Система работает автоматически. Камеры снимают один и тот же участок неба несколько раз за ночь, а алгоритмы сравнивают кадры в поисках новых ярких точек. Если изменения выявлены, то астрономы тут же получают уведомление и начинают наблюдения с помощью больших наземных и космических телескопов, доступных в тот момент. Именно так нашли ASASSN-15lh: на снимках участка неба появилась яркая точка там, где раньше была лишь едва заметная тусклая галактика, удаленная примерно на 3,8 миллиарда световых лет от нас.
Почему решили, что это сверхновая
Изначально все указывало на сверхяркую сверхновую типа SLSN-I — очень редкий класс взрывов массивных звезд, светимость которых в десятки раз ярче обычных сверхновых. Событие ASASSN-15lh демонстрировало запредельную светимость, спектр без водорода, плавный рост яркости, который достиг пика примерно через 30 дней, а затем начал медленно угасать. Все это в общем-то ничем не отличалось от поведения известных сверхярких сверхновых. Вот только мощность была несоизмеримо больше.
И эту аномалию команда Донга связала с тем, что в центре взрыва родился магнетар — быстро вращающаяся нейтронная звезда с невероятно сильным магнитным полем. Вращаясь, магнетар теряет энергию и подсвечивает выброшенную взрывом оболочку изнутри, подобно гигантской космической лампочке внутри расширяющегося газопылевого облака. Этот механизм объяснял и долгое свечение, и невероятную яркость. Но ученые признали, что это, по сути, костыль. Гипотеза звучала складно, однако реальные концы с концами в ней не сходились.
Фундамент гипотезы дал трещины
Сверхяркие сверхновые достигают пика и за несколько недель-месяцев стремительно тускнеют. Событие ASASSN-15lh падало в яркости гораздо медленнее и даже на какое-то время зависло на максимальном уровне светимости. Кроме того, спектр тоже был странным — линии оказались слишком широкими, а скорости выброса вещества казались аномально высокими. Проще говоря, при внимательном рассмотрении событие ASASSN-15lh не вписывалось в рамки сверхяркой сверхновой.
И еще одна любопытнейшая деталь, которая настораживала с самого начала: местоположение. Большинство сверхярких сверхновых взрываются в карликовых галактиках с низкой металличностью и активным звездообразованием — там рождаются очень массивные и горячие звезды, которые, проживая очень короткую — по астрономическим меркам — жизнь, становятся кандидатами на такой взрыв. Событие ASASSN-15lh было зафиксировано в крупной, старой галактике. И самое важное: объект располагался точно в центре галактики. Не на краю, не в спиральном рукаве, а в ядре — там, где обычно прячется сверхмассивная черная дыра.
Дубль два
В конце 2016 — начале 2017 года уже погасший было объект неожиданно вспыхнул снова. Яркость выросла примерно на 10%. Не секрет, что сверхновые так себя не ведут, ибо гибель звезды — одноразовое событие. Можно наблюдать, как оболочка сброшенного вещества расширяется и остывает, как взаимодействует с окружением, но взрыв происходит один раз. Так что данное событие стало весомым аргументом в руках тех, кто изначально сомневался в верности интерпретации данных команды Донга.
Несколько международных команд ученых независимо друг от друга предложили радикально иное объяснение: событие приливного разрушения (англ. Tidal Disruption Event, TDE). Это принципиально иной тип катастрофы, инициатором которого является не звезда, а черная дыра.
Представьте звезду, которая однажды подлетела слишком близко к сверхмассивной черной дыре массой в миллионы или даже миллиарды солнечных. Пересекая так называемый радиус приливного разрушения, светило сталкивается с настолько сильным гравитационным градиентом, что ее буквально разрывает на части. Та сторона звезды, что находится ближе к черной дыре, испытывает притяжение во много раз сильнее, чем противоположная — и звезда начинает растягиваться.
Часть вещества, что падает в черную дыру, попадает сначала в аккреционный диск, раскручивается и разогревается до миллионов градусов, излучая в рентгеновском, ультрафиолетовом и видимом диапазонах. Это может продолжаться месяцы и годы, постепенно затухая по мере того, как вещество поглощается черной дырой.
TDE — редкое явление. В типичной галактике такая "гравитационная мясорубка" разрывает звезду в клочья примерно раз в 10–100 тысяч лет. В наблюдаемой Вселенной около двух триллионов галактик, а астрономы наблюдали лишь несколько десятков событий такого рода, и большинство из них были относительно тусклыми. Так что если ASASSN-15lh действительно является TDE, то перед нами несравненный рекордсмен.
Весомые аргументы
Команды астрофизиков во главе с Йоргосом Лелудасом и Питером Брауном провели детальный анализ спектра, кривой блеска и положения объекта. Локация в самом центре галактики, где находится сверхмассивная черная дыра массой примерно 100 миллионов масс Солнца, перестала быть просто совпадением. Изменения в спектре выдали характерные признаки именно аккреционного диска, а не остывающей оболочки сверхновой.
Все, абсолютно все указывало на то, что перед нами TDE — но только при одном условии: черная дыра должна вращаться очень быстро. Вращение черной дыры напрямую определяет, сколько энергии высвободится при поглощении материи. И чтобы объяснить колоссальную светимость события ASASSN-15lh, сверхмассивная черная дыра, разорвавшая звезду, должна вращаться практически с максимально возможной скоростью.
Кстати, повторная вспышка тоже вписывается в эту картину: вещество падает в черную дыру неравномерно, образуя в аккреционном диске сгустки, которые время от времени приводят к всплескам излучения. Это нормальное поведение в случае с TDE, но нетипичное для сверхновой.
Спор не закончен
Дебаты продолжаются до сих пор. Некоторые астрономы по-прежнему считают, что ASASSN-15lh — экзотическая сверхновая. Спектр на ранних стадиях, по их мнению, больше похож на взрыв звезды, чем на приливное разрушение. Эволюция цвета объекта сначала была типичной для сверхярких сверхновых — от синего к красному, хотя позже появились аномалии. А повторная вспышка, что была зафиксирована в конце 2016 — начале 2017 года, может быть связана со спецификой взаимодействия сброшенной оболочки с окружающим веществом.
Есть и еще один аргумент: даже для TDE ASASSN-15lh — слишком яркое событие. Чтобы получить такую светимость, нужны крайне специфические условия: экстремальная скорость вращения черной дыры, очень массивная исходная звезда и, вероятно, узкий релятивистский джет, направленный почти точно на нас в момент наблюдения с помощью системы ASAS-SN. Все это делает сценарий маловероятным, но не невозможным.
Если ASASSN-15lh однажды вновь вспыхнет, это станет железобетонным аргументом в пользу TDE-гипотезы. А пока остается лишь ждать и наблюдать.
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.
