Вселенная внутри нас: что общего у камней, планет и людей - Нил Шубин

Эдуард Зюсс (1831–1914) родился в Лондоне. Позднее его семья переехала в Вену. Там Зюсс занялся геологией. Он успешно учился, стал профессором и членом городского совета Вены. На этом посту он использовал свои познания в геологии на пользу обществу — организовал строительство водопровода для подачи в город чистой воды с гор. Возможно, тем самым он спас от тифа множество людей, поскольку прежде вспышки заболевания случались здесь регулярно.

Свое мнение о важности изучения горных пород Зюсс высказал в 1903 году на международном конгрессе по геологии. Он так описывал работу геолога: «Камень, по которому ударяет его молоток, — ближайший кусочек планеты… История этого камня — отрывок истории планеты, а… сама история планеты — лишь очень малая часть истории огромного, удивительного и постоянно изменяющегося Космоса». Для Зюсса каждый камень, если его правильно рассматривать, может открыть окошко в огромный мир, простирающийся бесконечно далеко во времени и в пространстве.

Если придерживаться такой философии, то камни и окаменелости приобретают иной смысл. Примерно за десять лет до строительства водопровода Зюсс заинтересовался странным ископаемым растением, листья которого напоминают коровий язык. Это растение, названное глоссоптерисом (Glossopteris; от лат. «язык» и «папоротник»), представляло собой настоящую загадку.

Глоссоптерис

Как часто бывает, целое растение практически никогда не сохраняется в виде окаменелостей, поэтому о его внешнем виде приходится судить по отдельным фрагментам листьев, веток, корней и стволов. Это занятие напоминает составление трехмерного пазла из неполного набора фрагментов. Во времена Зюсса уже было понятно, что глоссоптерис — странное растение: у него была мягкая древесина, что делало его похожим на хвойное растение или папоротник, и при этом он обладал органами с семенами. Если судить по отдельным фрагментам, глоссоптерис мог достигать тридцатиметровой высоты и имел заостренную форму, почти как новогодняя елка.

Зюсс обратил внимание, что странность этого растения заключается не в строении листьев, а в том, в каких камнях оно встречается. Горные породы, содержащие отпечатки глоссоптериса, были обнаружены во многих местах в Южной Афри

ке и Индии, а также в Австралии и Южной Америке. Для Зюсса

это означало следующее: в отдаленном прошлом, пока океан

не поднялся, эти континенты были единым целым.

С глоссоптерисом связано как открытие, так и трагедия. В 1912 году Роберт Ф. Скотт с четырьмя спутниками предпринял попытку добраться до Южного полюса, но, придя туда, обнаружил, что норвежская экспедиция Руаля Амундсена на несколько месяцев опередила его. Фотографии передают состояние людей. Они ослаблены долгим переходом, а на их лицах отражаются усталость и разочарование — они сняты на фоне флага и палаток, установленных норвежской экспедицией. В дневниках Скотта описаны трудности обратного пути: им приходилось тянуть тяжелые сани. Они теряли последние силы, пытаясь дотащить тяжелый груз. Роберт Скотт, Генри Бауэрс и Эдвард Уилсон умерли в своей палатке в марте 1912 года. Их тела были найдены через восемь месяцев, когда кончилась зима. Рядом с телами лежал груз камней и окаменелостей весом пятнадцать килограммов. Когда эти образцы были доставлены в Британский музей, важность находки подтвердилась. В сотне миль от Южного полюса, в основании ледника Бирдмора экспедиция обнаружила глоссоптерис. Зюсс не знал об этом, но этот факт означает, что Антарктида тоже была частью большого южного континента.

Беспокойным немецким метеорологом Альфредом Л. Вегенером двигали две страсти: он желал изучить погоду над ледниковым щитом Гренландии и географию Земли. Он начал карьеру в 1911 году в составе одной из первых научных экспедиций в Гренландии[3], во время которой пересек пешком весь ледник.

Там же, на острове, он и погиб в 1930 году, спеша на помощь коллегам.

Альфред Вегенер в своей стихии

Вегенер предположил, что континенты когда-то были объединены в гигантский суперконтинент. После он раскололся, и континенты разошлись, образовав океаны и береговые линии, которые мы видим сегодня. Первая трещина, очевидно, прошла между северной и южной частями суперконтинента. Южная часть включала нынешние Африку, Южную Америку, Австралию, Индию и Антарктиду.

Это предположение позволило ответить на многие вопросы. Чем объяснить сходство растительности южных континентов?

Тем, что раньше они были частью единого целого. Откуда взялись ледники в экваториальной Индии? Индия не всегда была на экваторе: со временем она переместилась со своего прежнего места, которое находилось ближе к полюсу. Почему береговые очертания материков так подходят друг к другу? Потому что миллионы лет назад они были одним континентом.

Какова же была реакция на эту грандиозную объединяющую идею Вегенера? Геологи, работавшие на южных континентах и в Европе, знакомые с распределением глоссоптериса и сходством геологических структур Африки, Индии и Южной Америки, отнеслись к гипотезе Вегенера благосклонно. Североамериканцы смотрели на этот вопрос совершенно иначе. Один из моих предшественников в Чикагском университете в 1920 году так прокомментировал состояние дел: «Гипотеза Вегенера в целом весьма смела — в том смысле, что она достаточно вольно обращается с нашей планетой и в гораздо меньшей степени связана ограничениями и неудобными фактами, чем альтернативные теории».

Критики Вегенера признавали, что береговые линии континентов складываются, как фрагменты пазла, но считали это сходство скорее случайным. Они не представляли себе, какая сила могла бы привести в движение континенты. Могли ли континенты бороздить океаническую кору, подобно ледоколу, продирающемуся сквозь ледовые поля? Никакие научные данные не могли этого подтвердить. Все, что было известно о структуре океанического дна, скорее говорило об обратном: дно океана казалось одним из самых спокойных и невыразительных мест на планете.

Конечно, большая часть планеты в начале XX века все еще оставалась неизученной. Примерно 70 % поверхности Земли скрыто океаном, и во времена Вегенера мы больше знали об обращенной к нам стороне Луны, чем о поверхности Земли.

На больших глубинах

День 7 декабря 1941 года, когда японцы напали на Перл-Харбор, стал поворотным моментом в изучении устройства нашей планеты. Молодой геолог из Принстона Гарри Гесс был призван на военную службу. Он был моряком и поэтому 8 декабря прибыл в Нью-Йорк для прохождения службы на флоте. В штабе на Черчстрит его спросили, знает ли он что-нибудь о широте и долготе. Те, кто принимал его на службу, не подозревали, что за годы до этого Гесс участвовал в экспедициях, занимавшихся составлением карт океанического дна. По-видимому, ответ Гесса всех удовлетворил, поскольку его назначили старшим помощником капитана судна «Кейп Джонсон» — грузового корабля, в военное время перевозившего войска. Корабль отправился на юг Тихого океана и участвовал в битвах за Гуам и Иводзиму. Геолог Гесс все это время не забывал и о другой задаче, которую он сам поставил перед собой.

На борту было устройство, называемое эхолотом: простой радар, измеряющий глубину океана. Теперь существуют портативные версии таких приборов (например, рыбацкий эхолот), но во время войны это был прибор размером с небольшой холодильник, который был прицеплен позади корабля. Гесс нашел хороший способ заниматься наукой на войне: он просто оставлял эхолот работать, пока «Кейп Джонсон» занимался своими военными делами.

Это недорого обошлось дядюшке Сэму, зато оказало серьезное влияние на Гесса. На дне океана он обнаружил несколько невысоких гор с плоским верхом. Эти подводные плато сослужили науке службу через пятнадцать лет после войны, когда Гесс узнал о работе другого человека, жизнь которого также изменилась после Перл-Харбора.

В конце 30-х годов Мэри Тарп поступила в Университет Огайо в городе Атенс. Она не собиралась становиться геологом.

Гарри Гесс

Ее влекла обычная женская карьера медсестры или учительницы. Но ничего не получилось. Она боялась вида крови и поэтому оставила курсы медсестер, чтобы заняться преподаванием. Но и эта работа не слишком ее привлекала. Ее час пробил после 7 декабря, когда миллионы мужчин покинули свои рабочие места и ушли на войну. Геологический факультет Мичиганского университета нарушил давно сложившуюся традицию и стал приглашать на учебу девушек. Геология показалась Мэри ничем не хуже других наук, и она начала изучать Землю.

В конце 40-х годов, получив ученую степень, Мэри Тарп отправилась в Нью-Йорк на поиски работы. Ее первое место службы — в отделе палеонтологии Американского музея естественной истории — не обещало ничего заманчивого. Когда она поинтересовалась возможностью стать препаратором, готовящим образцы окаменелостей для анализа и демонстрации, ей сообщили, что на поиски и извлечение окаменелостей в горных породах уходит до двух лет. Позднее Тарп рассказывала, что «не могла себе представить, что можно столько времени тратить на подобные вещи». Палеонтология проиграла, но геология выиграла: Тарп отправилась в Колумбийский университет на встречу с руководителем главной геологической группы университета Морисом Эвингом по прозвищу Док.