Занимательное углеродоведение
В представлении обычного человека геология — очень скучная наука, ее единственная задача — поиск полезных ископаемых, а ее герой — человек с молотком и лопатой, бродящий по самым дальним окраинам ойкумены. В геологии нет яркого блеска и ошеломляющего богатства космических программ, которые постоянно на слуху и оперируют суммами в миллионы и миллиарды долларов. Это и не физика, где таинственные частицы ловят в грандиозных аппаратах. Только молоток, лопата и рюкзак (и грязь). Книга Роберта Хейзена «Симфония № 6» убедительно ломает этот стереотип.
В начале 2007 года минералог Хейзен выступил с небольшой лекцией в очень престижном клубе Century Association, где собираются крупные меценаты. Он рассказывал о происхождении жизни, которая, по его гипотезе, возникла на поверхностях минералов в глубинах насыщенных углеродом древних океанов. Подобно многим приглашенным, Хейзен рассчитывал получить грант для своих исследований — впрочем, без особых надежд. Три месяца спустя ему перезвонили из фонда и предложили спонсировать программу изучения океанического происхождения жизни. Сумму назвали огромную: от 7 до 10 миллионов долларов ежегодно на срок около десяти лет. «Единица с восемью нулями парализовала мой мозг», — вспоминает Хейзен. Он ответил, что такая солидная поддержка позволит осуществить более грандиозный проект — исследование истории и значения углерода в целом на нашей планете.
Так появился мультидисциплинарный проект под названием Обсерватория глубинного углерода (Deep Carbon Observatory). За десять лет в нем приняло участие более тысячи ученых из пятидесяти стран, которые с разных сторон подходили к исследованию углерода — главного «элемента жизни». Подоспели и другие гранты, общий бюджет проекта составил около полумиллиарда долларов. Для исследования использовали суперкомпьютеры, лазеры, новаторские установки, «алмазные наковальни» (без молотка тоже не обошлось). Обсерватория глубинного углерода стала одним из самых грандиозных научных проектов в истории. Финансовые масштабы, более привычные для космических программ, позволили многое узнать об углероде: не только про возникновение жизни, но и про его появление, циркуляцию в системе Земли и многое, многое другое.
Хейзен не только хороший организатор и минералог, но и талантливый писатель. Было бы странно, если бы грандиозный проект не получил отражение в виде книги.
«Симфония № 6» необычна: она построена по музыкальным законам. Это вызвано не только стремлением к оригинальности, но и огромным количеством информации, которую сложно изложить при стандартном линейном подходе. И книга в самом деле напоминает крупное музыкальное произведение, где составляющие крепко связаны воедино, хотя по отдельности выглядят довольно пестро и разнообразно.
Фраза «эта книга про углерод» ничего не объясняет. Нужно подробнее рассказать о ее содержании. В книге четыре части («Земля», «Воздух», «Огонь», «Вода») и общий финал.
Первая часть рассказывает о возникновении углерода. Здесь, как и во всей книге, немало важных свежих сведений. Почти весь углерод появился в недрах звезд, но не весь. Часть углерода, в том числе в наших телах, сформировалась еще при Большом взрыве, о чем стало известно буквально несколько лет назад. В этой же части говорится про эволюцию и экологию минералов, загадки строения земных недр, а также про «минералогию больших данных» — анализ всех минеральных видов на планете с учетом местонахождений.
Вторая часть — про состав и развитие земной атмосферы и место углекислого газа, а также про земной цикл углерода, который в составе базальтов и горных пород постоянно уходит вглубь Земли, чтобы потом вернуться обратно через вулканы. И пока остаются непонятными объемы того, что уходит и что возвращается. Изучение этого вопроса стало одним из краеугольных камней работы Обсерватории, что приобрело особенное звучание в свете глобального потепления.
Третья часть, наиболее беглая, о самых примечательных материалах из углерода: от сухого льда до костного суперклея и нанокрасок для волос, помогающих охлаждать голову в летнюю жару.
Четвертая — история жизни на Земле, которая, как известно, основана на углероде. В четвертой части тоже хватает интересных и свежих наблюдений. Ученые Обсерватории, например, показали, что первая жизнь могла возникнуть не только на дне океана или в поверхностных водах, прошитых молниями, но и в глубоких недрах планеты, которые отличаются экстремальными температурами и давлением. Главную роль в появлении жизни (любимая идея Хейзена) играли поверхности кристаллов, помогавшие молекулам структурироваться в первые живые структуры. Здесь же отличный рассказ про малоизвестную биосферу бактерий, живущих на глубине до трех (может, и больше) километров и питающихся с помощью радиоактивного распада урана. Четвертая часть заканчивается важным философским рассуждением о химической структуре всего мира, где атомы углерода циркулируют по планете, становясь частью то атмосферы, то океана, то мной, то вами.
Все эти алмазы, тектоника, разнообразие минералов, эволюция скелетов и жизни увязывается в единое полотно, в самом деле похожее на музыкальное. Недаром Хейзен занимается музыкой и играет в оркестре на духовых инструментах.
Груда сведений из разных областей не должна пугать: всё крепко сбито единой темой, как в оркестре сливаются в одно целое звуки барабана, скрипки, гобоя. И эта композиция получилась не только важной, но и красивой.
Один из главных персонажей книги — состоящий из углерода алмаз, выкованный при экстремальных температурах и давлении в глубоких недрах Земли. Хейзен подробно рассказывает об уникальных редких алмазах гигантского размера, которые образовались гораздо глубже всех остальных. Эти алмазы росли на глубине сотен километров. На фото — алмаз «Созвездие» (изображение с сайта reenaahluwalia.com)