Что скрывает атмосфера, или Как возник воздух…

Кин Сэм

Однако в остальном геологи не пришли к единому мнению. В частности, наблюдались серьезные разногласия по поводу того, что стало непосредственной причиной выделения газа. Некоторые считали, что весь газ был выброшен единовременно (и сравнивали Ньос с вулканом Сент-Хеленс в миниатюре). Другие утверждали, что извержение тут ни при чем, а углекислый газ накапливался на дне озера на протяжении столетий, потихоньку выделяясь из жерла. Под тяжестью воды газ оставался на глубине, пока оползень или ливневые дожди не потревожили озеро, позволив газу выйти на поверхность. Были и такие, кто соглашался с тем, что углекислый газ накапливался на дне длительное время, но не принимали идею внешнего стимула. Они предполагали, что газовый пузырь просто разросся до такого размера, что слой воды больше не смог его

удержать, и в тот проклятый день газ вышел наружу без какого-либо воздействия извне, как пузырьки из бокала шампанского.

Интересно, что факты могли подтвердить обе версии – и постепенное накопление газа, и его единовременный выброс. Некоторые пережившие катастрофу люди вспоминали, что до того, как потерять сознание, они почувствовали запах тухлых яиц или пороха, характерный для извержения вулкана. При этом не было никаких свидетельств недавнего оползня или изменений погоды, которые могли бы потревожить дно озера. Добавить к этому, что при выбросе газа произошло выделение тепла: температура воды в озере сразу после катастрофы выросла с 23 до 30 ^oC и продержалась на таком уровне несколько недель. Сейсмограф, находящийся в сотне километров от озера, не зафиксировал в тот день никакой геологической активности, что отвергало версию извержения. А совершенно искренние свидетельства людей, выживших в катастрофе, кажутся сомнительными, поскольку отравление CO₂ может вызывать помутнение сознания. Некоторые ученые предположили, что отравление углекислым газом сопровождается обонятельными галлюцинациями. К тому же люди могли заговорить о запахе газа под влиянием тех вопросов, которые им задавали спасатели.

В конечном счете два лагеря ученых сформировались по национальному признаку: французы, итальянцы и швейцарцы поддерживали версию извержения вулкана, тогда как американцы, немцы и японцы – версию постепенного накопления газа. Один обозреватель сожалел, что «неспециалистам не остается ничего, кроме как поддерживать одну или другую сторону по национальному признаку». (Я должен заметить, что сегодня большинство экспертов склоняются к идее постепенного накопления газа, но поскольку я американец, мне могут возразить.)

Эти пререкания не только выставили ученых в глупом виде, но и мешали решению проблемы безопасности в регионе. В случае нового землетрясения деревни вокруг озера вновь пострадают в большей или меньшей степени, поскольку ученые не в состоянии не только предотвратить, но и предсказать извержение. А вот остановить медленное накопление углекислого газа, особенно если оно продолжается годами, теоретически возможно.

Вероятно, именно по этой причине (по крайней мере, есть хоть какая-то надежда на спасение) жители Камеруна склонились к версии накопления газа и на протяжении последних двадцати лет пытались «разрядить» «взрывающееся озеро». Сначала власти обсуждали возможные варианты осуществления этого плана, включая сброс бомбы. В конце концов было решено соорудить на поверхности озера плоты и спустить ко дну полиэтиленовую трубу длиной 200 м, чтобы выпускать газ. Это впечатляющее зрелище: иногда в воздух взметается струя воды высотой до 50 м. До сих пор никто не знает, будет ли от этого какой-то толк. Ужасно, но нельзя исключить, что подобная деятельность может спровоцировать новый выброс газа. Даже сегодня ученые не советуют туристам задерживаться у озера Ньос, чтобы не стать жертвой какой-нибудь дьявольщины*.

Люди, пережившие катастрофу, до сих пор замечают повсюду ее следы. Вода со дна озера дает начало нескольким источникам в этих местах, и рядом с ними часто находят трупы мышей или ястребов, задохнувшихся в результате внезапного выброса углекислого газа. Местные жители уверяют, что призраки погибших все еще бродят по краю озера; один человек говорил, что слышал, как они разговаривают.

Он не сказал, что именно они говорят, но их смерть и воспоминания о том, что произошло тем августовским вечером, являются для нас поводом задуматься об очень важных вещах. Эта катастрофа продемонстрировала людям, что происходило на Земле в далеком прошлом, когда гигантские пузыри ядовитых газов постоянно поднимались на поверхность и со сверхъестественной силой изменяли неустойчивый пейзаж.

Главное, о чем поведала нам катастрофа на озере Ньос, это что только невероятная удача позволила Земле выбраться из состояния гадейской эпохи.

Так как же старая ядовитая атмосфера уступила место пригодному для жизни и дыхания воздуху, который окружает нас теперь? Это произошло в результате действия нескольких факторов, но в значительной степени благодаря появлению важного для истории планеты газа – азота.

Глава вторая

Дьявол в воздухе

Азот (N₂) в настоящее время составляет 78 % воздуха (780 000 ppm); при каждом вдохе мы поглощаем девять секстиллионов молекул азота

Аммиак (NH₃) сейчас содержится в воздухе в концентрации 0,00001 ppm; при каждом вдохе мы поглощаем 100 млрд молекул

На протяжении нескольких сотен миллионов лет после рождения Земля оставалась весьма негостеприимной планетой. Даже если бы вам удалось найти место, где не поджаривало пятки, дышать извергавшимися из жерл вулканов газами было невозможно. Но те самые вулканы, которые в краткосрочном плане создали вокруг себя ядовитую среду, в конечном счете насытили воздух азотсодержащими газами.

Тело человека на 93 % состоит из трех элементов: кислорода, водорода и углерода, – и примерно то же самое можно сказать обо всех остальных живых существах. Кроме того, клеткам нужны десятки других элементов, включая такие необычные, как молибден. Большую часть этих элементов животные и растения добывают из окружающей среды.

Азот представляет собой важное исключение. Это четвертый по количеству элемент в составе человеческого тела: на его долю приходится около 3 % массы тела. Кроме того, это самый распространенный элемент в составе воздуха: четыре из пяти вдыхаемых нами молекул – это молекулы азота. Поэтому, казалось бы, проще простого включить азот в состав наших клеток. Однако это далеко не так. Несмотря на изобилие азота в атмосфере, многие живые существа вынуждены драться даже за крохи этого элемента. Дело в том, что клетки большинства живых существ, включая человека, не усваивают газообразный азот. Сначала его нужно перевести в другую форму. Но на протяжении первых миллиардов лет в истории Земли этим умением могли похвастаться лишь некоторые весьма специфические микробы.

Наконец, в начале XX в. Homo sapiens стал первым организмом немикробного происхождения, научившимся связывать азот. Благодарить за это следует двух человек: оба были немцами, оба работали в химической промышленности. Оба были признаны национальными героями и награждены Нобелевской премией. А потом обоих заклеймили как военных преступников. И хотя многие их ненавидели, эти два человека придумали способ включать элемент под номером 7 из воздуха в наши тела. Историю воздуха невозможно рассказать, не рассказав о химическом таланте Фрица Габера и Карла Боша.

Химик Фриц Габер – одна из самых противоречивых фигур в истории науки

Эта история начиналась трудно. Фриц Габер родился в Германии в 1868 г. в еврейской семье из среднего класса. Несмотря на очевидный талант ученого, в молодости он работал в промышленности, причем занимался самыми разными вещами – от производства красителей и спирта до получения целлюлозы и патоки – и нигде особенно не выделялся. В 1905 г. одна австрийская компания попросила Габера (на тот момент уже лысеющего джентльмена с усиками и в пенсне) найти способ производства аммиака (NH₃).