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

Шубин Нил

Ньюэлл озвучил мнение небольшой группы, призывавшей признать реальность глобальных катаклизмов, о которых Филлипс и Кювье говорили более ста лет назад. Реакция была такой же: его работу проигнорировали. Доказательства изменения хода истории в прошлом не могли поколебать господствовавшую более ста лет теорию. Та же судьба постигла идею континентального дрейфа: рисунок континентов был очевиден, но из-за отсутствия механизма, объяснявшего их движение, многие не могли согласиться с реальностью последнего. То же и с идеей катастроф. Какие механизмы могут объяснить эти глобальные изменения?

В конце 70-х годов XX века Уолтер Альварес, геолог из Беркли, изучал в Италии породы, возраст

которых составляет около шестидесяти пяти миллионов лет. Известно, что именно в это время (меловой период) исчезли динозавры. Альваресу, весьма аккуратному и внимательному полевому геологу, удалось отождествить момент окончания мелового периода с одним тонким прослоем глины. Ниже лежали слои, содержавшие окаменелые остатки динозавров, морских пресмыкающихся и других животных. Выше никого из этих существ уже не было. Альварес задался вопросом: насколько быстро исчезли эти существа? Он считал, что ответ на вопрос содержится в этом слое глины. Может быть, анализ ее химического состава позволит оценить скорость его образования?

Уолтер Альварес обратился с этим вопросом к своему отцу, Луису Альваресу, лауреату Нобелевской премии по физике, также работавшему в Беркли. Альварес-старший живо интересовался разными научными проблемами и стремился применить свои знания в области физики элементарных частиц. В то время, когда сын обратился к нему с вопросом, он изобретал способ поиска сокровищ в египетских пирамидах.

Уолтер и Луис Альваресы решили с высокой точностью измерить содержание некоторых химических элементов в геологических слоях. Одним из интересных элементов является иридий: он редко встречается на Земле, но гораздо чаще в некоторых астероидах и метеоритах. Если метеориты бомбардируют Землю с постоянной частотой, содержание иридия в пластах может служить геологическими часами. Содержание иридия в минералах исчисляется в частях на миллиард. К счастью, Альварес-старший был связан с научной группой, знакомой с работой такого рода, и имел доступ к приборам Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, способным осуществить очень точные измерения.

Уолтера и его отца ждал большой сюрприз, потому что иридий, практически отсутствовавший в большинстве слоев, в очень высокой концентрации обнаружился в данном слое глины. Стало понятно, что астероиды не падают на Землю с постоянной частотой. Время от времени происходят падения очень крупных тел. В данном случае речь шла о падении одного гигантского астероида. Всплеск содержания иридия в точности соответствовал геологическому слою, в котором отразилась одна из величайших катастроф в истории.

Затем Луис Альварес предложил возможный механизм вымираний. В результате падения на Землю крупного астероида в атмосферу выбрасывается такое количество пыли, что она закрывает Солнце и приводит к гибели растительности. Эффект распространяется по пищевым цепям и вызывает повсеместную гибель животных. Стало возможным не только представить себе механизм глобальной катастрофы, но и проследить ее влияние на жизнь путем детального изучения геологических слоев. Увлекательность научного поиска в том и состоит, чтобы придумать идею, справедливость которой определяется верностью сделанных на ее основе предсказаний, а для их проверки вам приходится исследовать новые места, открывать новые объекты и анализировать новые данные.

Метеоритная теория не просто рассказывает о камнях, падающих из космоса: она заставляет иначе взглянуть на саму идею глобальных катастроф. Впервые с тех пор, как человек задумался о природе гор, живых существ и окаменелостей, мы получили возможность не только представить себе механизм глобального катаклизма, но и реконструировать его воздействие на биосферу. Создание метеоритной теории вернуло в повестку дня вопрос о роли катаклизмов в истории. Теперь идеи таких ученых, как Филлипс, Кювье и Ньюэлл, уже не воспринимаются

как чудачество. Мы больше не задаем себе вопрос, возможны ли катастрофы, а пытаемся определить их последствия.

Лотерея?

В конце 60-х годов молодой человек по имени Томас Шопф задался целью изменить наше восприятие прошлого, не слишком беспокоясь, что это кому-то может не понравиться. Он видел, что очень многие палеонтологи работают с одной небольшой группой животных, относящихся к строго ограниченному небольшому отрезку времени. Вся палеонтология представляла собой набор разрозненных исследований. Но если мы хотим ответить на глобальные вопросы, подход следовало изменить. Стивен Джей Гулд однажды заметил, что Шопф желал «спасти палеонтологию», введя в нее математическую точность.

Понимал это Шопф или нет, но он пытался вернуться к идеям Джона Филлипса. «Что еще мы можем с этим сделать?» — с такими словами Шопф обратился к необычной аудитории. Он пригласил нескольких крупнейших палеонтологов в Вудсхоулский океанографический институт на полуострове КейпКод. Когда они приехали, то обнаружили на столах тома «Основ палеонтологии беспозвоночных». Им предстояло продолжить дело, начатое Ньюэллом. Самые выдающиеся умы, вооруженные самым полным описанием всех известных окаменелостей, на три дня закрылись в кабинете института на берегу океана. Из этого могло получиться нечто фантастическое. Вообще говоря, вся эта история несколько напоминала роман Агаты Кристи.

Каков же был результат организованного Шопфом трехдневного столкновения всех собранных к тому времени палеонтологических данных с несколькими лучшими умами? Присутствовавший там коллега Шопфа из Чикаго так описал результат: «Мы не сдвинулись с места. Абсолютный ноль». К счастью, в последний день Стивен Джей Гулд привел одного из своих студентов. Этого компьютерного гения звали Джек Сепкоски, и он только что окончил университет Нотр-Дам в штате Индиана.

Не сохранилось свидетельств о том, что говорил или делал юный Сепкоски на собрании. Однако после собрания Гулд поручил ему представить «Основы палеонтологии» и результаты различных палеонтологических исследований в виде базы данных, в которой для каждой группы окаменелостей были бы точно указаны интервалы геологической временной шкалы, к которым эта группа приурочена. Это было в 1972 году. Сепкоски принялся за работу и стал понемногу компилировать данные. Его база данных росла и росла. Он продолжал начатое дело, даже когда сам стал профессором Чикагского университета. Спустя десять лет после встречи в Океанографическом институте первая пригодная для использования палеонтологическая база данных была готова.

Я был тогда студентом и хорошо помню, что база Сепкоски стала главным предметом обсуждения среди палеонтологов. При учете всей имевшейся информации выяснилось, что развитие жизни на Земле ни в коем случае нельзя считать случайным. Ранний период развития животного мира сопровождался очень быстрым расширением разнообразия с последующим выходом на некое плато. Со временем число видов животных то слегка увеличивалось, то уменьшалось; при этом можно выделить пять временных интервалов, когда количество видов сокращалось катастрофически. Самый известный эпизод — тогда погибли все динозавры — произошел примерно шестьдесят пять миллионов лет назад (так называемое массовое вымирание на рубеже мелового и палеогенового периодов). Вместе с динозаврами исчезли морские и летающие пресмыкающиеся, аммониты, сотни менее известных существ. Другие эпизоды массового вымирания случились 375 и 200 миллионов лет назад. Картина во всех случаях примерно одна и та же: множество видов во всем мире в какой-то момент одновременно исчезают. Один такой эпизод чуть было не закончился полным исчезновением жизни на Земле: двести пятьдесят миллионов лет назад погибло 90 % видов морских существ.