Нил Шубин - Вселенная внутри нас: что общего у камней, планет и людей
Концепция постепенного изменения объясняла образование каньонов, коралловых рифов и береговой линии. Современные процессы не только позволяют объяснить историю Земли, но и указывают, что большинство изменений в живой и неживой природе должны быть медленными. Посмотрите на современную планету: вы не сможете представить, а уж тем более увидеть, никаких признаков глобальных катаклизмов, сформировавших жизнь.
Теории катастроф, как те, что были выдвинуты Филлипсом и Кювье, считались странной причудой. Филлипс продолжал работать, но к моменту его смерти (в результате падения с лестницы в оксфордском колледже Олл-Соулз) в 1874 году идея о катастрофах уже ушла в прошлое, побежденная господствующей догмой о постепенных изменениях.
Революция
Город Стаффорд расположен в центре Канзаса, чуть ближе к южной границе. Его население не превышает тысячи семей, а школа настолько мала, что футбольные команды составляют всего из восьми игроков. В начале XX века члены семьи Ньюэллов были известны в городе как эксперты в области естественной истории. Когда фермеры нашли странный камень, старший Ньюэлл опознал в нем зуб мамонта. Шестилетний Норман Ньюэлл разглядывал находки, и это заставляло его по-другому смотреть на родные места: равнины Канзаса когда-то были лугами и лесами, в которых обитали крупные млекопитающие. Его интерес к палеонтологии рос, и он преуспел в учебе до такой степени, что получил привилегированную стипендию по палеонтологии в Йельском университете, который к 30-м годам стал одним из ведущих центров исследований в этой области.
Пребывание Нормана Ньюэлла в Йельском университете было семейным предприятием. Финансовую помощь ему оказывала жена, которая составляла каталоги образцов для Музея естественной истории им. Джорджа Пибоди, пока Ньюэлл не получил стипендию на второй год обучения. Он занялся изучением двустворчатых моллюсков. Ньюэлл быстро понял преимущества работы с этими животными. У них прочные раковины, которые легко окаменевают, и они очень часто встречаются в древних пластах горных пород по всему миру. Ньюэлл сделал нечто, что мало кому в то время приходило в голову: использовал современных моллюсков для реконструкции образа жизни их вымерших родичей.
Во время Второй мировой войны Ньюэлл служил в отделении Государственного департамента США в Перу, а в 1945 году устроился на работу в Американский музей естественной истории в Нью-Йорке. Это было большой удачей: там он получил возможность работать с великолепной коллекцией, общаться с известными учеными и рассчитывать на финансовую поддержку для дальнейших исследований. В те времена музей был земным раем для тех, кто занимался окаменелостями и таксономией. Запасники музея представляют собой коридоры длиной в сотни метров. Эти коридоры — центры исследовательской активности. Вокруг окаменелостей и образцов, собранных со всего света, рождались и рождаются научные идеи.
Вскоре после того, как Ньюэлл прибыл в Нью-Йорк, его попросили сочинить две главы для колоссальной сводки «Основы палеонтологии беспозвоночных». Книга эта, как и ее заглавие, приводит в трепет. Идея заключалась в том, чтобы создать современный каталог всех когда-либо найденных окаменелостей с указанием деталей их строения и описанием геологических слоев, в которых они были найдены. Теперь это издание разрослось до пятидесятитомного труда, составленного тремя сотнями ученых, каждый из которых является экспертом по определенной группе ископаемых организмов. Кое-кому подобное занятие напоминает филателию, но таким, как Ньюэлл и его последователи оно представляется окном в мир научных открытий.
Ньюэлл с головой ушел в мир ископаемых раковин. Он изучил их анатомию и разнообразие, а также (что очень важно) узнал, в каких геологических слоях их можно встретить. Как и Филлипс и Смит до него, Ньюэлл «читал» слои земной коры как книгу. Но, в отличие от Филлипса и Смита, он был вооружен широчайшим набором данных из разных регионов Земли.
Чем больше Ньюэлл и другие ученые исследовали окаменелости, тем отчетливее понимали: огромное множество животных и растений, населявших когда-то планету, очень быстро, практически одновременно, исчезало. Жизнь на планете претерпела не одну, а несколько катастроф.
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.
