Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего

В дополнительном исследовании, результаты которого были опубликованы несколько месяцев спустя, группа ученых в Германии во главе с аспирантом Клеменсом Прешером в Баварском геологическом институте при Байройтском университете подвергла то же соединение одновременно высокому давлению и высокой температуре и обнаружила необычные эластичные свойства, описанные авторами как «резиновые»{70}. Это нетипичная характеристика для минерала, но она подчеркивает, сколько еще нам придется узнать об углероде, находящемся глубоко внутри нашей планеты.

Наши попытки разгадать тайны земного ядра открывают фундаментальную правду о науке. Мы можем занести в каталог все кристаллические формы углерода Земли — сотни известных минералов коры и множество недостающих видов, плотные карбонаты мантии и манящие намеки на карбиды в ядре. Но такой каталог, каким бы полным он ни был, не самоцель. Все разрастающиеся знания о формах земного углерода ведут к созданию все более живой картины нашего изменчивого планетарного дома: как он появился, как функционирует, какова его дальнейшая судьба и почему он уникален в космосе.

РЕПРИЗА — Миры углерода

Минералогия Земли уникальна{71}.

Что может углеродная минералогия рассказать нам о нашем земном доме? Особенные ли мы? В нашей собственной Солнечной системе Земля определенно отличается от других планет земной группы и каменистых спутников. На Марсе, некогда теплом и влажном, есть только небольшие и рассредоточенные слои предполагаемых карбонатов. Метеориты тоже бедны углеродсодержащими минералами, да и на Луне, сколь бы тщательно ее ни изучали, обнаружены только микроскопические зерна графита и карбида железа, но ни единого карбонатного минерала. А что насчет более удаленных планет, вращающихся вокруг других звезд?

Одним из множества полезных результатов математических исследований минеральных редкостей, проведенных Гретой Хистад, стало ранжирование всех минеральных видов в соответствии с их вероятностью нахождения на Земле. Поэтому мы задались таким вопросом: если бы мы могли взять другую планету, идентичную Земле во всем (того же размера и массы, того же состава и структуры, с океанами, атмосферой и движением плит), и «воспроизвести» 4,5 млрд лет ее истории и если бы в случае редкостного везения мы бы обнаружили на той далекой планете 5000 минералов, какова вероятность того, что они оказались бы теми же 5000 минеральных видов, которые мы видим сегодня на Земле?

Я подозреваю, что большинство минералогов, если бы им задали этот вопрос, подобно мне ответили бы, что минералогия планеты оказалась бы в основном такой же. Безусловно, присутствовали бы в изобилии все породообразующие минералы — кварц, полевой шпат, пироксен, слюда… Сотни других, менее распространенных минералов, к примеру алмаз, золото, топаз и бирюза, также неизбежно имели бы место. Продолжая рассуждение, я бы предположил, что и почти все редкие минералы тоже встречались бы в любом мире, подобном Земле. Они, конечно, точно так же были бы редкими, но в конечном счете и их бы нашли.

А вот и нет. По расчетам Хистад, это не так. Если заново «проиграть ту же пленку», то на всех планетах, химические и физические характеристики которых подобны земным, вероятно, порядка половины видов — более 2500 минералов — окажутся точно такими же, как на нашей. Еще у 1500 чуть менее распространенных минералов также есть хороший шанс — от 25 до 50% — совпасть с земными. Но более 1000 самых редких минеральных видов, скорее всего, будут отличаться, причем для многих минералов вероятность появиться в других землеподобных мирах не превышает 10%.

Вычислить по этим оценкам вероятность того, что две планеты будут иметь идентичную минералогию, было несложно: требовалось просто перемножить индивидуальные вероятности всех 5000 минеральных видов. Результат нас ошарашил. Вероятность несовпадения оказалась буквально астрономической — более 10³²⁰ (т.е. единица с 320 нулями)!

Сравните это непостижимое число с оценкой количества планет в космосе. Во Вселенной сотня триллионов галактик, в каждой в среднем 100 млрд звезд, поэтому — с учетом невероятного допущения, что у каждой звезды есть планета, подобная Земле, — при самом благоприятном сценарии получится, что в лучшем случае существует лишь 10²⁵ таких же планет, как наша. Доведем рассуждения до абсурда: вам нужно будет изучить каждую планету в почти 10³⁰⁰ таких вселенных, как наша, чтобы найти ту одну-единственную, которая бы точно повторяла минеральный состав Земли.

Поразительное заключение Хистад было опубликовано в 2015 г. в одном из выпусков журнала Earth and Planetary Science Letters. Оно гласит: «Несмотря на жестко определенные физические, химические и биологические факторы, которые обусловливают бо́льшую часть минерального разнообразия нашей планеты, минералогия Земли уникальна для космоса»{72}.