Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего

И все же, несмотря на постоянно пополняющуюся таблицу угрожающих данных по углероду, несмотря на рост доказательств быстрых изменений и их потенциальных последствий, мы еще многого не знаем{120}. Джесси Аусубел, руководивший созданием и развитием Обсерватории глубинного углерода со стороны фонда Слоуна, подчеркивает предрасположенность ученых погружаться в безопасную науку. «Мы склонны заполнять конференции, журналы и радиоволны тем, что нам известно, — сетует он. — Мы гораздо реже исследуем и расширяем границы наших знаний».

Легко понять, почему научные работники, чья карьера зависит от получения грантов и публикации статей, стремятся исследовать проблемы и проводить эксперименты на безопасных и надежных окраинах известного, а не изучать природу и степень нашего незнания. Но уже от одной только четкой формулировки того, чего мы не знаем, — по ходу прочерчивания границ на карте знаний и планирования экспедиций для изучения этих «великих незнакомцев» — у любого истинного ученого должен участиться пульс.

Каковы границы познания? На какие вопросы легко ответить, на какие — тяжело и почему? Отходя от темы изменения климата и обозревая весь маховик глубинного углеродного цикла Земли за миллиарды лет, Аусубел перечисляет три присущие природе характеристики, которые вычленяют известное, неизвестное и непознаваемое.

«Глубокое время» — первое препятствие к знанию, оно очень хорошо знакомо ученым, изучающим планеты. История блекнет, буквально выветривается у нас из-под ног. Благодаря бесчисленным полевым экспедициям, которые принесли образцы со всего земного шара, и расширяющимся аналитическим возможностям исследовать эти образцы до отдельных составляющих их атомов и молекул, мы можем быть уверены в наших знаниях о том, как менялись близповерхностные условия Земли по крайней мере за последние десятки или даже сотни миллионов лет. Большинство минералов, образовавшихся за этот скромный с геологической точки зрения промежуток времени, сохранились до наших дней. Они содержат крошечные включения воздуха и воды, которые рассказывают многое о недавней эволюции внешних слоев Земли — атмосферы и океанов.

Но свидетельства более глубокого прошлого — 4 млрд лет назад и больше — практически потеряны для нас. А ведь это крайне важный этап для понимания образования Земли и происхождения жизни. Все минеральные запасы тех изначальных гадейских времен сводятся, как уже говорилось выше, к нескольким зернам размером с песчинку. Не сохранилось ни дуновения древней атмосферы Земли, ни капли океанов. Чтобы сделать необходимые математические вычисления, нам придется довольствоваться умозаключениями и геохимической теорией. И все равно условия на Земле в начале ее существования остаются практически неизвестными, а возможно, так и останутся вовсе непознаваемыми.

Вторым препятствием к получению знаний является глубина. Глубочайшие шахты Земли проникают в недра не более чем на 3 км, самые глубокие скважины едва ли доходят до 13 км. Заглянуть в зоны, лежащие ниже, нам удается только благодаря вулканам, которые извергают на поверхность глыбы мантийных пород и минералы, в частности алмазы, ряд которых образовался на глубине более 800 км. Эти глубинные породы указывают на природу и интенсивность циркулирования углерода между мантией, земной корой, океанами и воздухом. Но нижняя часть земного радиуса, составляющего почти 6400 км, навсегда останется недоступной — за пределами возможностей любой мыслимой технологии отбора образцов.

Мы можем, конечно, собирать подсказки о глубоких недрах по крохам. Сейсмические волны дают информацию о плотности и составе глубинных пород, а также о зонах плавления и движении. Магниторазведка отражает динамику расплавленного внешнего ядра Земли, в то время как эксперименты с синтетическими породами и минералами воспроизводят диапазон экстремальных температур и давлений вплоть до тех, что в самом центре Земли.

Мы также в состоянии представить себе технологии будущего, которые позволят немного раздвинуть удручающие границы того, что сейчас, по сути, непознаваемо. Мой любимый футуристический инструмент — «абсорбционная нейтринная спектроскопия», основанная на астрономических количествах субатомных частиц, которые разлетаются от Солнца. Большинство солнечных нейтрино проходят Землю насквозь, но теоретики утверждают, что нейтрино определенных энергий должны избирательно поглощаться разными химическими элементами. Если бы мы смогли измерить энергию нейтрино (чего, по крайней мере пока, мы сделать не силах), тогда нам удалось бы смоделировать подробное трехмерное, как в компьютерной томографии, изображение глубоких недр.