Роберт Хейзен - Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего

• Название: Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего
• Автор: Роберт Хейзен
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2021
• ISBN: 978-5-0013-9361-0

Роберт Хейзен – незаурядный ученый, меломан и успешный музыкант, и этим обусловлена структура его книги, повторяющая принципы построения симфонии. Ее лейтмотив – химический элемент № 6 в Периодической таблице, или углерод, без которого немыслима жизнь, с самого ее зарождения и до всего, что нас окружает в современном мире. Временной охват книги – чуть менее 14 млрд лет, от возникновения Вселенной до наших дней. И на протяжении практически всего этого времени углерод исполняет свою уникальную партию в симфонии эволюции. Глубинный углеродный цикл, минералогия углерода, вулканические газы, алмаз и графит, органическое топливо, нанотрубки, климат, ископаемые остатки животных и растений – вот лишь малая часть тем, затронутых в этой невероятно познавательной книге.

---

Я выступал после обеда на тему исследований происхождения жизни – по сути развлекательную; лекцию я подкрепил простыми наглядными пособиями: стаканом газировки, подобранным в ближайшем парке камнем, чайной ложкой и соломинкой. И всё! Этого достаточно, чтобы доступно проиллюстрировать химические этапы, в ходе которых из глубин горячей, насыщенной углеродом вулканической среды на океаническом дне могла появиться жизнь. То, что мои идеи были слегка противоречивыми – и это являлось источником оживленных, иногда язвительных дебатов с коллегами-скептиками, – добавило моим высказываниям немного остроты. В качестве бонуса я раздал присутствующим по экземпляру «Происхождения»[5], моей последней книги на эту тему. Я помню чувство родства с художниками, чьи работы окружали меня. Как и они, я отрабатывал приглашение, пытаясь поймать взгляд потенциально возможного мецената в надежде, что следующий заказ позволит мне и моим коллегам создать новое научное полотно.

Наука недешева. На поддержание каждого выпускника или аспиранта нужно 100 000 долларов в год. Новые аналитические приборы могут стоить до миллиона долларов плюс техническое обслуживание и замена деталей, которые добавляют к ценнику десять или более процентов в год. Поездки на конференции, оплата публикаций и самого необходимого для лаборатории (пробирок, реагентов и безворсовых салфеток для очистки оптики) – без этого не обойтись. Не говоря уже о накладных расходах. Не имея поддержки от производственных компаний, правительственных организаций и частных фондов, научные исследования быстро бы завяли и прекратились. Но писать заявки на гранты в организации и фонды, запрашивая 100 000 долларов в год, когда шанс получить поддержку меньше 10 %, довольно мучительно.

Вот так я стоял в самом сердце «Большого яблока»[6] с протянутой рукой, продвигая науку в комнате, полной людей, от науки далеких. На подобных мероприятиях есть вероятность добиться успеха, по крайней мере – стоит попробовать. Тот вечер был приятным и веселым, но вскоре я о нем забыл в суете исследовательских проектов и дедлайнов по заявкам на гранты. И тогда раздался телефонный звонок, который изменил все.

Это произошло три месяца спустя, в начале весны 2007 г., когда Вашингтон был весь в цвету.

– Привет, Боб. Это Джесси Аусубел из фонда Слоуна в Нью-Йорке.

Видимо, я познакомился с Джесси на той лекции в Century Association, но не запомнил его. По телефону он произвел на меня впечатление доброжелательного, но весьма делового человека; говорил Джесси приятным баритоном.

– Фонд Слоуна рассматривает новые программы.

Я навострил уши. Фонд Слоуна поддерживает важнейшие научные исследования и просветительскую деятельность: амбициозный проект «Перепись населения океана», цифровые космические исследования, в ходе которых была обнаружена темная энергия, программы Национального общественного радио и Государственной службы телевещания.

– Мы подумали, не заинтересует ли вас обсуждение программы о глубинном происхождении жизни?

Тема моего выступления в Нью-Йорке – очень спорная гипотеза о том, что жизнь зародилась в глубокой вулканической зоне на дне океана, – явно попала в точку.

Аусубел сообщил мне, что программы фонда Слоуна обычно длятся десять лет при финансировании от 7 до 10 млн долларов в год, затем замолчал, ожидая какой-то реакции. У меня не было слов. Единица с восемью нулями парализовала мой мозг.

Наконец я пришел в себя, и мы начали обсуждать детали. Я сказал, что фокусировка исключительно на глубинном происхождении жизни – слишком узкий взгляд для крупного десятилетнего исследования. Ведь с углеродом в планетарном масштабе связано множество фундаментальных загадок – не только в биологии, но также и в физике, химии и геологии. Я объяснил, что мы не сможем до конца понять загадочное древнее происхождение жизни, пока не разберемся в истории углерода на Земле в целом.

Джесси Аусубелу понравилась идея всеобъемлющего подхода: физика, химия, геология и биология; 4,5 млрд лет истории Земли, от коры до ядра, от наномасштабов до глобальных. Он предложил годовой исследовательский грант в 400 000 долларов («уже предварительно одобренный», по его словам), чтобы собрать экспертов по всему миру, провести рабочие встречи, определить, что мы знаем и чего не знаем, а также рассмотреть глобальную стратегию, меняющую наше представление о земном углероде.

Это было не просто полотно. Это была невероятно величественная симфония Бетховена в небывалом исполнении, с мощным хором, многочисленными оперными солистами и огромным оркестром со множеством инструментов – от тубы до флейты-пикколо. Ничего подобного раньше даже не пытались делать.

Перенесемся на год вперед – в 15 мая 2008 г. Со всего мира съехалось более 100 экспертов[7]. Выдающиеся профессора объединились с начинающими учеными из десятка стран, представляющими не меньшее количество научных дисциплин. Мы должны были понять, есть ли смысл и желание браться за изучение углерода исходя из нового целостного подхода.

Первый день нас совсем не обнадежил, поскольку ученые редко выходят далеко за пределы своей зоны комфорта. Несмотря на возвышенную риторику о том, что необходимо «покинуть свои норы» и «пересечь границы», биологи больше общались с биологами, равно как и геофизики и химики-органики также собирались своими специализированными подгруппами.

Второй день оказался удачнее. Постепенно, по мере того как в наших оживленных разговорах начали определяться неисследованные области – загадка углерода в ядре Земли, вопрос о древних истоках жизни, цикличность движения литосферных плит, признаки огромной микробной биосферы под поверхностью Земли, – мы увидели наши узкие специализации в новом, более широком контексте. Впервые мы узнали о парадоксальных неисследованных связях вулканических взрывов с месторождениями алмазов, движения плит – с изменениями климата, а химически активных минералов – со скрытой глубинной жизнью. Очарование исследований углерода как универсальной целостной темы захватило нас.

К концу третьего дня определились рамки нового глобального проекта. Выявились лидеры, и энтузиазм возрос. Наблюдатели из фонда Слоуна почувствовали в зале энергию, увидели в наших глазах заинтересованность и быстро дали зеленый свет Обсерватории глубинного углерода[8][9]. Ей предстояло стать глобальным предприятием необычайного масштаба и огромных научных амбиций. Перспектива была волнующей, но я подозреваю, что каждый также беспокоился о том, как бы не оказаться участником зрелищного, ошеломляющего и очень дорогого провала.

Десять лет спустя результаты этой авантюры превзошли наши самые смелые ожидания. Международная армия исследователей шестого элемента – более 1000 ученых из 50 стран – проникает в загадки земного углерода. С общим международным грантом около полумиллиарда долларов от десятков организаций и фондов по всему миру Обсерватория глубинного углерода представляет собой один из самых всеобъемлющих междисциплинарных исследовательских проектов в истории.

Как это бывает с любой успешной научной программой, мы многому научились, но также стали острее сознавать, сколького мы еще не знаем. Вопросы, которые не давали нам покоя и оставались без ответа, приобрели отчетливость, чтобы мотивировать будущих исследователей. Парадокс науки заключается в том, что чем больше мы знаем, тем яснее понимаем, сколько же остается непознанного, возможно, даже непостижимого. Каждое открытие отворяет дверь в новый, неисследованный мир.

Мне хочется поделиться появившимися захватывающими откровениями исследований углерода, зафиксировать сделанные открытия, а также обозначить границы того огромного пространства, которое еще предстоит исследовать. Но как? Если бы я был Джоном Фредериком Кенсеттом или Уинслоу Хомером, возможно, я бы нарисовал картину. Словами выразить тяжелее. Многотомная энциклопедия углерода вряд ли осветила бы все многочисленные нюансы этой темы. Как тогда можно отразить историю углерода на страницах одной книги? Такая возможность манила меня, но я находился в тупике. Пустая страница насмехалась надо мной, пока Джесси Аусубел не предложил мне путь решения.

– Ты должен написать симфонию! – скомандовал он[10].

Джесси знал, что я музыкант симфонического оркестра, 40 лет играю на трубе, совмещая дневную работу в лаборатории с вечерними выступлениями во многих оркестрах – регулярно в Вашингтонском камерном симфоническом оркестре и оркестре Национальной галереи, а кроме того – в Национальном симфоническом оркестре и Вашингтонской национальной опере. Я играл все симфонии Бетховена, Брамса, Шумана и Мендельсона много раз. И все же в первый момент его предложение меня озадачило. Симфония в словах, не в музыке? Четыре части… чего?

Я пребывал в неуверенности и замешательстве, но эта метафора имела смысл на нескольких уровнях. Подобно тому как в проекте Обсерватории глубинного углерода работают разные ученые – физики, химики, биологи и геологи, в симфоническом оркестре есть разные музыканты, каждый из которых имеет за плечами годы обучения и опыта. У каждого музыканта оркестра свой инструмент: скрипка или туба, флейта или малый барабан, труба или виолончель… Каждый тембр и диапазон важен, но при этом никто по отдельности не может передать величие целого. Так и с симфонией исследований углерода. Без множества голосов Обсерватории глубинного углерода Симфонию углерода никогда бы не услышали.