Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Земля - место Большой Науки. Новая теория гибели динозавров


Темы передачи: Земля как наиболее благоприятное место для развития Большой Науки, новая теория гибели динозавров, а также короткие научные новости.

Лилия Шукаева: Трагическая гибель космического челнока "Колумбия" вновь возродила давние споры о целесообразности пилотируемых космических полетов с научно-исследовательскими целями. Актуальность таких споров с точки зрения противников пилотируемых полетов только подчеркивается тем обстоятельством, что последний "Колумбии" пропагандировался именно в качестве исследовательской миссии, первостепенной задачей которой было не просто обслуживание нужд Международной космической станции, а расширение нашего научного знания.

"Человечество представляет собой часть Творения, - сказал президент Буш на похоронах астронавтов, - ту часть, которая стремится понять и осознать весь смысл Творения". Однако, пишет научный обозреватель газеты "Нью-Йорк Таймс" Джордж Джонсон, если эти слова были оправданы с символической точки зрения, они гораздо меньше подтверждаются реальными фактами. Увы, трагическая смерть героев-астронавтов имеет весьма отдаленное отношение к развитию науки.

Фундаментальные исследования, продолжает научный обозреватель "Нью-Йорк Таймс", не преследующие каких-либо очевидных практических и прибыльных приложений, всегда было трудно обосновать. Несколько десятилетий назад, когда американский физик Роберт Уилсон, хлопотавший об ассигнованиях для постройки ускорителя элементарных частиц в лаборатории имени Ферми, выступал на слушаниях в американском Сенате, его спросили, что даст этот проект с точки зрения национальной обороны. "Ускоритель не имеет ничего общего с обороной нашей страны, - признал тогда физик, - но он сделает эту оборону более мотивированной".

То, о чем говорил на сенатских слушаниях физик Уилсон, тысячекратно оправдалось, когда в лаборатории Ферми и на других ускорителях были проведены ценнейшие исследования мельчайших кирпичиков мироздания, возможности существования многомерных пространств и даже создания миниатюрных "черных дыр".

Применительно к этим исследованиям бессмысленно говорить об их непосредственных практических приложениях, хотя руководители физических лабораторий при необходимости могли бы привести и некоторые доводы подобного рода. Как и в случаях с орбитальным телескопом Хаббла или с автоматическими космическими аппаратами, запускаемыми далеко за пределы Солнечной системы, реальная польза заключается не в разработке каких-либо новых потребительских товаров или военных технологий. Бесценное значение подобных проектов в том, что они открывают все более глубокие пласты нашего понимания Вселенной.

А что же дают полеты космических челноков? Большинство американцев, даже научных работников, почти ничего не знали о полете "Колумбии", пока не произошло несчастья. Космическая программа, пишет научный обозреватель "Нью-Йорк Таймс", давно наскучила широкой публике. После окончания лунных полетов перед Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства возникла проблема, которую даже не могли себе представить такие знаменитые научные мечтатели и писатели-фантасты 60-х годов, как Роберт Хейнлейн, Артур Кларк и Айзик Азимов, проблема, как снова сделать пилотируемые космические полеты интересными публике.

События приняли курьезный оборот. Обычно, когда предпринимаются самые грандиозные научные проекты, ученые стремятся не афишировать своего воодушевления чисто интеллектуальными и познавательными аспектами предприятия и вместо этого подчеркивают действительные или мнимые экономические выгоды. Так, сторонники постройки злополучного техасского суперускорителя, который должен был принять эстафету от ускорителя лаборатории Ферми, пытались убедить озабоченных бюджетными соображениями законодателей в американском Конгрессе, что новый ускоритель параллельно сулит освоение множества полезных коммерческих применений - изготовления более мощных магнитов, усовершенствований горнопроходческой техники и так далее. В действительности же физики жаждали больше узнать о феноменах, которые практически сводились к математически описываемым абстракциям, о феноменах вроде суперсимметричных частиц и бозонов Хиггса.

Что же касается космических челноков, то здесь экономические преимущества всем понятны, во всяком случае понятны работникам аэрокосмической промышленности. Как раз за день до гибели "Колумбии" сотрудники НАСА окончательно сформулировали двухлетний трехмиллиардный контракт с компаниями "Боинг" и "Локхид Мартин" об эксплуатации космических челноков. Даже герметизированная научная лаборатория, находившаяся в грузовом отсеке "Колумбии", была взята американским космическим агентством напрокат у частной компании "Спэйсхаб". Официальный девиз этой компании - "Мы занимаемся в космосе бизнесом".

Пилотируемые космические полеты, - считает обозреватель газеты "Нью-Йорк Таймс", уже давно окружает атмосфера какой-то научной фальши. Если последние запуски космических челноков были связаны с постройкой и снабжением Международной космической станции, то эта космическая станция сама частично нужна лишь для того, чтобы обеспечить челноки какой-то осмысленной работой. В этой обстановке трагический полет "Колумбии" представляется нерешительным половинчатым жестом, обращенным к научной общественности, своего рода рекламным трюком, предпринятым НАСА. После двухнедельного отбывания срока в космосе, занятого второстепенными экспериментами, включая выполнение научных проектов, предложенных школьниками - тоже явная реклама - астронавтам предстояло возвратиться к обычной рутине.

Дело вовсе не в том, что исследования, проводившиеся на борту, не имеют научной ценности. Просто большая часть из них, не считая, быть может, влияния космических полетов на человека, могла проводиться беспилотными космическими аппаратами или даже на земле. Печальным парадоксом является факт, что самым большим научным достижением трагического полета "Колумбии" может стать окончательная теория причин гибели этого космического челнока.

Каждый запуск и благополучное возвращение челноков на Землю обходится в несколько сотен миллионов долларов. Примерно столько же стоит построенная недавно в Японии "Система моделирования земного шара". Это гигантский вычислительный комплекс, почти пятикратно превосходящий по своему быстродействию самые мощные компьютеры США. Беспрецедентное по своей точности и изощренности моделирование, становящееся доступным благодаря этому комплексу, позволит ученым лучше описывать метеорологические явления и точнее прогнозировать последствия глобального потепления и других климатических изменений.

А теперь, - продолжает научный обозреватель "Нью-Йорк Таймс", - представьте себе возможности нескольких таких комплексов, работающих в таких важнейших областях знания, как решение математических проблем, остающихся нерешенными в течение нескольких столетий, как анализ радиосигналов, доносящихся до нас из космоса, с целью поиска наших "космических братьев по разуму", как моделирование живых тканей или даже человеческого мозга. И все это можно сделать на те же средства, в которые обойдутся несколько полетов космических челноков к Международной космической станции.

Сейчас США уже вступили с Японией в гонку за превосходство в киберпространстве. Новый суперкомпьютерный комплекс, запланированный для Национальной Ливерморской лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии, будет иметь две вычислительные машины, более мощные, чем японский "Земной симулятор". Однако эти машины лишь частично будут заняты решением глубочайших научных проблем. Их основное назначение имеет весьма практический прикладной характер - моделирование ядерных взрывов.

Александр Сиротин: Недавно специалисты возобновили свой многолетний спор о причинах исчезновения динозавров. Новая теория утверждает, что не один, а несколько одновременных катаклизмов привели к вымиранию динозавров 65 миллионов лет назад. По новой гипотезе в одно и то же время произошло гигантское извержение вулкана на территории современной Индии, и огромный метеорит врезался в то место на нашей планете, где сейчас находится Мексиканский залив. Мало того, ученые убеждены, что временное совпадение этих двух катаклизмов - не случайно.

Десятилетиями некоторые геологи теоретизировали, будто метеорит врезался в нашу планету с такой невероятной силой, что земная кора треснула. Трещина протянулась на тысячи километров, и это позволило раскаленной лаве вырваться на поверхность. Однако до сих пор не удавалось обнаружить никаких серьезных доказательств этой теории.

Но вот исследователи из Лондонского университета выдвинули новую гипотезу: упомянутая "индийская" раскаленная лава вырвалась на поверхность в результате другого, чуть более раннего удара о Землю другого еще большего метеорита. А свидетельство этого столкновения покрыла собой лава. Таким образом, исчезновение динозавров и других животных было вызвано двумя метеоритными ударами и огненным валом раскаленной лавы.

Новые научные работы привели к настоящему взрыву теорий и к очередной вспышке дебатов о причинах исчезновения динозавров. Впрочем, единства в этом вопросе никогда не было. Главным стимулом для сегодняшней вспышки научных дискуссий стала публикация новой теории в научной литературе. Авторы теории высказывают предположение, что хотя метеорит примерно 18 километров в поперечнике, то есть, как минимум в два раза больший, чем тот, что врезался в районе Мексики, и мог расплавить значительную каменную массу, но все же не столь большую, чтобы создать тот гигантский каменный покров площадью в сотни тысяч квадратных километров, до сих пор существующий на территории современной Индии.

По мнению исследователей, скорее удар метеорита мог вызвать декомпрессивное плавление раскаленной породы глубоко под землей. На глубине многих десятков километров под земной поверхностью царят тысячеградусные температуры. Но при этом порода остается твердой и не плавится, потому что испытывает колоссальное давление верхних слоев. Компьютерная модель показывает, что при ударе метеорита о Землю были сорваны верхние слои породы, давление сверху упало, и нижние раскаленные слои, освободившись от давления, расплавились и превратились в мощную лаву, вырвавшуюся на поверхность.

Все зависит от того, что произошло непосредственно под кратером, - говорит Адриан Джонс, геолог из Лондонского университета и ведущий автор статьи на эту тему в журнале "Научные записки по проблемам Земли и планетологии".

Аналогичные события, возможно, случались несколько раз в истории Земли. Похоже, самое массовое из вымираний древнего животного мира произошло 250 миллионов лет назад, во времена Пермского геологического периода и в начале Триасового периода. Оно совпало с возникновением потока лавы, известного под названием Сибирский трап - это было самое крупное из всех вулканических извержений.

Есть еще одно очень интересное научное предположение, касающееся столкновения с метеоритом, которое произошло на грани Пермского и Триасового периодов. 2 года назад группа геологов сообщила об открытии прочных, объемных углеродных молекул, имеющих форму футбольного мяча и содержащих газообразные гелий и аргон с химическими примесями неземного происхождения.

Исследователи считают, что обнаруженные молекулы - остались от гигантского метеорита. Упомянутая выше группа нашла также, что уровень иридия (элемента, обычно присутствующего в метеоритах) слегка повышен в осадках слоёв, которые соответствующих времени между Пермским и Триасским геологическими периодами.

В то время как свидетельства связи всех этих отдельных элементов теории разбросаны, двое ученых - сотрудник Обсерватории Земли имени Ламант-Доэрти при Колумбийском университете Даллас Эббот и профессор университета штата Нью-Йорк в Осуэго Энн Айсли говорят, что картина прояснится, если взглянуть вглубь времен. Эти двое ученых, которые регулярно выступают на страницах "Научных записок по вопросам Земли и планетологии", собрали, насколько это было в их силах, доказательства столкновений с метеоритами и доказательства крупных извержений вулканов на протяжении почти всей истории нашей планеты. По их статистическому анализу с достоверностью, как они утверждают, на 97%, оказалось, что 9 из 10 периодов активного "обстрела" Земли метеоритами сопровождались периодами столь же интенсивной вулканической активности.

Однако скептических настроенных специалистов, вроде профессора-планетолога из Аризонского университета Джея Мелоша, всё это никак не убеждает. "Я понимаю, это увлекательная идея. ЕЕ приятно обсудить за кружкой пива. Но если вы начнете вглядываться в детали и разбираться в приводимых доказательствах теории, то все построение развалится", - утверждает он.

Естественно, что даты древних столкновений Земли с метеоритами и даты древних вулканических извержений, приводимые Эбботом и Асли, а также другими учеными, могут быть установлены только очень приблизительно, с ошибками в десятки миллионов лет. И результаты исследований зависят от того, каким методом проведен статистический анализ. "Одни люди видят связь двух явлений, другие связи не находят", - говорит профессор Мелош. Он замечает, что плавлением породы в результате декомпрессии нельзя объяснить появление элементы геологического строения поверхности Индии. Если метеорит со всей своей космической скоростью врежется в Землю, реакция нашей планеты не заставит себя долго ждать. Однако свидетельств такой реакции пока обнаружить не удалось. Это обстоятельство внушает сомнения по поводу наличия гигантских столкновений.

Кроме того, - продолжает Джей Мелош, - не существует доказательств того, что столкновение метеорита с Земля непременно ведет к вулканическим извержениям. Ибо до сих пор не удалось создать убедительную компьютерную модель извержений, инициированных метеоритными столкновениями.

На это профессор Джонс из Лондонского университета возражает, что геологам известны реальные примеры плавления земных пород в результате декомпрессии - это Исландия, где таяние ледников снижает давление на земную поверхность, что способствует более интенсивной сейсмической активности. Такова вкратце суть последних теоретических попыток связать метеоритные столкновения с вулканическими извержениями и объяснить таким образом исчезновение динозавров.

Еще одна идея, захватившая в последние годы воображение геофизиков, заключается в том, что метеориты не просто вызывали вулканические извержения в местах своего падения, а скорее, порождали сейсмические волны, разбегавшиеся от места столкновения, и затем фокусировавшиеся в точке земной поверхности на противоположной стороне земного шара, где извержения и прорывали земную кору.

Но эта теория не убедительна в случае с падением метеорита в районе нынешней Мексики, поскольку Индия на земном шаре не была в те давние времена антиподом Мексики. 65 миллионов лет назад местоположение материков было иным. К тому же извержения в Индии начались за несколько миллионов лет до того, как метеорит врезался в Землю в районе Мексики.

Геофизик из Геологических управления США Джонатан Хагструм, который одним из первых выдвинул гипотезу антиподных извержений, со своей стороны утверждает, что причиной гигантских вулканических извержений в Индии было падение метеорита в восточной части Тихого океана, но что геологических свидетельств этого мы обнаружить не можем, ибо они исчезли, когда тектонические силы неузнаваемо изменили профиль океанского дна.

Профессор Мелош, однако, доказывает, что математические выкладки не подтверждают антиподных гипотез. Только незначительная часть кинетической энергии метеоритных столкновений переходит в сейсмические волны, и температура на противоположной стороне земного шара повышается в результате этого весьма незначительно.

Научный сотрудник Национальной лаборатории США "Сандии" Марк Бослофф говорит, что при всех обоснованных сомнениях антиподная теория заслуживает все же внимания и дальнейших исследований. Его компьютерная модель, созданная в середине 90-х годов, предсказывает, что даже при незначительной доле перехода кинетической энергии столкновения в сейсмические волны, удар метеорита о Землю может привести к образованию десятков кубических километров расплавленной каменной массы в верхней мантии в антиподной удару точке земного шара

Ричард Мюллер, профессор-физик из Калифорнийского университета в Беркли, предложил еще одну теорию того, каким образом метеорит мог вызвать вулканическую активность. Метеоритный удар, говорит он, способен вызвать значительные перемещения масс под земной поверхностью вызвать своего рода обвал внутри нашей планеты. Свою теорию Мюллер недавно опубликовал в "Журнале геофизических исследований". Он признает, что его теория многим покажется фантастической. Но она, по его мнению, хорошо объясняет механизм периодической переполюсовки магниттного поля Земли. Впрочем, какая бы теория ни победила, динозаврам в любом случае не повезло.

Евгений Муслин: И в заключение нашей передачи сообщение о парадоксальной методике изучения функционирования мозга

У многих автолюбителей при виде знакомой машины возникают такие же ощущения, как и при виде знакомого лица. Интересно, что нервные связи, создающие ощущение мгновенного узнавания, могут затруднить такому автолюбителю одновременно узнать знакомую машину и знакомого человека.

При распознавании большинства объектов мозг сначала сопоставляет отдельные элементы зрительной информации, прежде чем решить, что же это такое, но знакомые лица узнаются благодаря так называемому "холистическому представлению", то есть воспринимаются одним взглядом, как единый объект.

Совсем недавно исследователи обнаружили, что люди, обладающие обширным опытом в отношении специфических объектов, например, птиц или автомобилей, узнают их тоже холистическим путем. Неясно было, однако, используют ли люди при этом те же нервные цепочки, что и при распознавании человеческих лиц, или создают параллельные цепи.

В новом исследовании, проведенном группой доктора Изабел Готье из Вандербилдского университета, испытывались 20 человек, хорошо знавших автомобили, и 20 человек, почти не имевших о них представления. Этих людей просили следить за чередующимися изображениями человеческих лиц и автомобилей. Хотя автолюбителей просили сосредотачивать внимание только на отдельных элементах автомобилей, они не могли удержаться от восприятия полного изображения. И чем холистичнее они смотрели на машины, тем меньше им удавалось таким же образом видеть и человеческие лица. Это показывает, что задания как бы конкурируют между собой, претендуя на те же нервные цепи. Такого рода эксперименты, считает доктор Готье, помогают пролить свет на проблемы гибкости мозга и на то, как мозг реорганизует свою работу.

XS
SM
MD
LG