Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир

Тим Грегори

Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир

Эта книга посвящается тебе.

METEORITE: The Stones From Outer Space

That Made Our World by TIM GREGORY

Copyright © Tim Gregory 2020

© Масленников К. Л., перевод на русский язык, 2021

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2023

Всяк, кто в печали над плитой стоит, Подумай, сколь мгновенно я убит.Смерть не всегда предупреждает нас – Будь в жизни начеку во всякий час.

Эта элегия выбита на надгробном камне Джона Шипли (1779-1829). Его прах покоится на кладбище Уолд Ньютон, что в Ист Райдинге, в Йоркшире. Джон Шипли, крестьянин из расположенного по соседству поместья Уолд Коттедж, пожалуй, первый человек в истории, который едва не погиб от удара метеорита.

Пролог

Высечено в камне

Древнейшие мифы и легенды рассказывают о фантастических существах и необычайных событиях. Солнце путешествует по небу на колеснице; гигантские змеи пожирают миры; духи заклинаниями вызывают Вселенную из небытия; мир возникает из расчлененных тел богов. Эти истории создавались людьми, жившими задолго до появления научного метода. И хотя с современной точки зрения мифы, возможно, кажутся далекими от реальности, именно они задавали рамки, в которых наши далекие предки воспринимали окружающий мир.

На протяжении большей части истории человечества эти рассказы передавались из уст в уста. Единственным местом, где они могли храниться, была человеческая память. И если какие-то истории или идеи, зачатки понимания того, что происходит в мире, не были рассказаны, услышаны, а после переданы другим слушателям, они умирали вместе с памятью человека, в которой они хранились. Мифы, легенды и идеи могли пережить краткие сроки человеческого существования только посредством устных рассказов и запоминания этих рассказов слушателями.

Должно было пройти около 125 000 лет человеческой истории, чтобы мифы и идеи смогли получить свободу – выйти за рамки памяти и воплотиться в виде объектов реального мира. Древнейшее из известных на момент написания этой книги изображений, созданных человеком, обнаружено в пещере Бломбос в Южной Африке. Его возраст около 75 000 лет. Это невзрачный обломок камня поперечником в несколько сантиметров он легко умещается между большим и указательным пальцами), разукрашенный сетчатым узором, нанесенным красно-оранжевой глиной. Первобытным художникам камни заменяли и бумагу, и чернила: камень был первым материальным носителем, на котором люди сознательно отражали и фиксировали свои мысли.

Традиция запечатлевать этим способом рассказы и идеи просуществовала довольно долго. По мере того как человеческая история медленно продвигалась вперед, физическое представление сохраненных мыслей становилось все более изощренным. Рассказы сохранялись все подробнее. Спустя тридцать пять тысячелетий после того, как кто-то нанес решетчатый узор на камень в Бломбосе, в Маросе, что в Индонезии, наши предки научились изображать животных на известняковых стенах пещер. Люди рисовали самое важное в их жизни – животные были источником пищи, без которой все племя могло погибнуть. В этих рисунках сквозит поклонение. Животные могли представать главными действующими лицами всей жизненной истории безымянных художников, основой их мира – таким образом, рисуя их на каменных стенах пещер, люди запечатлевали историю своей жизни.

Но на стенах остались и тени их обитателей. В пещерах Мароса можно увидеть с десяток отпечатков человеческих рук. Люди прижимали растопыренные ладони к холодной стене пещеры и обрызгивали их влажным красителем, вероятно, изо рта. Такой простой акт обозначил еще один гигантский прыжок вперед в сознании наших предков. Эти отпечатки – явные попытки оставить свой след в физическом мире, древнейшая версия надписи «ЗДЕСЬ БЫЛ Я». Вероятно, тогда у людей уже было представление об осязаемом будущем, о времени, когда их самих на Земле не будет и история мира будет продолжаться без них. И вот теперь, спустя 40 000 лет, мы читаем краткую историю их жизни на известняковой стене пещеры.

Настоящая письменность появилась всего лишь около 5 000 лет назад, когда прошло более 97 процентов времени существования человеческого вида на Земле. Написанные слова вначале создавались так: символы вдавливали в глиняные таблички или вырезали на них. Позже появились чернила и пергамент. Цель всего этого была проста и изящна: мысли и истории теперь могли навсегда остаться в физическом мире, сохраниться дословно и точно, чтобы позже их прочитал кто-то другой. Кроме слова произнесенного появилось еще одно средство, при помощи которого мысли одного человека могли попасть в голову другого, но теперь это могло происходить и за пределами жизненного срока того, в чьей голове эти мысли возникли. Человечество, таким образом, вплотную подошло к способности читать чужие мысли и общаться с мертвыми (хотя, надо признать, это общение одностороннее). И все это стало возможным благодаря странного вида крючкам и палочкам, вырезанным на каменных табличках, нацарапанным чернилами на кусках пергамента или, как в случае с этим текстом, напечатанным на бумаге (а может, светящимся на экране электронной книги).

Письменность меняет способ сохранения мыслей и во многом устраняет двусмысленности и искажения, возникающие при их передаче от говорящего к слушающему. Она, кроме того, облегчает восприятие и понимание сделанных кем-то открытий: теперь новым поколениям не нужно заново постигать мир с самого начала, самостоятельно добывая уже полученные кем-то знания, и приходить к идеям, которые уже у кого-то родились. Это высвобождает время и экономит энергию мысли, которые теперь можно направить на новые открытия, на проникновение в новые глубины понимания.

Выходит, что наша способность познания и понимания мира все ускоряется благодаря многовековой традиции записывать истории. И началось все это с надписей на камне.

Параллельные истории

Камни хранят и другую историю, хотя она записана не нами. Ее записала Природа, а началась эта история задолго до начала истории человечества – очень, очень задолго. И разворачивается она на шкале времени настолько огромной, что человеческому уму не под силу ее представить.

Эта история началась примерно четыре с половиной миллиарда лет назад. В таком масштабе времени исчезающе малыми выглядят 200 000 лет, на протяжении которых на этой планете живут люди. И называется этот масштаб соответственно: «геологическое время». На этой временной шкале разворачивается история Земли как планеты: движутся континенты, океанское дно поднимается и образует зубчатые горные хребты, миллионы видов живых существ появляются, эволюционируют и исчезают бесследно.

Чтобы хоть немного ощутить всю грандиозность геологического времени, нам придется прибегнуть к аналогиям и метафорам. Представьте себе, что все четыре с половиной миллиарда лет геологической истории спрессовались в один день – в двадцать четыре часа. В этом масштабе вся история человечества займет каких-то четыре секунды. Решетчатый узор из Бломбосской пещеры был нанесен на камень полторы секунды назад. А письменность существует всего одну десятую долю секунды – в буквальном смысле одно мгновение. Динозавры, которых часто считают древнейшими обитателями Земли, жившими в невообразимых глубинах прошлого, начали разгуливать здесь примерно час с четвертью назад, и время, которое им суждено было провести на нашей планете, подошло к концу минут через пятьдесят пять. Деревья существуют всего часа два. Голая каменистая пустыня, какой была до этого земная поверхность, лишь два с половиной часа назад покрылась растительностью, а еще за полчаса до этого ничего живого не встречалось и в глубинах океана. История Земли – ее геологическая история – рассказывает нам о ее жизни как планеты с момента образования и до сегодняшнего дня. И оказывается, что за это время с Землей произошли невообразимые перемены. Большая часть этой истории утеряна – так же как и большая часть истории человечества – но многие сведения остаются доступными, если вы знаете, где их найти и как прочесть. Подобно ранним страницам человеческой истории, они тоже записаны в камне и могут быть прочитаны на языке геологии.

Словно страницы книги

Накопление ила в темных океанских безднах; кристаллизация расплавленных пород глубоко под земной поверхностью; блуждания песчаных дюн в древних пустынях: процессы, ведущие к рождению камня, чаще всего можно отследить по их геологическим характеристикам. Каждая отдельная порода имеет свою индивидуальную историю, но когда они выстраиваются в последовательность, перед нами разворачивается их общая история, намного более длинная. Разыскивая обрывки страниц этой геологической книги по всему земному шару, восстанавливая их и переворачивая одну страницу за другой, мы многое узнаем о нашей планете.

Но история Земли, в которую включена и наша собственная, только один из частных сюжетов гораздо более грандиозной повести. Ее начало скрыто в невообразимо далеком прошлом, и на этот раз масштабы намного превосходят шкалу планетарного времени: здесь вступают в силу астрономическое время и межзвездные расстояния. Речь идет об истории всей Солнечной системы.

В нашем уголке космоса с Землей соседствует множество планет. Среди них два газовых гиганта, два ледяных, четыре каменных планеты, сотни лун, миллиарды комет и астероидов. Все они обращаются по своим орбитам вокруг центрального светила – Солнца, нашей материнской звезды. И хотя каждая планета, как большая, так и малая, имеет свою уникальную историю, у всех у них одинаковое наследство: они принадлежат к одной Солнечной системе. Если мы сумеем проследить их индивидуальные истории достаточно глубоко в прошлое, мы увидим, что они восходят к общему началу. Первые несколько страниц во всех этих историях одинаковые.

Земные камни мало могут рассказать о происхождении и образовании Солнечной системы, потому что глубина их прошлого ограниченна. Когда формировалась Солнечная система, Земли еще не было. Да и на протяжении всей истории Земли геологические силы непрерывно преобразовывали, разрушали и снова создавали земные камни: они подвергались мощным тектоническим воздействиям в ходе перемещения плит и влиянию климатических факторов вроде выветривания. Первые страницы геологической истории Земли стерты или утеряны, а многие более поздние главы многократно перепечатывались.

Но, к счастью для нас, все же существуют камни, на которых запечатлелись следы событий, происходивших в пору образования Солнечной системы. Некоторые из них сохранились до сегодняшнего дня – они-то и являются древнейшими объектами нашего участка космоса. И хотя на многие вопросы ответов пока получить не удается, все-таки, используя язык геологии и научные методы, мы сумели прочесть рассказ древних камней о ранней эпохе существования Солнечной системы и узнали множество ярких подробностей этого времени. Теперь мы знаем, как зарождалась Солнечная система, как образовались все планеты и в конечном счете как появились мы сами.

Камни эти не родились на Земле. Они упали на Землю с неба. Мы зовем их метеоритами.

1. Небесные камни

Когда любопытный взор наших далеких предков обращался к звездам, они замечали летящие огни, которые прочерчивали яркий след через все небо. В любую безоблачную ночь в любой части света, если запастись терпением, можно было наблюдать это прекрасное зрелище. Падающие огни, названные метеорами от греческого слова цетесород (метеорос) — «парящий в воздухе», были привычны для населяющих Землю людей еще на заре существования нашего биологического вида. Мы никогда не видели неба без метеоров.

Во всем мире это явление по-прежнему поражает человеческое воображение. Когда очередная «падающая звезда» прочерчивает огненный след на небе, мы и сейчас суеверно загадываем желание.

Но метеоры и их более крупные и яркие сородичи, болиды, это, конечно, не звезды. Их происхождение оказалось столь неожиданным, столь необыкновенным, что только около двухсот лет назад наука смогла его установить и оценить значение этого открытия. Метеоры и болиды имеют отношение не столько к астрономии, сколько к геологии. «Падающие звезды» оказались летящими из космического пространства камнями.

Типичный метеор, мчащийся со скоростью от двадцати до семидесяти километров в секунду, пролетает над всей территорией Британии за каких-то полминуты. Подобно разрезающему воду носу корабля, падающие камни на лету разрезают воздух земной атмосферы, сжимая при этом газ с огромной силой. В результате быстрого и сильного сжатия температура воздуха мгновенно возрастает до нескольких тысяч градусов, и раскаленный газ начинает светиться.

Лобовая поверхность падающего камня нагревается до температуры гораздо более высокой, чем у лавы, извергающейся из жерла вулкана. Внешние слои камня постепенно испаряются и полностью выгорают.

Большинство камней за время падения сгорает без остатка, но некоторые – очень немногие – все же выживают в этом огненном аду и долетают до земной поверхности. Они и называются метеоритами.

Небесное поле

Около 4 000 лет назад в регионе Чако, на территории сегодняшней Аргентины, в предутренних сумерках люди ждали жаркого возвращения бога Солнца из-за горизонта. Вдруг, как гласит предание, он низвергнулся с неба и обрушился на Землю. Ослепительный свет внезапно залил сумеречное небо, и оглушительный грохот наполнил все вокруг. Бог явился людям в виде огромной глыбы железа, смоляно-черной на поверхности и серебристой изнутри. Огонь окружал его со всех сторон. Его прибытие на Землю сохранялось в коллективной памяти и мифологии народа Чако на протяжении примерно 3500 лет, вплоть до прихода испанских конкистадоров. В XVI веке европейские колонизаторы, вожделеющие золота, серебра и власти, объявили огромные территории Южной Америки своими владениями. И они обнаружили (несомненно, к большому своему недоумению), что инструменты и оружие аборигенов региона Чако сделаны из железа необычайно высокого качества. Местные легенды рассказывали о том, как в далеком прошлом бог Солнца упал на Землю в виде огромной глыбы железа. Но самоуверенные колонизаторы истолковали эти легенды по-своему – они надеялись, что за разговорами о груде железа на деле скрываются указания на находящееся где-то поблизости богатое месторождение серебра.

В 1576 году испанцы заставили аборигенов провести их к упавшей с неба железной глыбе. Сетью протоптанных тропок они шли через плоскую пустынную равнину, полную водоемов и усыпанную камнями; время от времени им встречались круглые впадины поперечником в несколько метров. Местность называлась Пигуэм Нонральта (Piguem Nonralta), что испанцы перевели как Campo del Cielo (Небесное Поле). Здесь они достигли своей цели: большая глыба металла с гладкой поверхностью выступала наружу из гладкой почвы. Она достигала почти двух метров в поперечнике и весила на глазок тонн четырнадцать. Не обращая внимания на то, что для местного населения этот предмет был священным, испанцы откололи от глыбы несколько кусков для исследования.

Кузнец подтвердил, что металл был не серебром, а высококачественным железом. Колонизаторы сделали ошибочный вывод о том, что нашли месторождение железа и что большая глыба, которую они назвали Meson de Fierro (Железная Плита), это просто выход руды на поверхность. В окрестностях глыбы было найдено еще множество разбросанных кусков железа, но письменные свидетельства открытия пролежали незамеченными еще три столетия. В 1783 году Месон де Фьерро посетила последняя испанская экспедиция, после чего сведения о местонахождении глыбы были утеряны. Вряд ли экспедиция 1783 года имела техническую возможность куда-то увезти такую огромную массу железа – вероятно, глыба просто сползла в яму, а потом была занесена илом во время паводков и скрылась из виду.

Железо с Небесного Поля не похоже на земную руду – это метеоритное железо, и мы достаточно точно знаем, когда именно эти громадные глыбы космического металла свалились с неба. Определить это помогают следы лесных пожаров, вызванных падением. Раскаленные массы выжгли дотла кустарники и другую растительность на всей площади Небесного Поля. Тщательные измерения изотопного состава углерода в древесном угле позволили вычислить дату гибели растений – дату пожара, а это, в свою очередь, привело к дате падения метеорита. Он упал примерно 4000 лет назад, что вполне соответствует древним легендам и глубине родовой памяти местных жителей.

Кампо дель Сьело – необычно большой метеорит. Когда он врезался в атмосферу, он, вероятно, был единым огромным телом. Но, пока он летел к земной поверхности, большая его часть расплавилась и испарилась. В уменьшении массы тела сыграли свою роль и громадные силы давления: глыба развалилась на много фрагментов меньшего размера (но все еще огромных). Из-под земли на Небесном Поле было извлечено более дюжины крупных кусков метеорита, и, вероятно, еще больше так и остается под землей.

Один такой кусок, называемый «Оптумпа», поперечником в один метр и весом более полутонны, и сейчас находится в экспозиции Музея естественной истории в Лондоне. Я видел его на школьной экскурсии, когда мне было девятнадцать, – тогда я пришел в этот музей впервые. Помню, как я сказал тогда мистеру Карри, моему учителю геологии по программе A-level: «Хотел бы я когда-нибудь здесь работать». А потом вышло так, что я писал здесь некоторые части моей докторской диссертации. С тех пор у меня к Оптумпе особо нежное чувство.

Небесный металл

Среди пустынь Центрального Ирана лежит древний город Тепе Сиалк. Археологические раскопки в этом месте начались в первом десятилетии прошлого века. С тех пор здесь обнаружены сотни артефактов: образцы древней архитектуры, изысканная керамика, богатые захоронения. Среди найденных предметов – три маленьких железных шарика или бусины, возраст которых оценивается примерно в 6 300 лет. Их назначение неизвестно. Однако они привлекли внимание археологов не своей формой, а тем, из чего они сделаны. Эти шарики появились примерно за 3 000 лет до наступления железного века. Когда они были изготовлены, люди еще не умели ни выплавлять железо, ни обрабатывать.

Современный анализ бусин доказал их небесное происхождение. Это кусочки ковкого метеоритного железа, превращенные умелыми мастерами в шарики при помощи молота. В каменном веке такой металл – плотный, блестящий, мягкий и прохладный на ощупь – должен был казаться жителям Тепе Сиалк волшебным. Неизвестно, видели ли они, как эти кусочки железа падали с неба, или просто нашли их в пустыне, раскинувшейся вокруг города. Так или иначе, эти маленькие шарики остаются одним из самых древних примеров железных изделий на Земле.

Есть что-то волнующее в том, что в первом контакте человечества с железом – металлом, который так много значит для нашей современной цивилизации, – участвовало железо небесного происхождения. Здесь сошлись вместе две истории, которые поначалу кажутся такими разными и независимыми друг от друга, но которые, как мы увидим, тесно переплетены: история космоса и история человечества.

Достойно царя

Когда в 1922 году археологи открыли гробницу фараона Тутанхамона, среди множества сокровищ они обнаружили прекрасный железный кинжал с золотой рукояткой и богато украшенными ножнами; он находился между льняных покрывал, в которые было укутано мумифицированное тело усопшего фараона, прежде чем его навеки скрыли в саркофаге.

Сомнения в том, что метеоритному железу приписывалось сакральное значение, рассеялись, когда в Египетском музее Каира был проанализирован химический состав кинжала. После облучения сфокусированным пучком электронов объект начал флюоресцировать в рентгеновских лучах. Спектральный анализ «цветов» (длин волн) этих лучей и позволил выяснить химический состав металла.

Оказалось, что кинжал сделан из почти чистого железа с большой добавкой никеля: это железо, без сомнения, имеет небесное происхождение.1 Металлы, состоящие из такой смеси элементов, на Земле не образуются. Кинжал Тутанхамона сделан из метеоритного железа. Для помещения в гробницу фараона отбирались лишь самые драгоценные предметы, поэтому очень вероятно, что этому металлу придавался священный смысл. Как и в случае с шариками из Тепе Сиалк, мы, возможно, никогда не узнаем достоверно, видел ли создатель этого изделия падающий с неба метеорит или просто нашел его в песках северо-восточных африканских пустынь. Но есть все же свидетельства, что у древних египтян было некоторое представление о небесном происхождении этого металла.

Примерно в ту же эпоху, когда Египтом правил Тутанхамон, в употребление вошло новое сочетание иероглифических символов, которое можно перевести как «железо с неба».

Использовалось это сочетание для обозначения всех видов железа, небесных или явно земных. Таким образом, хоть и немного двусмысленное, оно все же предполагает наличие сведений о том, откуда это железо взялось.

Некоторые древние культуры находили связь между метеорами, болидами и странными объектами, которые иногда сопровождали эти явления. Древние, вероятно, знали, что куски железа время от времени валятся с неба, и поклонялись им. Они чувствовали важность этих объектов. Однако эти знания, как и многие другие, были утеряны в эпоху Темных веков и оставались забытыми более 2 000 лет. В Новое время наука заново пришла к мысли, что камни могут падать с неба: в XVIII веке, в эпоху Просвещения, целый ряд случайных событий такого рода и интуитивные прозрения привели к установлению этой точки зрения в Европе.

* * *

В 1751 году на севере Хорватии спокойствие мирного летнего вечера было нарушено редким космическим событием. Мягкое вечернее освещение вдруг сменилось ослепительной вспышкой, охватившей все небо над деревней Храшчина. Почти сразу же после вспышки над окрестными полями раздался оглушительный гром, который был слышен на площади почти в 2 000 квадратных километров; рокочущее эхо взрыва звучало как грохот множества тяжелых повозок по каменной мостовой. Семеро очевидцев, прогуливавшихся этим вечером на открытом воздухе, вспоминали, что видели, как с неба падали два огненных шара, соединенных сверкающей огненной цепью. Некоторые даже рассказывали, что на свежевспаханное поле упали два больших камня и там, где они обрушились на землю, в почве образовались огромные трещины. Упавшие обломки впоследствии были извлечены из мягкой почвы – один из них находился на глубине почти в полтора метра. Камни были покрыты странной черной коркой, как будто обожжены в сильном пожаре – эта корка скрывала их металлическую природу. Длинные дымные шлейфы, тянувшиеся за падающими огненными шарами, висели в вечернем воздухе еще несколько часов, пока не рассеялись в ночной темноте. Рассказ о событии был записан местным священником: «В невежестве своем простые люди думали, что небеса разверзлись».

В этом нет ничего удивительного. В середине XVIII века взрывы в небе происходили не каждый день! И здравый смысл подсказывал, что твердые объекты не падают с неба ни с того ни с сего. Да это просто смешно: в конце концов, как всем известно, небеса – вместилище всего идеального, в них не может быть никакого изъяна. Исаак Ньютон, один из величайших и наиболее влиятельных ученых предшествовавшего тысячелетия, в своем труде «Оптика», опубликованном в 1704 году, утверждал, что если его закон тяготения верен, то космическое пространство с необходимостью должно быть свободно от всех малых объектов, включая камни и куски металла. Согласно общему мнению, метеоры представляли собой чисто атмосферное явление и не могли иметь ни малейшего отношения к Небесам.

А если в космосе нет каменных тел, кроме планет, лун, да еще временами комет, то камни, конечно же, падать с неба на землю никак не могут. И тем не менее семеро очевидцев из Северной Хорватии под присягой поклялись, что они действительно видели: камни падали с неба, причем, по всей видимости, ниоткуда.

Принимая очевидное

Эрнст Флоренс Фридрих Хладни родился на востоке Германии в 1756 году. С детства он увлекался физикой и другими естественными науками. Но его отец этих увлечений не одобрял, и Хладни стал изучать право и философию; в возрасте двадцати шести лет он получил докторскую степень в области права. После смерти отца, однако, Хладни быстро вернулся к своей прежней страсти. В 1787 году он опубликовал фундаментальный труд по физике звука, Entdeckungen über die Theorie des Klanges (Открытия в теории звука) и вошел в историю физики как «отец акустики». В меньшей степени известен значительный вклад, который Хладни внес в другую, совершенно новую область науки: космохимию.