В 1978 г. как член комиссии Национального научно-исследовательского совета он выступил за дальнейшее снижение содержания свинца в окружающей среде. Большинство с ним не согласилось, поэтому он выразил особое мнение меньшинства в записке на 78 страницах с резкими формулировками. Так или иначе героическая борьба Паттерсона за науку и против загрязнителей сделала свое дело. К концу 1990-х гг. уровень свинца в крови среднего американца упал на 80 %. Все мы можем поблагодарить этого мужественного ученого, который начал с простой задачи датировки самых старых метеоритов в Солнечной системе, а закончил спасением планеты. Он дал нам наглядный урок научной честности и следования объективным данным – куда бы они вас ни вели, какие бы могущественные круги и беспринципные эксперты вам ни противостояли, – ради общего блага людей и планеты.
11. Зеленый сыр или анортозит? Происхождение ЛуныЛунные камни
Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества.
Гигантский скачок…
20 июля 1969 г. я, как и многие американцы, которым сейчас больше 55 лет, прилип к телевизору. В том месяце я гостил на ранчо у моих двоюродных братьев около Хот-Спрингс (Южная Дакота), получая опыт деревенской жизни: собирал яйца из-под куриц, катался на лошадях и тракторах, работал по дому и знакомился с родственниками. Мы всю неделю слышали о подготовке миссии «Аполлон-11», но сейчас нам предстояло стать свидетелями экстраординарного события: впервые человек ступает на Луну, и, что еще более удивительно для того времени, мир может это увидеть в прямом эфире по телевидению! В тот день мы собрались вокруг телевизора в маленькой гостиной, ожидая трансляции подготовки к первому выходу на Луну. Наконец волшебный миг настал, и миллионы людей во всем мире одновременно увидели одно из самых волнующих достижений в истории человечества.
Лунную гонку начал президент Джон Кеннеди в 1961 г., поставив задачу перед США и конкретно перед космической программой страны высадить человека на Луну до конца десятилетия. Мы сильно отставали от Советов в космической гонке с тех пор, как они первыми запустили спутник в 1957 г. – задолго до того, как это сумели сделать мы. Затем они отправили в космос первых животных, а в 1961 г. и первого человека – Юрия Гагарина (на месяц раньше американского астронавта Алана Шепарда). Первые американцы в космосе появились по программе «Меркурий», действовавшей между 1959 и 1963 гг., и всех нас поразил первый орбитальный полет Джона Гленна в 1962 г. В 1965–1966 гг. мы перешли к программе «Джемини»[42]; экипаж из двух астронавтов на двух летательных аппаратах выполнял еще более сложные миссии, включая выходы в открытый космос и стыковку космических кораблей. Затем полеты трехместных кораблей по программе «Аполлон» нарабатывали опыт ради будущей высадки на Луну: каждый очередной полет был на все большее расстояние.
Наконец в тот исторический день 1969 г. «Аполлон-11» достиг Луны. Пока Майкл Коллинз оставался на окололунной орбите, Нил Армстронг и Базз[43] Олдрин посадили лунный модуль на поверхность нашего спутника, затем совершили короткую прогулку по Луне (рис. 11.1), взлетели, вернулись на корабль и возвратились обратно на Землю. В каждой последующей миссии «Аполлонов» (от «Аполлона-12» до «Аполлона-17», за исключением злополучного «Аполлона-13», взрыв на котором сорвал миссию, а астронавты едва вернулись живыми) люди всё дольше оставались на Луне и добывали всё больше и больше образцов лунных пород. К тому времени, когда Конгресс в 1973 г. закрыл программу, на нашем спутнике в рамках 6 лунных миссий побывали 12 астронавтов, которые собрали огромное количество данных о Луне и привезли 381,7 кг лунных образцов. Единственным ученым, побывавшим на Луне, стал геолог Харрисон Шмитт, участвовавший в последней экспедиции «Аполлон-17», которая провела на Луне несколько дней в декабре 1972 г.
Рис. 11.1 Фотография астронавта Эдвина Юджина «Базза» Олдрина на Луне, сделанная Нилом Армстронгом 20 июля 1969 г. Фото NASA
Космическая программа породила масштабный комплекс исследований, которые привели к огромным технологическим прорывам не только в космосе, но и во многих других областях. Это положило начало соревнованию за более компактные и быстрые компьютеры и значительно улучшило телефонное сообщение, особенно спутники связи и GPS-навигацию. Роботы, сконструированные для постройки космических кораблей, в конечном итоге повысили эффективность сборочных линий для автомобилей и многих других продуктов. На основе исследований NASA смогло найти решение для создания новшеств самого широкого ассортимента – в их числе искусственные сердца, теплозащитные покрытия, легкие и прочные металлические сплавы, легкие композитные материалы, улучшенные лекарства, произведенные в условиях невесомости, детекторы дыма, системы очистки воздуха, небольшие практичные лазеры, емкие аккумуляторы, очки, защищающие от ультрафиолетового излучения, стекловолокно с тефлоновым покрытием, усовершенствованное снаряжение для пожарных, гелиоэнергетические системы, протезы, МРТ и компьютерная томография, технология светодиодов, джойстики для видеоигр, улучшенные мячи для гольфа, система связи TACS, которую используют самолеты, чтобы избежать столкновения, симуляторы виртуальной реальности, гидропоника, DirecTV, кардиостимуляторы и даже одноразовые подгузники.
Вместе с тем космическая программа была чрезвычайно важна не только потому, что обеспечила нам спутниковые снимки, помогающие изучать разнообразные процессы, происходящие на нашей планете, но и потому, что показала вид Земли из космоса, который учит людей скромности и меняет наше представление о «бледно-голубой точке»[44]. Все это и многое другое мы произвели, потратив менее 1 % федерального бюджета – ничтожную сумму по сравнению с тем, что мы расходуем на другие вещи, которые приносят гораздо меньше пользы.
Сестра, дочь или захват?
Возможно, для науки полезней всего стал окончательный ответ на давние вопросы: «Как образовалась Луна? Из чего она состоит?» Разные вполне серьезные идеи, выходящие за рамки ответа «Из зеленого сыра», существовали у планетологов и астрономов уже более века. Эти гипотезы делились на три большие категории.
1. Гипотеза захвата. На протяжении десятилетий некоторые исследователи предполагали, что Луна – постороннее тело, которое образовалось в каком-то другом месте, но при прохождении неподалеку притяжение нашей планеты перевело Луну на околоземную орбиту. С этой моделью с самого начала было много проблем. Прежде всего, орбита Луны лежит в той же плоскости, что и орбита Земли, движущейся вокруг Солнца, а при захвате это было бы крайне маловероятно. Ведь внешний объект может приблизиться к Земле под случайным произвольным углом к плоскости ее орбиты, и поэтому после захвата тоже станет вращаться вокруг Земли под произвольным углом к этой плоскости. Кроме того, обычно при гравитационном захвате крупного тела либо происходит столкновение, либо тело улетает обратно в космос по измененной орбите. Чтобы земное притяжение каким-то образом медленно остановило Луну на орбите, не доведя дело до столкновения и не дав ей улететь, наша планета должна была располагать очень плотной атмосферой, простирающейся намного дальше, чем сейчас. Этому нет никаких доказательств. Наконец, если бы Луна была посторонним объектом, захваченным гравитацией Земли, то лунный состав принципиально отличался бы от земного. Для проверки этой идеи можно было использовать лунные породы.
2. «Дочерняя» гипотеза, или гипотеза деления. Согласно этому сценарию, который в конце XIX в. предложил астроном Джордж Дарвин (сын Чарльза Дарвина), Луна некогда отделилась от Земли. Вследствие быстрого вращения расплавленный материал вылетел из Земли в космос и образовал Луну. Некоторые астрономы даже предположили, что Тихий океан представляет собой след от того события. В 1925 г. австрийский геолог Отто Ампферер высказал идею, что отделение Луны вызвало дрейф континентов. В течение многих лет такая версия выглядела правдоподобно, но в 1960-е гг. тектоника плит показала, что Тихоокеанский бассейн отнюдь не столь древний: его покрывают молодые лавы возрастом менее 160 млн лет. Эта модель также не учитывала момент импульса системы Земля – Луна[45]. И здесь снова решающим испытанием гипотезы становились лунные породы. Если бы у них был тот же состав, что и у первоначальной Земли (до того как она разделилась на ядро, мантию и кору), то данная теория получила бы подкрепление.
3. «Сестринская» гипотеза. Как и «дочерняя» версия, эта модель предполагает, что первоначально система Земля – Луна состояла из двух больших сгустков материи, связанных друг с другом гравитационным притяжением. В такой модели тоже есть проблемы с моментом импульса системы Земля – Луна. При этом она, как и «дочерняя», предсказывает, что состав лунных пород будет очень похож на состав пород первоначальной Земли.
Эти и другие идеи находились, так сказать, в подвешенном состоянии, когда «Аполлон-11» и последующие корабли доставили лунные образцы в земные лаборатории. Ко всеобщему удивлению, состав лунных пород не усилил ни одну из трех гипотез. Вместо этого он породил новое предположение, которое никому ранее не приходило в голову.
Удар!
Лунные породы, доставленные миссиями «Аполлон» (рис. 11.2), не походили по составу на раннюю Землю. Не оказались они и какой-то экзотикой, как было бы, если бы Луна являлась посторонним телом, случайно захваченным земной гравитацией. Лунные образцы состояли из анортозита и его вулканического эквивалента – знакомой черной лавы, известной как базальт. Иными словами, лунные породы по своему составу очень походили на части верхней мантии, где берут начало лавы, изливающиеся на дно океана или из таких вулканов, как Килауэа на Гавайях.