Практически все знакомые Го так или иначе работали в угольной промышленности. Ее дед по материнской линии получил травму позвоночника во время аварии на шахте, из-за чего всю оставшуюся жизнь ходил с тростью. У деда по отцовской линии развилась хроническая болезнь легких. Го помнит период, когда отец практически каждый день вел подсчет несчастных случаев и смертей в шахтах. Когда мать Го ходила по магазинам, она выбирала в основном темную одежду, потому что в загрязненном воздухе Тунчуаня светлые вещи слишком быстро пачкались.
Примерно в возрасте девяти лет Го переехала в Сиань, одну из древних столиц Китая, где через несколько лет поступила в колледж. Она разбиралась в математике и в естественных науках и решила изучать машиностроение. Получив степень магистра, Го переехала в Соединенные Штаты, чтобы продолжить обучение в аспирантуре Университета штата Огайо. Один из профессоров университета попросил Го помочь выяснить, почему ветрогенератор работает со сбоями. До этого Го имела смутное представление о возобновляемых источниках энергии – она помнит, как восхищалась сотнями небольших ветряных мельниц на заросшем травой поле во время поездки во Внутреннюю Монголию, но она никогда не изучала их в деталях.
Возобновляемая энергия – это одновременно и роскошь, и ценность. Земля – это гигантский, частично расплавленный кусок камня, излучающий тепло изнутри, обвитый лентами воздуха, пронизанный венами рек, омываемый океаном, залитый солнечным светом и бурно покрытый растительностью, способной к самовосстановлению. Поскольку эти ресурсы легкодоступны, постоянно пополняются и, по сути, неисчерпаемы, энергия, которую мы получаем из них, сама по себе возобновляемая. В отличие от этих источников энергии, запасы угля, нефти и газа на нашей планете конечны, хотя они и огромны, их трудно добывать и транспортировать, что часто приносит ущерб здоровью человека и окружающей среде. Кроме того, углекислый газ, выделяемый при сжигании ископаемого топлива, утолщает слой парниковых газов, удерживающих тепло в атмосфере[86], повышая температуру на всей Земле, в результате чего погода и климат становятся непредсказуемыми и менее пригодными для жизни.
Работа с ветрогенераторами сразу же увлекла Го. Ей понравилось изучать эти необычные машины, которые так быстро совершенствовались и при этом все еще обладали огромным потенциалом. Когда Го и ее коллегам поручили исследовать ветрогенератор, они нашли и смогли исправить несколько конструктивных недостатков. Работа над ветроэнергетикой резко контрастировала с опытом ее семьи на угольных шахтах – это был совершенно другой способ использования ресурсов планеты и удовлетворения потребностей человечества в энергии. Чем больше Го размышляла об этом различии и о важности «чистой» энергии для будущего человеческой цивилизации, тем больше она вдохновлялась.
Сейчас Го – профессор машиностроения в Датском техническом университете, где она проектирует и производит ветрогенераторы. «Я не понимаю, как в долгосрочной перспективе кому-то может быть выгодно продолжать использовать ископаемое топливо, – говорит она, – нам нужно использовать то, что мы уже получаем от ветра, солнца и земли, вместо того чтобы разрушать нашу планету. Иначе что останется нашим детям? Нашим внукам? Всем совершенно новым поколениям?»
История влияния людей на климат Земли начинается гораздо раньше, чем принято считать, – задолго до индустриальной эпохи. Когда мы «отделились» от нашего последнего общего предка с шимпанзе в промежутке где-то между пятью и девятью миллионами лет назад, мы унаследовали мир, созданный и создаваемый более ранними формами жизни в течение многих веков. Нечеловеческие предшественники подарили нашим предкам плодородную почву, пышные леса, богатые океаны, голубое небо и пригодный для дыхания воздух. А еще – возможность дальнейших изменений: возможность открыть новые ресурсы и новые способы существования.
В ранней истории Земли единственными источниками энергии, широко доступными для живых организмов, были солнечный свет, внутреннее тепло планеты и побочные продукты спонтанных химических реакций между водой и горными породами. Первичные микробы изначально эволюционировали так, чтобы использовать эти виды энергии, а затем потреблять друг друга. В свою очередь, водоросли, растения и выделяемый ими кислород стали важным источником энергии для новых форм сложной животной жизни. Изобилие наземных растений в атмосфере с высоким содержанием кислорода также привело к появлению нового источника света и тепла – огня.
Когда наши предки овладели огнем, они преодолели энергетические ограничения, наложенные на всех остальных животных. Вместо того чтобы питаться только сырой растительностью и мясом, древние люди начали готовить пищу, делая ее более усвояемой и извлекая из нее больше калорий. Эта обогащенная диета в конечном счете позволила нам развить гораздо более крупный и плотный мозг, поддерживая набор когнитивных способностей, которые сделали наш вид таким успешным. Однако сила огня зависит от того, что его питает, и на протяжении большей части истории человечества наши предки знали, как сжигать только один довольно неэффективный вид топлива – живые или недавно погибшие растения, будь то листья, древесина, сено или навоз мастодонта.
Ситуация изменилась с открытием ископаемых видов топлива, которые представляют собой богатые энергией плотные залежи древней жизни, спрессованные и «приготовленные» глубоко в земной коре, – отсюда и слово «ископаемое» в их названии. Угольные месторождения Земли в основном образовались в жарких, влажных болотах и болотистых местностях более 300 миллионов лет назад, в геологический период, у которого есть название – каменноугольный (от латинского слова, обозначающего «угленосный»). Когда погибали массивные папоротники, чешуйчатые лепидодендроны и гигантские родственники хвощей, они иногда оказывались погребенными под водой и осадочными породами, прежде чем микробы успевали полностью их разложить.
По мере накопления слоев мертвой растительности они подвергались сильному нагреванию и давлению. В течение миллионов лет эти силы на молекулярном уровне перестраивали замурованные в слоях земли растения, разрушая существующие соединения и образуя новые, превращая джунгли первобытной Земли в торф и, в конце концов, в уголь. И напротив, природный газ и сырая нефть в основном состоят из водорослей, планктона и других водных организмов, подвергшихся воздействию экстремальных давлений и температур на дне озер и на морском дне в более позднюю мезозойскую эру – в период от 252 до 66 миллионов лет назад.
В то время как костер был универсальным элементом ранних человеческих культур, переход на ископаемые виды топлива происходил гораздо более неравномерно и поэтапно. В бронзовом веке, между 2200 и 1900 годами до нашей эры, люди на территории современной Внутренней Монголии и китайской провинции Шаньси добывали уголь из неглубоких залежей и сжигали его для получения тепла, особенно когда древесины было мало. Древние римляне и средневековые европейцы также использовали уголь для обогрева и выплавки железной руды. К 60 году до нашей эры, а возможно, и гораздо раньше китайцы начали бурить скважины в поисках нефти и природного газа, в конце концов научившись направлять топливо по бамбуковым трубопроводам и сжигать его в чугунных кастрюлях для выпаривания рассола и получения соли. Древние китайцы и арабы также использовали нефть и газ для получения света и тепла.
В XVI веке, когда леса сократились из-за чрезмерной вырубки, Англия начала добывать большое количество угля из богатых и относительно доступных месторождений. Сжигание небольшого куска угля давало значительно больше энергии, чем сжигание того же количества древесины или растительности. К XVII веку уголь использовался во многих промышленных отраслях Англии, им отапливалось большинство домов. В конце концов многие другие страны тоже начали активно использовать уголь. «Каждая корзина [угля] – это сила и цивилизация, – писал Ральф Уолдо Эмерсон, – потому что уголь – это портативный климат. Он приносит тепло тропиков на Лабрадор и за Полярный круг, и он одновременно является средством транспортировки самого себя, где бы он ни был нужен».
В период с конца XVIII до середины XIX века ископаемое топливо способствовало одному из важнейших технологических и социально-экономических преобразований в истории – промышленной революции, периоду стремительных инноваций в производственных технологиях в Европе, Северной Америке и Азии. Паровые двигатели, работающие на угле, первоначально были разработаны для откачки воды из часто затопляемых угольных шахт. По мере повышения их эффективности паровые двигатели стали приводить в действие веретена, ткацкие станки, мельницы, заводы, корабли и локомотивы. Ряд прорывов в металлургии, связанных с добычей угля, привел к появлению более доступных металлов более высокого качества, что в дальнейшем стимулировало производство новых машин. Расширение сети каналов, автомобильных и железных дорог позволило людям эффективно перевозить большие объемы продовольствия и топлива на большие расстояния. Улицы в городах начали освещать газовыми фонарями, а в сельских районах заменили китовый жир на керосин: электрическое освещение со временем вытеснило и то и другое. Коммерциализация двигателя внутреннего сгорания в конце XIX века и последующее массовое производство автомобилей привели к росту спроса на бензин. Примерно в то же время внедрение современной паровой турбины и ее применение на электростанциях привело к тому, что электроэнергия стала гораздо более доступной.
В 1890-х годах уголь превзошел древесину как наиболее широко используемый источник топлива в мире и продолжал доминировать на протяжении большей части XX века. Однако к началу XXI века доля нефти и природного газа в мировом энергоснабжении возросла с 4 до 64 %, обогнав уголь. Помимо того, что они являются более энергоемкими, их зачастую проще и дешевле хранить и транспортировать. На момент написания этой книги ископаемое топливо по-прежнему обеспечивало около 80 % мировой энергии. Транспорт, производство и отопление особенно зависят от ископаемого топлива так же, как и производство железа, цемента, удобрений и электроэнергии. Поскольку электричество само по себе кажется таким простым и неземным, легко забыть, что бóльшая часть электроэнергии, вырабатываемой в современном мире, – около 64 % по состоянию на 2019 год, – вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива на электростанциях. Несмотря на прогресс последних трех столетий, мировая экономика по-прежнему опирается на развитие технологий, которые по своей сути являются технологиями индустриальной эпохи.