Среди самых животрепещущих тем в науке о планетах в пятидесятые-шестидесятые годы было изучение кратеров. Исследователи лишь недавно сошлись на том, что большинство, а может быть, и все лунные кратеры не вулканического, а астероидного происхождения. Когда смотришь на Луну, видно, что она вся изрыта, поэтому напрашивается вывод, что на ранних этапах существования Солнечной системы столкновения с астероидами случались очень часто. Но если так, где их следы на Земле? Если посмотреть на нашу родную планету, кратеров на ней немного. И тогда ученые поняли, что мы не видим картину в целом. На поверхности Земли происходит много такого, чего на лунной поверхности не бывает. У Земли есть атмосфера. У нас бывают дожди, снегопады, ветер, а значит — эрозия и выветривание. А главное, земная поверхность постоянно меняет форму из-за тектонических сдвигов в глобальном масштабе. Геофизики того времени только начали понимать, что земная кора состоит из исполинских пластин — тектонических плит. Их медленным движением управляют мощные силы, заключенные внутри планеты. Плиты движутся необычайно медленно, примерно в том же темпе, в каком у вас растут ногти, но со временем движение земной коры прекрасно сравняло все кратеры. Тектонические плиты трутся друг о друга. Наезжают поверх друг друга, норовят подковырнуть снизу. Вызывают извержения вулканов, создают горные кряжи. И даже если от всего этого кратеры не исчезнут полностью, после миллионов лет выветривания их едва ли удастся найти. А на Луне и на Марсе нет движения тектонических плит, да и атмосфера у Марса — одно название, так что шрам после удара виден еще очень долго. А здесь, на Земле, кратеры тают и исчезают.
Карл Саган и его современники, в том числе первопроходцы кратерных исследований Юджин и Кэролайн Шумейкер, задумались о том, сколько ударов вынесла Земля за всю свою жизнь — четыре с половиной миллиарда лет. Кое-какие подсказки можно найти на Луне. В 1965 году космический зонд НАСА «Маринер-4» пролетел мимо Марса, и оказалось, что там тоже поразительно много кратеров. Земля — более крупная мишень, и гравитация у нее сильнее, поэтому, вероятно, астероиды падали на нее чаще, чем на Марс, и наверняка гораздо чаще, чем на Луну. Саган, Шумейкеры и другие ученые задумались о том, к чему приводили столкновения нашей планеты с крупными астероидами. Поднимались колоссальные тучи пыли. Само соударение и вторичные взаимодействия огромного количества вещества, поднятого в воздух, высвобождали невероятное количество тепла, отчего начиналась огненная буря всемирного масштаба. Пыль и дым застилали солнце, и потом на планете много-много лет царил холод. Наступала климатическая катастрофа.
В 1977 году, когда я ходил к профессору Сагану на лекции по астрономии в Корнеллском университете, он рассказывал нам, студентам, о новом направлении своих исследований. Он говорил, что катастрофические изменения на поверхности Земли вызывают не только астероиды. Огромный вред окружающей среде способны нанести и ядерные взрывы. Саган в сотрудничестве с исследователем атмосферы Джеймсом Поллаком разработал компьютерную модель, которая предсказывала, что будет с земным климатом в случае полномасштабной ядерной войны. Симуляция Сагана и Поллака давала до ужаса знакомые результаты: пожары, исполинские клубы дыма и пыли, а потом — долгое похолодание. Все это было очень похоже на последствия столкновения с астероидом, но на тот момент ядерная война между СССР и США казалась куда более вероятной.
Свое открытие Саган и Поллак назвали «ядерная зима». Саган подробно рассказывал о ней на лекциях. Тем самым он стремился показать нам, на что способны компьютерные модели, какую важную роль они играют в современном мире и какие взаимосвязи обнаруживаются между далекими научными дисциплинами. Думаю, еще он стремился, чтобы у нас сложилось верное представление о роли ответственности ученого. Если мы хотим предотвратить ядерную войну и ядерную зиму, надо что-то предпринять. И то и другое нашло во мне отклик и оставило яркое впечатление на долгие годы.
От исследований ядерной зимы и столкновений с астероидами у меня остался и другой, совершенно иной осадок (простите). В конце семидесятых ученые Луис и Вальтер Альварес, отец и сын, физик и геолог соответственно, искали химические свидетельства о том, насколько быстро вымерли древние динозавры в самом конце мелового периода. При этом они обнаружили интереснейший геологический слой, богатый иридием. Обычно иридий находят в скальных породах определенной эпохи по всей Земле. Находка показалась странной, поскольку так близко к поверхности иридия, как правило, нет. Это очень плотный металл, вдвое плотнее свинца. Геофизики предполагали, что когда Земля была юной и расплавленной, иридий по большей части должен был утонуть и оказаться в недрах планеты ближе к ядру, далеко от коры. Однако исследования метеоритов показали, что в них часто содержится довольно много иридия. Как правило, метеориты малы и поэтому не могут долго оставаться в расплавленном состоянии, к тому же у них в целом не хватает гравитации, чтобы сортировать вещество по плотности, как в толще Земли. Альваресы сделали вывод, что иридий не мог попасть в обнаруженный ими слой из недр земли, а следовательно, имеет внеземное происхождение. Его принес астероид.
Тут начинается самое интересное: слои иридия встречаются в скальной породе возрастом около 65 миллионов лет, то есть относящейся именно к тому периоду, когда вымерли динозавры. Это сильное косвенное свидетельство, что массовое вымирание было вызвано падением астероида, стершего динозавров с лица земли. Открытие дало ответ на давний вопрос о том, что случилось с динозаврами. Мне этот ответ кажется вполне удовлетворительным, особенно на фоне других популярных теорий того времени. Когда я был во втором классе, моя учительница миссис Макгонагол читала нам толстую книгу, где утверждалось, что динозавры вымерли, потому что какие-то млекопитающие съели всю их еду. Даже сама миссис Макгонагол отдавала себе отчет в том, что это как-то неубедительно. Какой-то там протокролик отобрал у тираннозавра деньги на завтрак в школьной столовой?! Скорее уж тираннозавр раздавил бы кролика, как слон — муравья, думалось мне.
Мы отталкивались от исследования слоя, содержащего иридий, и в результате дальнейшего изучения получили еще более убедительное объяснение, что же произошло в далеком прошлом. Альваресы понимали, что удар такой мощности, чтобы покрыть всю Землю иридием, должен был оставить исполинский кратер, такой огромный, что его следы должны были сохраниться и по сей день, невзирая на маскировочную мощь динамики земной коры. Они понимали, что если им удастся обнаружить кратер, это послужит веским доводом в пользу их теории того, что случилось с динозаврами. Вальтер Альварес начинал геологом в нефтяной отрасли. Обычно геологи-нефтедобытчики применяют магнитометры (похожие на очень чувствительные компасы), чтобы составлять карты подземных геологических структур. И вот его коллеги-химики опубликовали данные, говорившие о следах иридия в огромном кратере Чиксулуб диаметром в 180 километров, по большей части засыпанном слоем осадочных пород. Все данные указывают на то, что гибель динозавров в древности связана именно с этим кратером, расположенным у побережья полуострова Юкатан на востоке Мексики.
Итак, вот как разворачивался сюжет. Исследования Луны и Марса показали, что падения астероидов должны были заметно повлиять и на нашу планету. На основании этой теории Карл Саган начал разговоры о ядерной зиме — мол, знаете, нам надо вместе что-то предпринять. Луис и Вальтер Альваресы подтвердили его слова, показав, что такое уже было: суровая ядерная зима, вызванная падением огромного астероида, опустошила планету и стерла с лица земли древних динозавров. Тектоника плит скрыла большинство улик, однако слой иридия все же выдал, как все было. А огромная дыра в земле у побережья Мексики указала на место действия. Вот вам ярчайший пример научного резонанса.
В моей жизни резонанс тоже идет полным ходом. Много лет назад, в 1980 году, вдохновленный лекциями Карла Сагана, которые я слышал в университете, я вступил в Планетное общество. В 1983 году это общество организовало экспедицию в Белиз, на край кратера Чиксулуб, для сбора образцов пород, а недавно группа исследователей попросила разрешения повторно исследовать эти образцы. Возможно, в них содержится больше данных о массовом вымирании, произошедшем 65 миллионов лет назад. Сегодня я директор Планетного общества, среди основателей которого был профессор Саган. Разработанные нашим обществом космические аппараты «Лайтсейл®-1» и «Лайтсейл®-2», движимые давлением солнечного света, основаны непосредственно на представлениях профессора Сагана, изложенных в телепередаче «Сегодня вечером». А теперь я пропагандирую идею космических аппаратов, которые будут регистрировать и отклонять с опасных траекторий астероиды, чтобы нам не грозило вымирание из-за какой-то космической каменюки, как бедным динозаврам. Любая идея ведет к более глубокому пониманию устройства мироздания, а это, в свою очередь, приводит к углублению знаний о том, как нам сберечь и улучшить свой мир. Труды ученых, исследователей, испытателей прошлого находят резонанс в нашей сегодняшней работе — а наши действия формируют все то, что будут знать и чем будут заниматься будущие поколения. Впрочем, я ни на чем не настаиваю.
В 1993 году я написал детскую книжку под названием «Большой физический фейерверк от Билла Ная, Человека-физики» (Bill Nye the Science Guy’s Big Blast of Science). Там есть и объяснение парникового эффекта, и я сравниваю Землю с ближайшей планетой — Венерой. Средняя температура на Земле составляет примерно 15 °C. На Венере средняя температура около 460 °C. Венера ближе к Солнцу, но такой огромной разницы это не объясняет; солнечного света ей достается вдвое больше, но при этом она окутана облаками, отражающими вдвое больше энергии обратно в космос. На самом деле главное отличие Венеры от нашей планеты — это атмосфера, которая в 90 раз плотнее земной и состоит практически полностью из углекислого газа. Весь этот CO2 создает суперпарниковый эффект, а в результате получилась планета, на которой свинцовое рыболовное грузило превратится в лужицу даже в самый морозный денек.