VIVOS VOCO: Новости науки в журнале "Природа"

Предстоящие исследования Марса
Гамма-всплески - взрывы сверхновых? Вибе Д.З.
Экзопланета со странностями
Новый «родственник» Юпитера
Ранняя история Земли: образование коры и мантии
Серебристые облака смещаются к югу
Длинные нити из нанотрубок
Проводимость молекулы водорода
Амазонии требуется защита
Что случилось три миллиарда лет назад?
Кому достанутся сокровища шельфа?
Килауэа жжет заповедные леса
История климата Африки - в снегах Килиманджаро
Четырехкрылый планёр из мезозоя
Археологические находки в Армении

Космические исследования

Предстоящие исследования Марса

Программы изучения Красной планеты, составленные в разных странах, выглядят весьма амбициозно (cм.: Снова на пути к Марсу // Природа. 2003. №3. С.75; Канада устремляется к Марсу // Там же. 2002. №3. С.20). Они, в частности, включают намерение посылать к Марсу каждые два года все более сложные орбитальные аппараты и посадочные отсеки; предполагается создать околомарсианскую систему связи для миссий, предусматривающих отправку образцов почвы и атмосферы на Землю. Все эти операции должны стать международными.

В 2003 г. НАСА планировало направить к Красной планете два аппарата с марсоходами, а Европейское космическое агентство - орбитальные и посадочные аппараты, разработанные в Великобритании. Независимо от них Япония уже ожидает прибытия на околомарсианскую орбиту своего космического аппарата. На 2005 г. НАСА намечает запуск аппарата с итальянским научным оборудованием, а в 2007 г. должен последовать марсианский спутник связи также итальянского изготовления. В этом же году ученые группы стран во главе с Францией собираются вывести в космос орбитальный марсианский аппарат и четыре малых спутника связи. На 2009 г. запланирован запуск аппарата, способного в следующем десятилетии доставить с Марса на Землю различные образцы.

Но все эти намерения находятся под угрозой. На конференции, проведенной НАСА в сентябре 2002 г., представители Италии не исключили, что их страна может отказаться от обещания снабдить американский аппарат 2005 г.

радиолокационным устройством, предназначенным для поиска воды (стоимость прибора около 20 млн долл.). Американский астробиолог Дж.Фармер (J.Farmer) подчеркнул, что это нанесло бы тяжелый удар по соответствующим исследованиям, тем более что заказывать другой прибор уже поздно.

Под сомнения попали и усилия Франции, являющейся головной страной в предстоящей в 2007 г. европейской миссии на поверхность Красной планеты - перерасход средств вынуждает французские власти сократить дальнейшие ассигнования, однако посадочные аппараты все же остаются приоритетными для французских ученых.

В то же время НАСА разрабатывает все более активную марсианскую программу. Помимо намеченного на 2003 г. запуска орбитального аппарата «Mars Express», на 2007 и 2009 гг. планируется высадка марсоходов типа «Exomars», на 2011 г. - пробная доставка на Землю образцов, а на 2015 г. - полномасштабная такая операция.

Science. 2002. V.297. №5589. P.1972(США).

Астрофизика

Гамма-всплески - взрывы сверхновых?

Гамма-всплески - кратковременные импульсы жесткого излучения - были открыты в конце 60-х годов прошлого века. С тех пор наблюдения за ними ведутся практически непрерывно, но к определенным выводам об их природе астрономы так и не пришли. С большей или меньшей достоверностью в конце 90-х годов удалось лишь установить, что гамма-всплески происходят далеко за пределами нашей Галактики, а значит, их природа связана с выделением колоссального количества энергии.

Из более чем сотни гипотез о происхождении гамма-всплесков наиболее живучими оказались две. Согласно одной из них, импульс жесткого излучения сопровождает вспышку сверхновой типа Ib/Ic и образование черной дыры в конце эволюционного пути этой сверхмассивной звезды. Согласно другой, гамма-всплеск происходит при слиянии компонентов в тесной паре нейтронных звезд. В природе, вероятно, реализуются оба механизма, но если о непосредственном наблюдении слияния нейтронных звезд можно только мечтать (разве что на помощь придут детекторы гравитационных волн), то в пользу связи гамма-всплесков со сверхновыми начали появляться реальные наблюдательные данные. Мощную поддержку эта гипотеза получила в конце 2001 г., когда признаки почти одновременной вспышки сверхновой были обнаружены сразу в двух гамма-всплесках.

Всплеск GRB 011121 был зафиксирован 21 ноября 2001 г. с помощью космического телескопа «Beppo-SAX» (Satellite per Astronomia X), принадлежащего Италии и Нидерландам. На протяжении следующих 10 дней яркость всплеска уменьшалась по обычному для таких источников степеннoму закону. Однако через 13 дней ослабление блеска во всех исследованных спектральных интервалах сильно замедлилось и даже, вероятно, на какое-то время остановилось: на кривой блеска появился «горб», параметры которого оказались близки к параметрам кривой блеска сверхновой типа Ic.

Дж.Блум (J.Bloom; Калифорнийский технологический институт, США), П.Прайс (P.Price; Обсерватория Маунт-Стромло, Австралия) и их коллеги, обнаружившие «горб», предполагают, что породившая его вспышка сверхновой произошла либо одновременно со всплеском, либо (что более вероятно) за несколько (не более 10) дней до него (Bloom J.S. et al. // Astrophys. J. 2002. V.572. P.L45.; Price P.A. et al. // Ibid. P.L51; Reeves J.N. et al. // Nature. 2002. V.416. №6880. P.512). Предварительные указания на существование таких «горбов» получены уже для нескольких гамма-всплесков, но все они до сих пор основывались на крайне скудных и неоднозначных наблюдательных данных.

Еще одно доказательство генетической связи гамма-всплеска GRB 011121 с массивной звездой заключено в форме спектра послесвечения. Авторы работы проанализировали всю совокупность наблюдений GRB 011121 в оптическом, ИК- и радиодиапазоне и заключили, что параметры спектра послесвечения и характер их изменения со временем одновременно удается воспроизвести только в модели распространения ударной волны по среде со спадающей плотностью, но не по однородной или, скажем, клочковатой среде. В модели гиперновой этот результат вполне ожидаем. На сверхмассивных звездах в конце жизненного пути развивается мощный звездный ветер, и потому к моменту вспышки сверхновой (и предположительно к моменту гамма-всплеска) звезда окружена оболочкой сброшенного вещества, плотность которого в приближении сферической симметрии и постоянной скорости ветра спадает обратно пропорционально квадрату расстояния. Поэтому, если гамма-всплеск действительно связан с окончанием эволюции массивной звезды, в его послесвечении должны быть видны признаки распространения ударной волны именно по среде со спадающей плотностью. Итак, у гамма-всплеска GRB 011121 обнаружено сразу два независимых признака связи со сверхновой - собственно вспышка и плотное окружающее вещество, сброшенное в виде ветра звездой-предшественницей.

В одной из своих статей Блум, Прайс и их соавторы указали, что окончательным подтверждением гипотезы о сверхновой стал бы спектр послесвечения с характерными широкими линиями металлов (например, ионов Ca, Ti и Fe), которые рождаются в расширяющейся оболочке. И ждать такого спектра пришлось недолго! 11 декабря 2001 г. с помощью того же телескопа «Beppo-SAX» был зафиксирован гамма-всплеск GRB 011211. В отличие от предыдущего источника для этого всплеска не удалось провести широкомасштабную наблюдательную кампанию с привлечением нескольких инструментов. Зато с помощью европейского космического телескопа «XMM-Newton» получены качественные его рентгеновские спектры. Как выяснилось, остаточное свечение гамма-всплеска рождается в веществе, приближающемся к наблюдателю со скоростью 0.086 c. В спектре видны линии многократно ионизованных магния, кремния, серы, аргона и кальция - типичных продуктов вспышки сверхновой, поэтому наиболее простое (и потому предпочтительное) объяснение наблюдательных данных состоит в том, что излучение рождается в оболочке сверхновой, вспышка которой произошла за несколько дней до гамма-всплеска (отсюда огромная скорость расширения оболочки).

Астрономия

Экзопланета со странностями

В июне 2002 г. было объявлено об открытии сразу 13 планет, находящихся вне Солнечной системы. Таким образом, число небесных тел, о существовании которых сравнительно недавно можно было лишь догадываться (cм.: Сурдин В.Г. Каталог экзопланет // Природа. 2000. №7. С.20-21; Вибе Д.З. Каталог экзопланет пополняется // Там же. №11. С.84-85), уже почти достигло 90.

Есть среди них и такие, чьи свойства можно назвать неожиданными. Например, планета при звезде 55 Рака, в отличие от всех ныне известных экзопланет, отстоит от своего светила дальше, чем Юпитер от Солнца: 5.8 а.е против 5.2 а.е. Новая экзопланета совершает полный оборот вокруг звезды за 14.8 земных лет; ее масса составляет не менее 4.3 массы Юпитера. Особенно необычно то, что у звезды 55 Рака известны еще две планеты, расположенные весьма близко к ней - одна всего в 0.12, другая - в 0.24 а.е. Каким образом они там оказались? И в какой мере подтверждают гипотезу, согласно которой несколько планет с массой и орбитой, близкими к земным, могут сосуществовать в одной и той же системе? Ведь принято считать, что юпитерообразные гиганты должны зарождаться на расстояниях не менее 3-4 а.е. от своего светила.

Д.Лин (D.Lin; Университет штата Калифорния в Санта-Крусе) и его коллеги высказывают предположение, что молодые гигантские планеты, следуя за обращающимся вокруг звезды и «съеживающимся» диском протопланетного вещества, заставляют это вещество своим приливным воздействием сдвигаться к центру системы.

Иная гипотеза у сотрудников Северо-Западного университета в Эванстоне, возглавляемых Ф.Разио (F.Rasio). Они предлагают сценарий «китайского бильярда», согласно которому при тесном сближении двух массивных планет одна из них выбрасывается на значительно более низкую орбиту, а другая - на более высокую относительно центральной для них звезды. Если верна первая, «миграционная», гипотеза, землеподобные объекты теоретически могут возникать после того, как гигантская планета по спирали продвинулась внутрь системы, а часть вещества пока еще осталась в диске, обращающемся вокруг звезды. Если же справедлива «бильярдная» модель, взаимодействие между близкой и далекой от звезды планетами-гигантами должно привести к выбросу вовне любого сходного с Землей тела, оказавшегося на орбите между ними.

Сейчас под наблюдением находится около 1200 звезд, которые можно «заподозрить» в наличии своих планет. Через несколько лет мы узнаем, насколько вероятно во Вселенной существование объектов, сходных с Землей.

Science. 2002. V.296. №5575. P.1951 (США).

Астрономия

Новый «родственник» Юпитера

В середине июня 2002 г. Дж.Марси (G.Marcy; Университет штата Калифорния в Беркли) сообщил, что руководимая им группа открыла существование вне Солнечной системы некоего «аналога» Юпитера.

По совпадению, в тот же день швейцарские астрономы, возглавляемые М.Майором (M.Mayor; Женевская обсерватория в Северни), объявили, что обнаружили обращающуюся вокруг звезды HD 190360 планету, которая значительно более «родственна» Юпитеру, чем любая иная.

Установлено, что масса этой новооткрытой планеты составляет лишь 1.1 юпитерианской, а орбита проходит в 3.7 а.е. от звезды. Будь эта планета членом Солнечной системы, она находилась бы где-то за Марсом, между поясом астероидов и Юпитером. Эксцентриситет ее орбиты - менее 0.1, что делает ее еще более сходной с юпитерианской. Но вот что важнее: при звезде HD 190360, по-видимому, вовсе нет «горячих Юпитеров». Доплеровское смещение излучения от этой системы говорит, что для находящихся там гипотетических инопланетян наша Солнечная система должна выглядеть так же, как их система - для земного астронома. Все это делает вероятным открытие вне Солнечной системы планет, более или менее сходных с Землей.

Science. 2002. V.296. №5576. P.2124 (США).

Планетология

Ранняя история Земли: образование коры и мантии

Изотопная система ¹⁷⁶Lu/¹⁷⁶Hf уже неоднократно применялась для выяснения вопросов ранней дифференциации Земли, приведшей к образованию мантии и коры. Однако интерпретация полученных данных требует точного знания константы распада (l) изотопа ¹⁷⁶Lu, равно как и некоторых других параметров, характеризующих состав планеты в целом. Использование недавно уточненного значения l_176Lu позволило установить присутствие нерадиогенного гафния в земных цирконах (ZrSiO₄), возраст которых превышает 3.9 млрд лет. Это в свою очередь говорит о том, что выделение кOрового материала из мантии происходило 4.3 млрд лет назад. Но доказательства обеднения мантийного материала гафнием до сих пор получены не были.

Группа датских космохимиков во главе с М.Бизаро (M.Bizzarro; Геологический музей и Центр литосферы Дании) изучала отношения изотопов Lu и Hf в различных типах метеоритов и определила первичное отношение ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf с большой точностью: 0.279628±0.000047. Полагая возраст примитивного метеоритного вещества равным 4.56 млрд лет, ученые рассчитали значение
l_176Lu = 1.983±1.033·10^–11 лет^–1. Такая величина l_176Lu, по мнению исследователей, показывает, что наиболее древние земные минералы образовались из мантийного расплава, уже обедненного гафнием. Формирование подобного расплава должно было завершиться не позднее 320 млн лет после аккреции Земли, что полностью согласуется с временнЫми оценками, полученными при изучении продуктов распада ныне вымерших короткоживущих радионуклидов в метеоритах.

Nature. 2003. V.421. P.931-933 (Великобритания).

Физика атмосферы

Серебристые облака смещаются к югу

Серебристые облака образуются в атмосфере обычно выше 80 км над Землей и видимы в сумерки, после захода Солнца. Первооткрывателем их в 1885 г. был наш соотечественник астроном В.К.Цераский (1849-1925). В том же году американец Р.Лесли (R.Leslie) опубликовал в журнале «Nature» сообщение: «В понедельник 6-го, около 10 часов вечера на ясном сумеречном небе появилось море светящихся волнистых облаков, одинаковых по тону и цвету… По форме они были волнообразными и, очевидно, очень высокими, наверное, освещаясь солнцем». Впоследствии это явление наблюдали многие жители Севера, населяющие районы за 55°с.ш. (для нашей страны - к северу от Петербурга, Екатеринбурга, Красноярска и т.д., для Северной Америки - от юга Аляски и Канады до географического полюса).

Но в последние годы серебристые облака стали видимы и на десяток градусов южнее обычного, т.е. в полосе Мадрид-Рим-Закавказье-Средняя Азия-Пекин. Ученые предположили, что это связано с глобальными климатическими изменениями, отражающимися и в верхней атмосфере.

Специалисты по химии атмосферы называют несколько возможных путей возникновения серебристых облаков: это результат либо увеличения концентрации СH₄ и СО₂ в верхних слоях воздушной оболочки Земли; либо последствие похолодания в высокой атмосфере, связанное с потеплением нижней; либо, наконец, появление массы влаги при участившихся запусках ракет. Нерешенные проблемы вызвали к жизни международный проект AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere - Аэрономия льда в мезосфере), рассчитанный на шесть лет. Финансирует проект НАСА США. На борту одного из американских искусственных спутников Земли, который предполагается запустить в 2006 г. с авиабазы Ванденберг в штате Калифорния, будут установлены, в частности, четыре комплекта приборов для сбора информации о серебристых облаках.

Ученые надеются решить, наконец, давнюю проблему происхождения этого явления и выяснить причины его смещения к югу.

Geophysical Institute Quarterly. 2002. V.18. №1. P.1 (США).

Физика

Длинные нити из нанотрубок

Уникальные механические свойства отдельных углеродных нанотрубок (подробнее о нанотрубках см.: Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки - материалы для компьютеров XXI века // Природа. 2000. №11. С.23-30) могут использоваться пока только в пределах нанодиапазона. Однако в некоторых случаях необходимы непрерывные нити и ленты из большого числа ориентированных трубок. В 2000 г. французские исследователи во главе с Б.Виголо (Science. 2000. №5495. V.290. P.1331-1334) впервые разработали простой метод получения жестких волокон и лент из одностенных ориентированных трубок. Он основан на свойствах системы нанотрубки-вода-поверхностно-активное вещество. Исходный материал - пучки из нескольких трубок - помещали в водный раствор поверхностно-активного вещества (ПАВ), которое адсорбировалось их поверхностью. При определенной концентрации ПАВ электростатическое отталкивание уравновешивало ван-дер-ваальсовы силы притяжения и образовывалась суспензия. С помощью шприца ее медленно вводили в поток раствора полимера, помещенного во вращающийся цилиндрический сосуд. Нанотрубки ориентировались главным образом в направлении вращения, образуя длинные ленты с поперечным сечением, величина которого зависела от диаметра иглы шприца и от скорости вращения. При удалении полимера со дна контейнера формировались спиральные ленты длиной до 1 м с ориентацией трубок преимущественно вдоль ленты.

Этот процесс может быть использован для производства шнуров из тысяч прочных волокон. Несмотря на использование неочищенного исходного материала, модуль упругости полученных волокон очень высок - 15 ГПа. Улучшить их и без того хорошие механические свойства можно, еще более увеличив степень ориентации.

Группа китайских ученых под руководством Кайли Дзянга (Nature. 2002. V.419. №6909. P.801) избрала другой путь: пучок параллельных нанотрубок «выдергивали», как шелковую нить из кокона, из выращенного на кремниевой подложке массива высотой несколько сотен микрометров. Полученные нити выглядели, как тонкие ленты из параллельных прядей длиной до 30 см и диаметром несколько сотен нанометров; ширина ленты зависела от числа прядей. По оценкам ученых, из 1 см² массива можно вытянуть 10 м нити. После соответствующей термической обработки из такой пряжи можно сделать, например, ткань для пуленепробиваемых жилетов или материал, блокирующий электромагнитные волны.

Для демонстрации широких возможностей нанотрубных волокон Дзянг с коллегами сконструировали лампу накаливания с изготовленной из них спиралью, которую закрепили между двумя металлическими контактами. Провод светился в вакууме (5·10^–3 Па) при постоянном напряжении 70 В на протяжении 3 ч; за это время его проводимость увеличилась на 13%, а натяжение возросло с 1 до 6.4 мН. Возможно, это связано с высоким сопротивлением контакта металл-нанотрубка, приводящим к сильному перегреву места соединения.

Исследователи изготовили также поляризатор, составленный из параллельных нанотрубных волокон. При пропускании луча света через него проходят лишь фотоны, поляризованные перпендикулярно пучку нанотрубок, а поляризованные вдоль его оси - поглощаются. Поскольку диаметр трубок >>10 нм, поляризатор может работать в ультрафиолетовой области спектра при длине волны излучения до десятков нанометров.

http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/2_22/index.htm

Молекулярная электроника

Проводимость молекулы водорода

В последние годы быстрыми темпами развивается молекулярная электроника, в которой функции переключателей, диодов и других элементов выполняют отдельные молекулы. Использовать для управления ими сканирующий туннельный микроскоп удобно только в лабораторных условиях, на практике же управляющий сигнал гораздо предпочтительнее подавать через связь металл-молекула-металл. Правда, при этом трудно определить, действительно ли контакт формируется одной-единственной молекулой.

Голландские физики из Лейденского университета совместно с американскими коллегами из компании IBM изготовили устойчивый мостик между платиновыми электродами из одной (!) молекулы водорода (Nature. 2002. №6910. V.419. P.906-909). Об этом свидетельствует тот факт, что проводимость водородного мостика оказалась почти в точности равной кванту проводимости G = 2e²/h - в отличие от результатов, полученных ранее другими учеными для органических молекул.

Проводимость водородного мостика (дана в квантах проводимости) в зависимости от напряжения

Анализ показал, что проводимость этого молекулярного контакта осуществляется преимущественно через возбужденную антисвязывающую орбиталь молекулы H₂ (нижняя связывающая орбиталь заполнена двумя электронами). Что удивительно, расстояние между атомами водорода при этом оказывается практически таким же, как и в свободной молекуле H₂, несмотря на то, что между каждым атомом водорода и ближайшим к нему платиновым электродом устанавливается очень прочная связь. Иными словами, хотя «водородные электроны» и обеспечивают сцепление молекулы H₂ с электродами, они продолжают участвовать в ковалентной связи между атомами водорода в самой молекуле; причем связь H–H прочнее связей Pt–H - именно они рвутся первыми при растягивании контакта.

http://perst.isssph.kiae.ru/inform/perst/2_21/index.htm

Охрана природы

Амазонии требуется защита

По мнению международных природоохранных организаций, для надежной защиты среды обитания должны быть изъяты из числа подлежащих вырубке 10-12% площади тропических лесов.

Бразилия - одна из наиболее богатых природными ресурсами стран мира - в то же время чрезвычайно слаба экономически. Правительство разработало обширный план «Бразилия, вперед!» (Каково будущее Амазонии? // Природа. 2001. №10. С.82), куда вошли и меры по охране окружающей среды. В первую очередь они касаются Амазонии, где вырубка тропических лесов поставила под угрозу само их существование. К 2001 г. под контроль было взято более 1 млн га (в 1993 г. таких территорий практически не было), но к ним нужно отнести еще по крайней мере 0.3 млн га.

По рекомендации специалистов охраняемые участки (как существующие, так и планируемые) соединяются «коридорами» для передвижения животных. Проводится подразделение лесов на контролируемые в федеральном масштабе (национальные) и подчиняющиеся правительствам штатов. Местные власти, часто обвиняемые в коррупции, от контроля отстраняются. Статус национальных пока имеют 28% лесов, но к 2010 г. его решено придать еще 15% Бразильской Амазонии, что составляет 50 млн га (единственной сравнимой по масштабу акцией была организация в 1908 г. системы национальных парков США). По предварительным подсчетам, создание 1 га нового национального леса обойдется бюджету страны в 1.4 долл. США, а всего потребуется около 70 млн долл.

Если предпринимаемые усилия увенчаются успехом, Бразилия займет достойное место среди стран, уделяющих необходимое внимание защите и возобновлению естественных ресурсов. Возможно, такому примеру последуют и другие государства на территории Амазонии - Боливия, Перу и Венесуэла.

Science. 2002. V.297. №5586. P.1478 (США).

Геология

Что случилось три миллиарда лет назад?

За последние 20 лет накопилось немало свидетельств того, что в геологической истории Земли неоднократно случались столкновения с крупными небесными объектами, и каждое из таких столкновений изменяло как поверхность планеты, так и ход эволюции живых организмов на ней. Однако за истекшие миллионы и миллиарды лет эрозия стерла с лица Земли бoльшую часть следов таких катастроф, что сильно затрудняет непосредственное изучение самих событий и их последствий.

Изотопное датирование образцов лунных пород, подвергшихся когда-то мощным ударам, показало, что естественный спутник нашей планеты, как и она сама, был мишенью интенсивнейшей «бомбардировки» из космоса примерно 3.8 и 3.2 млрд лет назад. На Земле следов первой из этих катастроф пока не найдено, зато следы событий, происходивших 3.5-3.2 млрд лет назад, запечатлелись по крайней мере в четырех крупных слоях, которые находятся в Барбертонском поясе диоритов, диабазов и других зеленокаменных пород в провинции Трансвааль (запад ЮАР). Их изучали американские геологи и геофизики из Университета штата Луизиана в Батон-Руже и Станфордского университета (штат Калифорния) под руководством Г.Р.Байерли (G.R.Byerly).

Как и аналогичные слои, отложившиеся в Восточно-Пилбарском блоке (штат Западная Австралия), они представляют собой древнейшие среди известных на Земле вулканогенно-осадочные породы, по которым судят о происхождении земной коры и начальных периодах возникновения жизни. Исследователи изучили и сопоставили цирконы (ZrSiO₄) из пород ЮАР и Западной Австралии. Эти породы несут отчетливые следы многократного воздействия мощных цунами, вторгавшихся практически одновременно с падением весьма крупного небесного тела. Только в одном из образцов массой около 2 кг обнаружено 30 цирконов диаметром от 50 до 100 мкм. Рыхлые осадочные породы, в которых найдены и африканские, и австралийские цирконы, скорее всего порождены цунами, а не сильным ударом астероида.

На основании анализа соотношений изотопов ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb определено, что возраст африканских цирконов 3470.1±1.9 млн лет, а австралийских - 3481±2 млн лет. Таким образом, возникновение этих пород весьма близко по времени.

Исследователи пришли к выводу, что космическая катастрофа, произошедшая на Земле в начале архея, была почти глобальной и в энергетическом отношении в 10-100 раз мощнее, чем более известная, случившаяся на границе мелового и третичного периодов. Она вызвала беспрецедентную по своим масштабам волну цунами. Это не могло не изменить ход геологической и биологической истории планеты в целом.

Science. 2002. V.297. №5585. P.1233 (США).

Геология. Океанология

Кому достанутся сокровища шельфа?

Площадь континентального шельфа составляет около 15 млн км² и примерно 5% площади Мирового океана, но потенциальные богатства шельфа значительно больше этой доли - здесь кроются огромные резервы источников энергии, минерального и биологического сырья.

В 1982 г. ООН приняла Конвенцию о морском праве, которая предоставляет 151 государству, имеющему выход к морю, Исключительную экономическую зону - 200 морских миль (1 морская миля = 1.852 км) от уреза воды. Во многих регионах эта зона перекрывает весь шельф. В случаях, где этого нет, Конвенция позволяет соответствующей стране претендовать на большую территорию. Но прежде необходимо точно установить, где заканчивается континент и начинается морская бездна, а также устранить неизбежные разногласия в методике определения такого предела. Специалисты полагают, что получателями добавочных площадей смогут стать примерно 60 стран. Среди них, например, Новая Зеландия, претендующая как островное государство на 2 млн км² шельфа, что удвоило бы ее морские владения. Индия может получить до 1 млн км², а США, по первоначальным прикидкам, будет претендовать на суммарную площадь около 750 тыс. км² в Атлантическом, Тихом и Северном Ледовитом океанах, где залегают полезные ископаемые оценочной стоимостью до 1.3 млрд долл. Россия же претендует почти на половину всего дна Северного Ледовитого океана.

Уже сейчас очевидно столкновение юридических и научных аспектов проблемы, ибо международные соглашения и правила зачастую неясны, а то и противоречивы. Специалист по геологии моря Д.Монахан (D.Monahan), глава канадской комиссии по проблемам шельфа, считает необходимым выработать общую научную интерпретацию получаемых данных. Свои заявки большинство государств должны подать в ООН к 2009 г., при этом обязаны составить подробную документацию, касающуюся глубины моря, очертаний дна, мощности осадочного слоя и других параметров. Небогатые страны опасаются, что из-за дорогостоящих работ по съемке и картированию морского дна не сумеют этого сделать даже в указанные сроки.

Объективные трудности связаны с определением границ континентального шельфа - ведь в действительности топография морского дна часто отличается изрезанностью рельефа, и поэтому на основании одной и той же информации можно делать противоположные выводы. Измерения мощности осадочных слоев с запасами нефти и газа тоже непростая задача. По существующему международному праву государственные границы в море проходят там, где толща осадков становится маломощной, но здесь теряется четкость интерпретации отраженного акустического сигнала. Если, например, расплавленные породы внедряются в более древний осадочный комплекс, перед исследователем возникает ложное дно, что искажает подлинную мощность осадочного слоя, к тому же он далеко не всегда становится тоньше по мере удаления от берега. Однако наибольшие разногласия связаны с подводными хребтами: являются ли они продолжением континентальной коры, т.е. отходят от сухопутной территории того или иного государства, или же образованы океанической корой. Наконец, крупное скопление осадочных пород на дне может оказаться результатом схода оползня или сброса с континентальной окраины моря.

Начатый сбор научной информации, необходимой для установления Исключительных экономических зон, вызывает в научном сообществе оптимизм, связанный с надеждами на новые открытия. Достаточно упомянуть целую цепь ранее не известных подводных вулканов и глубоко врезанных в дно каньонов у побережья Новой Зеландии или следы мощных подводных оползней, обнаруженных у северных берегов США.

Science. 2002. V.298. №5600. P.1877 (США).

Вулканология

Килауэа жжет заповедные леса

Извержения самого активного вулкана Гавайских о-вов - Килауэа - продолжаются десятилетиями. О них упоминается еще в древних легендах полинезийских народов, а с 1820 г. они регулярно фиксируются в письменных источниках европейско-американских поселенцев. Даже в краткие периоды относительного затишья в его вершинном кратере не переставало бурлить озеро раскаленной лавы.

По геологическим данным, этот кратер возникал в несколько этапов на протяжении последних 1.5 тыс. лет; в XVIII в. вулкан образовал крупные разломы - две рифтовые зоны, простирающиеся до самых морских берегов. Около 90% поверхности Килауэа сложено лавой, возраст которой менее 1.1 тыс. лет, а 70% - моложе 600 лет. Во время последнего мощного извержения, начавшегося в 1983 г., лавовые потоки заняли более 100 км², уничтожив свыше 200 домов. Май 2002 г. отличался частыми длиннопериодными землетрясениями. Еще в конце апреля земная поверхность вокруг кратера Пу’у О’о резко опустилась, однако вскоре стала опять подниматься, что сопровождалось серией хотя и слабых, но повторявшихся каждые 30 с толчков; через месяц этот рой землетрясений внезапно оборвался.

В ходе облета вершины (общая высота горы 1222 м над ур.м.) 24 апреля 2002 г. ученые увидели яркое свечение над ранее спокойной местностью вокруг кратера Пука-Нуи. В тот же день поток свежей лавы перелился оттуда в близлежащий кратер Пу’у О’о. Соединившиеся между собой лавовые реки достигли заповедных лесов Гавайского национального парка, которые во многих местах воспламенились. К июню 2002 г. полностью выгорело более 1 тыс. га леса.

Извержение продолжается. Неусыпные наблюдения сотрудников Гавайской вулканологической обсерватории, основанной в 1912 г., делают Килауэа одним из наиболее изученных вулканов на Земле.

Bulletin of the Global Volcanism Network. 2002. V.27. №5. P.6 (США).

Палеоклиматология

История климата Африки - в снегах Килиманджаро

Климатические условия в тропиках постоянно колеблются в разнообразных временных масштабах - от межгодовых (например, в 1997-1998 гг. под влиянием Эль-Ниньо - Южной осцилляции) до тысячелетних (как было между 10 тыс. и 5.5 тыс. лет назад, когда зазеленела Сахара). Однако палеоклиматическая информация для тропических областей пока скудна. Этим объясняется интерес к работе группы гляциологов и палеоклиматологов во главе с Л.Дж.Томпсоном (L.G.Thompson; Университет штата Огайо), в состав которой вошли сотрудники Университета штата Массачусетс, Швейцарского федерального института наук о среде, а также В.Н.Михаленко из Института географии РАН (Москва).

Эти ученые исследовали состав колонок льда, полученных ими же в 2000 г. на вершине и верхних склонах Килиманджаро (3°ю.ш., 37°в.д.; высота над ур.м. 5893 м; возраст вершинного ледника 11.7 тыс. лет). Важно, что этот высочайший на континенте пик лежит вблизи экватора, в области влияния восточноафриканских муссонов. В колонках льда представлен почти непрерывный ряд атмосферных осадков, которые с высокой степенью разрешения фиксируют климатические условия в промежутке от 11.5 тыс. лет назад до настоящего времени. Изменения изотопного состава кислорода в образцах льда говорят о колебаниях температуры; содержание различных пылевых частиц свидетельствует о кратких, но сильных вулканических извержениях, о наступлении засушливых периодов и т.п.

Все эти данные позволили выделить в тысячелетнем масштабе времени две основные климатические фазы: теплую и влажную между 11 и 4 тыс. лет назад и относительно холодную и засушливую в последние 4 тыс. лет. На эти общие тенденции накладываются резкие изменения климата в десяти- и столетних масштабах. К сожалению, малое количество органики в кернах не позволяет определить абсолютную хронологию слоев (например, их возраст в основании колонок устанавливался путем сравнения со спелеологическими данными из пещер Восточного Средиземноморья; одним из хронологических параметров для верхнего слоя послужило изменение концентрации изотопа ¹⁸O). Тем не менее авторы считают установленным, что во время малого ледникового периода (примерно 1270-1850 гг.) в Экваториальной Африке, как и в Европе, заметно похолодало. Это отразилось на гидрологических условиях всей Восточной Африки и западной части Индийского океана.

Анализ, проведенный авторами, подтвердил и уже известные факты: действительно, примерно 8300, 5200 и 4000 лет назад этот регион охватывали жесточайшие засухи. Одна из них, около

8300 лет назад, соответствует краткому периоду похолодания в высоких широтах на Севере. Тогда же в глобальных масштабах уменьшилась концентрация метана в воздушной оболочке Земли. Недавний анализ изотопного состава сталагмитов в пещерах Омана (Аравийский п-ов) показал большую концентрацию ¹⁸O, что, по мнению ученых, говорит о снижении в тот период интенсивности муссонных осадков. Уменьшение количества изотопа ¹⁸O, произошедшее 6500-5200 лет назад, указывает на существенное похолодание. Увеличение влажности, падение температуры и наступание ледника в середине голоцена в экваториальной области Восточной Африки устанавливается ныне по характеру растительной пыльцы и осадкам на дне озер. Быстрое похолодание и иссушение климата около 5200 лет назад знаменовало окончание периода африканской увлажненности в северной части тропиков.

Относительное влияние температуры и атмосферной циркуляции на изотопные характеристики ледовых кернов пока еще не совсем понятно. Более точное понимание соотношений этих факторов специалисты возлагают на недавно образованную Глобальную сеть данных об изотопном составе осадков, которая создана при поддержке Международного агентства по атомной энергии и Всемирной метеорологической организации (Женева).

Гляциологи с сожалением предполагают, что уникальные образцы ледового керна, добытые на Килиманджаро, могут оказаться последними. Если современные климатические тенденции не изменятся, льды и снега Килиманджаро через 15-20 лет вообще исчезнут (Горные ледники в тропиках отступают // Природа. 2002. №2. С.85). Это повлекло бы тяжелейшие последствия для населения, лишающегося достаточного количества воды - как питьевой, так и для хозяйственных и промышленных целей.

Science. 2002. V.297. №5581. P.528, 596; V.298. №5593. P.548, 589 (США).

Палеонтология Четырехкрылый планёр из мезозоя

Китайские палеонтологи удивили мир описанием невиданного оперенного динозавра, найденного в нижнемеловых отложениях (слоях джехоль) на западе провинции Ляонин (Xu Xing et al. // Nature. 2003. V.421. №6921. P.335-340). Это небольшое существо длиной около 77 см, из которых две трети составлял хвост, имело летательные перья не только на передних конечностях, но и на задних лапах! Поэтому авторы описания полагают, что нашли динозавра с крыльями на передних и задних конечностях, и его можно считать промежуточной стадией на пути формирования настоящего птичьего полета, который, в данном контексте, сформировался по гипотезе «с деревьев - вниз». Наземную гипотезу происхождения полета - «с земли - вверх» - можно теперь, по их мнению, оставить. Перья на передних и задних конечностях были коротки, чтобы обеспечить машущий полет, хотя достаточны для планирования. На передней конечности их длина достигала 222 мм, на задней - 194 мм. Конец хвоста тоже был снабжен перьями длиной 105-120 мм. Мелкое оперение (25-30 мм) просматривается на туловище и голове, а на затылке перья удлинены до 40 мм в виде хохла. Второй палец лапы имел крупный серповидный коготь, очень характерный для дромеозаврид (Dromeosauridae). И по ряду других продвинутых признаков новая форма включается в это семейство тероподных динозавров.

Четырехкрылый дромеозаврид описан как новый вид рода микрорапторов - Microraptor gui. Три других неполных экземпляра определены только как Microraptor sp., а еще один - как Dromeosauridae gen. et sp. indet. После скандальной истории с археораптором, который оказался химерой, составленной из передней части скелета птицы и задней части скелета дромеозавра, не исключается возможность и новых подделок (Rowe T. et al. // Nature. 2001. V.410. №6828. P.540). Авторы статьи о новом микрорапторе сканировали скелет на томографе и убедились в его аутентичности.

Длинные перья на задних лапах, вероятнее всего, связаны с планированием: видимо, микрораптор расставлял оперенные ноги в стороны, чем заметно увеличивал несущую поверхность тела. Именно так он изображен на реконструкции в «Nature», но горизонтальное разведение ног вызвало возражения у многих специалистов, оценивавших находку (Prum R.O. // Nature. 2003. V.421. №6921. P.323-324). Бедро у динозавров, как, впрочем, и у птиц, не может отводиться в сторону. Оно двигается только вперед-назад, в одной плоскости. С учетом этого выдвинуты соображения об использовании оперенных ног в качестве рулей, что тоже выглядит маловероятным.

Microraptor gui - первый летающий оперенный динозавр. После 1996 г. было описано не менее семи форм тероподных динозавров из нижнемеловых отложений Китая; они имели перообразные или пуховидные покровы, относились к четырем или шести семействам. Но все они - наземные бегающие, весили 30-80 кг и не были способны летать. Сторонники происхождения птиц от продвинутых хищных динозавров доказывали, что именно от таких форм и произошли настоящие летающие птицы, пройдя путь через все более и более быстрый бег по земле. Находка же четырехкрылого планёра дает существенные аргументы в поддержку древесной гипотезы происхождения полета.

Микрораптор гуи - летающий оперенный динозавр;
справа - его реконструкция.

Четырехкрылый микрораптор внес большую сумятицу в умы ученых, занимающихся происхождением птиц. Некоторые, ранее считавшие птиц производными от дромеозаврид или овирапторид, полагают, что эти динозавры произошли от птиц, спустившихся с деревьев на землю и утративших способность к полету. Сторонники более древнего происхождения птиц от каких-то ранних архозавров считают овирапторид и дромеозаврид не динозаврами, а птицами, утратившими способность летать. При этом многие продолжают видеть в археоптериксе предка всех птиц. Именно в такой постановке, как мне представляется, кроется противоречивость и несогласованность обеих гипотез. Некоторые научные авторитеты давно старались доказать, что археоптерикс - это оперенная рептилия, которая не может быть предком настоящих птиц, а скорее всего представляет собой отдельную тупиковую линию в эволюции хищных динозавров. Но для многих специалистов неоднократное происхождение оперения казалось невозможным. Теперь, после появления различных китайских целурозавров с различным оперением, параллельное его возникновение уже не представляется невероятным.

Китайские целурозавры в пуху и перьях не единственная сенсация из нижнемеловых отложений провинции Ляонин. Там открыты разнообразные энанциорнисы, древнейшие веерохвостые птицы, ряд млекопитающих, черепахи, различные рыбы, первые цветковые растения и др. В целом этот комплекс имеет юрский облик ( Zhou Zhonghe et al. // Nature. 2003. V.421. №6925. P.807-814). По абсолютным изотопным датировкам отложения признаны раннемеловыми (130-120 млн лет). Поэтому весь данный комплекс животных можно было бы назвать юрским зоопарком в меловом периоде.

Археология Археологические находки в Армении

Издалека эта скала, расположенная вблизи пос.Агарак в Армении, выглядит, как завихренная морская волна, готовая обрушиться в низину, но по мере приближения к ней становятся различимы на 15-метровом выступе очертания бараньей головы с лихо закрученными рогами. Размер этого глубоко высеченного в камне изображения около одного метра. Если пройти по самому краю обрыва, перед глазами предстанет еще один затронутый временем барельеф - нечто похожее на голову быка с рогами и широко разверстыми ноздрями, а далее - огромная, правда, с трудом угадываемая голова страшного дракона.

Исследовать этот загадочный «музей» сотрудники Института археологии и этнографии Армянской АН начали всего несколько лет назад, но вскоре убедились, что Агарак хранит богатейшую информацию о прошлом народов Кавказа - от раннего бронзового века (около 5 тыс. лет назад) до позднего средневековья. А ведь пока исследована лишь относительно небольшая часть местности.

Всего несколько лет назад все это могло бесследно исчезнуть: предполагалось расширить расположенную рядом каменоломню, где добывался туф - популярнейший стройматериал в Закавказье. Но ученым повезло: археолог Б.Гаспарян показал сотруднику посольства США в Ереване М.Гфеллеру (M.Gfoeler), который оказался любителем древностей, многочисленные памятники тысячелетней культуры своей страны, и тот понял, что здесь - непочатый край для исследований, а брат Гфеллера, довольно богатый человек, создал специальный фонд помощи археологам Армении.

Первые же раскопки принесли ученым керамические сосуды бронзового века, но в тех краях удивить этим невозможно. Вскоре число работающих на перспективном поле достигло 1000 человек, и вся эта «армия» во главе с опытным археологом П.Аветисяном вскрыла к началу 2002 г. около 5 тыс. м² площади (лишь небольшую часть запланированных 200 га) и тщательно ее обследовала. Участие в раскопках приняли и американские специалисты - археолог А.Т.Смит (A.T.Smith) и антрополог Ф.Коль (F.Kohl), эксперт по Закавказью.

Уже открыты свидетельства широкомасштабной деятельности древнего человека: каменные ступени огромной лестницы, ведущей к многочисленным нишам, которые выдолблены в стенах ущелья; подковообразные полупещеры, связанные между собой туннелями, которые пробиты в туфовом монолите; отделенные от скалы трапециевидные блоки камня… Ясно, что Агарак с его алтарными помещениями служил некогда важным религиозным центром.

Рабочие приступили к вскрытию остатков каменных жилищ, образующих целую улицу. Здесь нашлось немало терракотовых статуэток и керамических изделий, характер которых позволяет связать это поселение с куро-аракской неолитической культурой эпохи ранней бронзы, распространенной в Закавказье в XXIX-XXVII вв. до н.э. Видимо, необычная скала стала тогда чем-то вроде храма под открытым небом и местом поселения жрецов.

Уже то, что обнаружено и изучено хотя бы поверхностно, вызывает бездну дискуссий среди специалистов. Так, эксперт по доисторическому Среднему Востоку П.Ломбар (P.Lombard) вообще не уверен, что каменные барельефы, изображающие животных, - продукт рук человеческих, а не естественной эрозии. Но с таким скептическим взглядом не согласно большинство его коллег - одно лишь выветривание к подобным результатам привести не могло.

Тайна заключена и в тысячах небольших округлых ямок размером от крупной монетки до чайного блюдца, разбросанных по всей обнаженной поверхности скалы. Гаспарян предполагает, что эти углубления - следы от некогда установленных столбов. Они расположены слишком регулярно, чтобы быть результатом эрозии

КАЛЕЙДОСКОП

«Карта Винланда» все же фальшивка
Ноев ковчег отменяется?
Волки Франции
Венера снова в повестке дня
Летающие змеи
Подводный вулкан Моноваи
Лоси и алкоголь
Контрабанда угрожает слонам
Переписка Гильберта

История науки

«Карта Винланда» все же фальшивка

Знаменитая «Карта Винланда» (Винландом (Страной винограда) норманны называли северо-восточное побережье Северной Америки; см. также: Эрдели И. Карта XVI века открывает Америку XI века // Природа. 1977. №5. С.90-95; Гумилев Л.Н. Викинги не солгали // Там же. С.95-99) была обнаружена в одной из частных библиотек в 1957 г. Она весьма правдоподобно изображает очертания берегов Северной Америки, включая о.Ньюфаундленд и часть Атлантического побережья Канады. Многие годы карта вызывает горячие споры специалистов: по мнению многих, она относится к середине или даже первой трети XV в., т.е. составлена задолго до плавания Колумба.

Американские исследователи - физик Д.Донахью (D.Donahue; Аризонский университет в Тусоне), химик Ж.Олин (J.Olin; Смитсоновский центр материаловедения в Сьютленде) и физико-химик Г.Харботтл (G.Harbottle; Брукхейвенская национальная лаборатория в Аптоне) - датировали по содержанию ¹⁴C пергамент, на котором изображена карта. Оказалось, что этот материал действительно изготовлен между 1423 и 1445 г. О том же свидетельствуют и некоторые характерные особенности, имеющиеся как у карты, так и у протоколов Базельского собора (1431-1449) католической церкви.

И все же «Карта Винланда» - фальшивка. К такому выводу пришли британские ученые К.Браун и Р.Кларк (K.Brown, R.Clark; Лондонский университетский колледж), проведя химическое и оптическое исследования чернил, которыми она выполнена. Черные линии, подходя к краю листа, выцветают, приобретая желтоватый оттенок. Это казалось вполне правдоподобным, но, изучив характер лазерного луча, отражаемого линиями, исследователи обнаружили, что желтые участки содержат анатазу - вещество, весьма редко встречающееся в природной среде, но широко применявшееся в производстве чернил и красок начиная с 1920-х годов. Таким образом, выцветание и пожелтение сознательно подделаны. (Интересно, что подлинные старинные чернила, состав которых основан на углероде, не выцветали. Но фальшивокартограф, очевидно, этого просто не знал.)

Итак, в многолетнем споре поставлена последняя точка.

Science. 2002. V.297. №5583. P.931 (США).

Океанология. Геология

Ноев ковчег отменяется?

Несколько лет назад американские геологи Б.Райан и У.Питман (B.Ryan, W.Pitman; Обсерватория Ламонта и Доэрти по изучению Земли при Колумбийском университете) предложили гипотезу, согласно которой примерно 7500 лет назад в Черное море внезапно вторглись огромные массы вод Средиземного моря. (Не исключено, что библейские легенды о Ноевом ковчеге основывались именно на этих катастрофических событиях.) Многие океанологи и геологи отнеслись к гипотезе вполне серьезно.

Райан и Питман описывали явления так. Около 18 тыс. лет назад, во время последнего ледникового периода, значительная часть влаги аккумулировалась в ледниках. Уровень Мирового океана понизился, и Черное море, потеряв с ним связь, превратилось в пресноводное озеро, питаемое лишь реками. Затем на Земле потеплело, многие ледники растаяли, уровень морей поднялся, и средиземноморская вода гигантским водопадом прорвалась в Черное море, вновь сделав его соленым. Важное свидетельство тому - внезапное появление остатков соленоводных видов моллюсков, которые обнаружены в осадках Черного моря, отложившихся 7500 лет назад.

Однако по мнению канадских геологов во главе с А.Аксу (A.Aksu), никакого «потопа», внезапно изменившего судьбу Черноморья, вообще не было. Сейсмическая съемка Мраморного моря и анализ его донных отложений показывают, что 10 тыс. лет назад здесь существовала дельта реки. Примерно 9 тыс. лет назад она обратилась вспять. В Черное море стали проникать соленые воды, постепенно увеличивая в нем концентрацию солей. Таким образом, появление солелюбивых моллюсков вовсе не требовало внезапного наводнения.

Однако Райан считает, что с этих позиций невозможно объяснить, почему осадочные слои, залегающие ныне на глубине 120 м под поверхностью Черного моря, соответствуют слоям, характерным для побережий возрастом около 9 тыс. лет. По его мнению, море тогда было весьма мелким, а его берега располагались как раз на этой значительной глубине.

Столкновение противоречащих точек зрения вызвало среди специалистов широкую дискуссию.

Science. 2002. V.296. №5577. P.2331 (США).

Охрана природы

Волки Франции

По современным оценкам, численность волков в странах Европы (cм. также: Волк вернулся // Природа. 2002. №7. С.86) составляет: около 2500 особей в Испании, 500-1000 в Италии, 350 в Португалии, 100-200 в странах Скандинавии, 100-150 в Хорватии, 700-900 в Польше, а во Франции - всего 30 особей.

Столь низкая численность волка в этой стране, как считают эксперты специально созданной Национальной ассамблеей комиссии, связана с традиционно негативным отношением к этому хищнику местных пастухов, которые считают его главным виновником гибели овец. Однако, по данным Всемирного фонда охраны дикой природы, мелкий рогатый скот гораздо чаще гибнет от бруцеллеза и нападений бродячих собак, чем от волков.

Sciences et Avenir. 2002. №670. P.19 (Франция).

Космические исследования

Венера снова в повестке дня

В мае 2002 г. руководство Европейского космического агентства (ESA) решило отменить намечавшийся на 2005 г. запуск аппарата «Venus Express» к Венере. Причина - финансовые трудности (в частности, отказ Италии внести обещанные 8.5 млн долл.), а также отставание работ относительно графика. Однако в ноябре 2002 г. ESA вновь вернулось к прежнему плану под давлением научной общественности и в надежде, что Италия исполнит взятые на себя обязательства; решено ограничить вклад этой страны лишь поставкой запасных частей к приборам, уже изготовленным ее специалистами. Общая стоимость проекта и запуска 160 млн долл.

«Venus Express» между 2005 и 2009 гг. окажется единственным аппаратом, направленным землянами к этой соседней, но одной из наименее изученных планет Солнечной системы. Лишь в 2009 г. туда же планируется запустить японский космический зонд «Planet C».

Science. 2002. V.298. №5597. P.1315 (США).

Зоология

Летающие змеи

Известно, что ядовитые пресмыкающиеся из рода украшенных древесных змей (Chysopelea), обитающие в тропических лесах Южной и Юго-Восточной Азии, способны совершать планирующие полеты дальностью до 100 м. (Кстати, по-английски они так и называются: flying tree snakes - летающие древесные змеи.)

Дж.Соша (J.Socha; Чикагский университет, США) заснял полет одной из них, райской украшенной змеи (Ch.paradisi), и изучил его кинематику. Рептилия длиной 1 м уцепилась концом хвоста за ветку; затем, повиснув на ней, приняла форму буквы J и с силой оттолкнулась. В парении змея распластала тело, производя при этом непрерывные волнообразные движения. Такой способ позволяет не только планировать на весьма большие расстояния, но и изменять направление полета.

Sciences et Avenir. 2002. №667. P.44 (Франция).

Океанология

Подводный вулкан Моноваи

В южной части Тихого океана, примерно на полпути между островами Кермадек и Тонга, находится подводная гора Моноваи. Ее вершина лишь на 100 м не достигает поверхности моря. Начиная с 1977 г. акустическая сеть регистрировала прерывистые мощные звуки; на водной поверхности стали появляться цветные пятна и поднимавшиеся из глубины пузыри, что сопровождалось глухим ревом. Не оставалось сомнений, что гора Моноваи - действующий вулкан. Он образует вулканический центр подводного хребта Тонга-Кермадек.

В конце 2002 г. сейсмическая сеть Французской Полинезии зарегистрировала мощные волны, вызванные, видимо, сильными взрывами в недрах вулкана, продолжавшимися в течение примерно 2 ч. Они прекратились столь же внезапно, как и начались. Французские и новозеландские ученые продолжают наблюдения.

Bulletin of the Global Volcanism Network. 2002. V.27. №5. P.7 (США).

Экология

Лоси и алкоголь

Комитет по наблюдению за дикими животными, обитающими на высоком плоскогорье Телемарк (юг Норвегии), обратился к жителям этой части страны с призывом соблюдать осторожность при встрече с лосями. Основанием послужили участившиеся случаи агрессивного поведения лосей в лесах и садах. Причиной необычного поведения животных стал снег, выпавший в конце лета 2002 г.: висевшие на ветках плоды забродили и превратились в хмельное зелье, а для многочисленного стада лосей Телемарка несобранные ягоды - их традиционная пища. Оказалось, что как на людей, так и на лосей алкоголь действует по-разному: одни становятся вялыми и апатичными, другие - агрессивными.

Sciences et Avenir. 2003. №671. P.23 (Франция).

Охрана природы

Контрабанда угрожает слонам

По материалам британской организации «Рожденный свободным», в 1979 г. общая численность африканского и индийского слонов оценивалась в 1.3 млн, в 1990 г. она составила 609 тыс., а к настоящему времени упала до 400 тыс.

Одна из основных причин столь бедственного положения - незаконная торговля слоновой костью, в которую вовлечены 150 стран мира. Ежегодная прибыль от нее составляет несколько сот миллионов евро (продажа 1 кг необработанного бивня дает примерно 100 евро). В 2002 г. было арестовано 16 т этого товара (рекордным задержанием стали 6 т слоновой кости из Южной Африки, доставленные в Сингапур). Перевалочной базой для половины объема всей контрабанды стал Китай. С 1996 г. здесь было задержано 45 т бивней.

Sciences et Avenir. 2002. №670. P.40 (Франция).

История науки

Переписка Гильберта

В Гёттингене (Германия) найдены 132 письма, адресованных немецкому математику Д.Гильберту (1862-1943) и написанных в период расцвета науки между двумя мировыми войнами. Среди корреспондентов Гильберта были М.Борн, А.Зоммерфельд, М.Планк, А.Эйнштейн. Содержание 18 писем Эйнштейна уже было известно, но их подлинники считались утраченными. Сейчас эти ценнейшие эпистолярные документы, обнаруженные историком науки К.Соммером (K.Sommer), проходят экспертизу. Несмотря на исторический интерес к ним, маловероятно, что они содержат ответы на те 23 задачи, которые математик предложил научному сообществу в Париже в 1900 г. Некоторые из них до сих пор не решены.

Sciences et Avenir. 2002. №667. P.39 (Франция).

КОРОТКО

По мнению физиков Института Вейцмана (г.Реховот, Израиль), турбулентные движения в атмосфере способствуют выпадению дождей. Вихревые возмущения действуют внутри облаков подобно центрифуге, заставляя влагу быстро вращаться по расходящейся спирали. Ученые создали математическую модель для расчета скорости, с которой мельчайшие капли «сбиваются» в крупные, готовые к выпадению (учитываются скорость ветра, температура и влажность воздуха). Методика позволит существенно повысить качество метеопрогнозов.

Sciences et Avenir. 2002. №670. P.52 (Франция).

По решению Международного союза охраны природы испанская рысь (Felis lynx pardina) внесена в список животных, находящихся под угрозой исчезновения. Этот подвид обитает лишь на отдельных, разрозненных территориях Испании и Португалии, в настоящее время его численность составляет всего около 600 особей (для сравнения: в 1978 г. этих животных насчитывалось 1000-1500).

Sciences et Avenir. 2002. №670. P.16 (Франция).

Европейское космическое агентство приняло решение о более широкой подготовке к высадке человека на Луну и Марс в 2030 г. Программа под названием «Aurora» находится в стадии планирования; в ней участвуют ученые и инженеры 15 стран Европы и Канада. Первым практическим шагом стал заказ оборудования для четырех непилотируемых миссий, в том числе роботов, которые будут установлены на космических аппаратах, а также марсоходов и приборов для доставки марсианских образцов на Землю. Это должно быть воплощено в жизнь к 2009 г. Проблемы финансирования проекта окончательно еще не решены.

Science. 2002. V.298. №5593. P.515 (США).

РЕЦЕНЗИЯ

Р. Пенроуз.
Новый ум короля.
Пер. с англ.: А.Дамбис, Ю.Данилов,
С.Кокарев, В.Малышенко,
И.Ольшевский, Л.Яковенко.
М.: Едиториал УРСС, 2003, 382 с.

О компьютерах, мышлении и законах физики

В.Г. Сурдин,
кандидат физико-математических наук
Государственный астрономический институт им.П.К.Штернберга
Москва

Эту книгу мы ждали, о ней говорили, на нее ссылались западные авторы, уже давно имевшие возможность прочитать ее в оригинале. Мощный нестандартный талант английского математика и физика Роджера Пенроуза обещал нам незаурядное произведение. Так оно и оказалось.

Тема книги - загадка человеческого мышления. Как пример незаурядности этого явления автор без ложной скромности демонстрирует собственный интеллект, причем весьма убедительно. Читателей, знакомых с творчеством Пенроуза, казалось, уже мало что может поразить. Сэр Роджер уже более 40 лет активно работает в различных областях физики, он изобрел новые математические объекты - твисторы (причем как раз в эпоху популярности «твиста»), он - автор знаменитой «машины Пенроуза», вычерпывающей энергию из черных дыр. Именно он, работая вместе со Стивеном Хокингом, доказал известную теорему Пенроуза о неизбежности рождения физической сингулярности пространства-времени в ходе релятивистского коллапса космических тел. Одним словом, автор книги не из праздного любопытства заинтересовался человеческим мышлением; просто он пытается понять принцип работы того восхитительного механизма, пользоваться которым научился в совершенстве.

Как повод для раздумий Пенроуз использует работы над искусственным интеллектом (ИИ), так или иначе сводящиеся сегодня к искусству программирования. «Можно ли представить себе мышление как запрограммированный процесс? Существует ли алгоритм мышления?» - спрашивает Пенроуз. Возможно, читатель так и не догадался бы о том, какой ответ приготовил ему автор, но тайну выдал Мартин Гарднер, написавший в своем предисловии к этой книге: «…я вижу Пенроуза - мальчика, сидящего в третьем ряду, позади признанных корифеев в области ИИ, - который не боится высказать им вслух свое мнение, что их КОРОЛИ-ТО ГОЛЫЕ». Имено так понял Гарднер название книги Пенроуза, которое явно перекликается с названием известной сказки Г. -Х.Андерсена «Новое платье короля».

Имена Хокинга и Пенроуза часто соседствуют: вместе они изучали Вселенную, гравитацию; писали работы о природе сингулярности и публично дискутировали о «стреле времени» [1]. И почти одновременно, в конце 80-х, они взялись за написание научно-популярных книг, избрав при этом разный подход. Хокинг в своей книге, впервые увидевшей свет в 1988 г., честно признается: «Мне сказали, что каждая включенная в книгу формула вдвое уменьшит число покупателей. Тогда я решил вообще обходиться без формул» [2]. Но мог ли Пенроуз пойти тем же путем? Готовя свою книгу на год позже, он в специальном «Обращении к читателю» явно намекает на чрезмерную уступчивость Хокинга: «Меня не устрашило, - пишет Пенроуз - известное предостережение, что каждая формула в книге сокращает вдвое круг читателей». Далее он лукаво советует не обращать внимание на формулы, если читатель испытывает перед ними ужас. Автор знает, что отнюдь не формулы потребуют наибольшего напряжения ума.

До появления этой книги Пенроуз не был широко известен как популяризатор науки. Взявшись за новое для себя дело, он подошел к нему в высшей степени оригинально, продемонстрировав читателю, что красота науки заключена не в словах, а в результатах: одна из страниц книги, 72-я, целиком заполнена «нулями» и «единицами», в совокупности представляющими универсальную машину Тьюринга. Пожелал ли автор бросить дерзкий вызов читателю, или он искренне хотел порадовать пытливые умы еще одной «игрой в бисер»?

Думаю, для Пенроуза именно эта игра и есть наивысшая реальность бытия. В нескольких главах автор демонстрирует изумительные математические объекты - комплексные числа, фракталы, множество Мандельброта; он обсуждает теорему Ферма и проблему вычислимости, возникающую в связи с существованием четко определенных и все же неразрешимых математических операций. А затем, очаровав читателя математикой, Пенроуз спрашивает: «Что такое математика - изобретение или открытие? Процесс получения математиками результатов - что это: всего лишь построение не существующих в действительности сложных мысленных конструкций, мощь и элегантность которых способна обмануть даже их собственных изобретателей, заставив их поверить в реальность этих не более чем умозрительных построений? Или же математики действительно открывают истины уже где-то существующие, чья реальность в значительной степени не зависима от их деятельности? Я думаю, что читателю должно стать уже совершенно ясно, что я склонен придерживаться скорее второй, чем первой, точки зрения, по крайней мере в отношении таких структур, как комплексные числа или множество Мандельброта».

Говоря о принципах мышления, Пенроуз детально рассматривает тезис о том, что «мышление есть божественный алгоритм» (с ударением на «алгоритм»). «Что есть истина? - спрашивает Пенроуз. - Как мы составляем наши суждения о том, что в мире является справедливым, верным, а что - нет? Следуем ли мы некоторому алгоритму, которому отдается предпочтение среди прочих, менее эффективных, в процессе всемогущего естественного отбора? Или же возможен некий иной путь - не алгоритмизированный, а основанный на особой проницательности, интуитивный, инстинктивный - позволяющий угадывать правду?»

Ясно, что в дискуссии о мышлении невозможно обойти вопрос о свободе воли разумного существа. В рамках ньютоновой физики, с ее детерминизмом, он особенно тяжел. «Я действительно считаю, - пишет Пенроуз, - что вопрос о свободе воли представляет собой реальную, а не вымышленную проблему - но она в высшей степени нетривиальна и ее трудно сформулировать адекватно. Вопрос о детерминизме в физической теории, безусловно, важен, однако я убежден, что он не является камнем преткновения. Например, мир может быть детерминистским, но невычислимым. Иначе говоря, будущее может определяться прошлым, но точно рассчитать его при этом будет в принципе невозможно». Вот такой математический изыск; не правда ли, неожиданный?

Встав на этот путь, Пенроуз не ограничивается формулировкой проблемы: «Я попытаюсь изложить аргументы, показывающие, что действие нашего наделенного сознанием разума неалгоритмично (т. е. невычислимо). Соответственно, свобода воли, которой мы наделены (по нашему глубокому убеждению), должна быть тесно связана с какой-то невычислимой составляющей законов, управляющих тем миром, в котором мы живем. Независимо от того, принимаем ли мы или отвергаем такую точку зрения на свободу воли, интерес для нас представляет вопрос именно о вычислимости данной физической теории (например, ньютоновской динамики), а не о том, является ли она детерминистской. Вопрос о вычислимости отличен от вопроса о детерминизме. Утверждение о том, что это - два совершенно разных вопроса, как раз и служит одним из основных тезисов в данной книге».

Проведя читателя по лабиринтам гамильтоновой и квантовой механики, обеих теорий относительности и несуществующей пока квантовой теории гравитации, обсудив строение мозга и механизм зрения, антропный принцип и космологическую «стрелу времени», невербальные мысли и математическое озарение (сам Пенроуз увидел как-то в полудреме невозможный объект в четырехмерном пространстве!), автор наконец заявляет: «Я утверждаю, что явление сознания не может быть описано в рамках современной физической теории».

Здесь не место (да и не хочется) спорить с Пенроузом, но так ли уж безнадежна идея о мозге как очень сложном, но вполне детерминированно работающем компьютере? Скажем, настольный вентилятор не отличается в принципе от вертолета. Но чисто количественное различие между ними в механической мощности обеспечивает одному из них новое качество - возможность полета. Поэтому не исключено, что правы именно те, кто считает наш мозг всего лишь очень сложным логическим автоматом. Но интуиция подсказывает Пенроузу, что человеческий мозг представляет собой устройство более сложное, чем просто «набор проводков и переключателей». Быть может, именно интуиция - лучшее тому доказательство. Именно она провела Человека от кремниевого ножа до транзистора. И хотя электронный компьютер - воплощенная логика - уже превзошел «биокомпьютеры» А.Карпова и Г.Каспарова, но до вершин интуиции Ферма и Пенроуза ему еще далеко. Но мне почему-то кажется, что и до этих вершин он когда-нибудь доберется.

Вот и математик Давид Рюэль хорошо отзывается о книге Пенроуза, хотя и не полностью разделяет его взгляды: «Это блестящее изложение современных научных идей. В то же время это изысканное обращение, в котором автор предлагает изменить законы физики, чтобы приспособить их к сознанию, и интроспективная точка зрения на то, что наш разум действует не как компьютер. Ясно, что законы физики нужно изменить, чтобы приспособить их к квантовой гравитации, но я очень сомневаюсь, что это произойдет согласно идеям Пенроуза. Работая с сознанием и интроспективными определенностями, нельзя забывать, как умен и силен наш разум, когда дело касается самообмана. Это один из тех уроков психоанализа, которые невозможно легко забыть» [3].

Так или иначе, но книга Пенроуза открыла научную дискуссию, от которой сам ее автор уже не может быть в стороне. Поэтому развитие своих взглядов он описал в книге «Тени разума» (1994). С нетерпением ждем и ее перевода.

Литература

1. Хокинг С., Пенроуз Р. Природа пространства и времени. Ижевск, 2000.

2. Хокинг С. Краткая история времени. СПб., 2001.

3. Рюэль Д. Случайность и хаос. М.; Ижевск, 2001.

НОВЫЕ КНИГИ

Физика

Д.Н.Зубарев, В.Г.Морозов, Г.Репке. СТАТИСТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА НЕРАВНОВЕСНЫХ ПРОЦЕССОВ: В 2 т. Пер. с англ. А.Г.Башкирова и И.В.Морозова. М.: Физматлит, 2002. 432 с.

Книга представляет собой современный курс статистической теории неравновесных процессов в классических и квантовых системах многих частиц. В отличие от существующих учебников и монографий на эту тему, изложение теории кинетических, гидродинамических и релаксационных процессов основано на едином методе, который обобщает метод статистических ансамблей Гиббса на неравновесные системы.

В первом томе излагаются основы метода неравновесных статистических ансамблей, его приложения к различным задачам классической и квантовой кинетики, а также теория линейной релаксации равновесных систем на механические и термические возмущения.

Во втором томе рассказывается о методе неравновесных функций Грина, теории релаксационных и гидродинамических процессов.

Обществоведение

В.Л.Иноземцев. НА РУБЕЖЕ ЭПОХ: Экономические тенденции и их неэкономические следствия. М.: ЗАО Экономика, 2003. 776 с.

Книга представляет собой сборник статей доктора экономических наук В.Л.Иноземцева, опубликованных с 1998 по 2002 г. в ведущих научных журналах России («Общественные науки и современность», «Вопросы философии», «Политические исследования», «Свободная мысль - XXI век», «Вестник РАН» и др.).

Анализируя тенденции мирового экономического развития, автор приходит к необходимости рассматривать гораздо более широкий спектр проблем, простирающихся от геополитики и международных отношений до особенностей современной государственности и этических аспектов общественного устройства. Представленные материалы, собранные под одной обложкой, показывают сложную и динамичную картину современного мира.

В январе 2002 г. статья В.Л.Иноземцева «Кризис Киотских соглашений и проблема глобального потепления климата» появилась на страницах журнала «Природа». В ней говорится о выходе США из Международного соглашения по ограничению выбросов парниковых газов (Киото, 1997), что заставляет переоценить перспективы движения к экологически безопасному миру.

Автор занимает пост директора Центра исследований постиндустриального общества. Сфера его научных интересов - мировая экономика и международные отношения, социальные проблемы современных западных обществ и стран третьего мира.

Археология

В.В.Волков. ОЛЕННЫЕ КАМНИ МОНГОЛИИ. Отв. ред. М.А.Дэвлет. М.: Научный мир, 2002. 248 с.

Оленные камни - замечательные памятники древнего монументального искусства, символ культуры Центральной Азии. Наибольшее их число сосредоточено в степях Монголии.

Они представляют собой каменные стелы с изображениями различных животных (козлов, кабанов, лошадей и др.). Название «оленные» происходит от часто встречающихся стилизованных фигур летящих оленей, которые олицетворяют человека, героя-воина. Имеются отдельные скульптурно выполненные фигуры, хотя и крайне условно. В верхней части - шапочки, повязки, височные подвески или серьги, ожерелье. В середине - пояс, оружие (кинжал, нож, чекан, лук, боевой топор, оселок). На камнях изображены заштрихованные пятиугольники, отождествляемые со щитами воинов из кожи или дерева.

Виталий Васильевич Волков (1933-2000) - доктор исторических наук, заведующий отделом бронзового века в Институте археологии РАН, известный исследователь древностей Центральной Азии.

Первое издание этой книги, посвященной высокохудожественным памятникам первобытного искусства, вышло в 1981 г. небольшим тиражом и сразу же стало библиографической редкостью. Напечатанная в Монголии книга фактически была полиграфическим браком: расплывчатые иллюстрации на серой газетной бумаге с крупнозернистым грязным фоном.

Второе издание подготовлено по материалам последних публикаций автора. Оленные камни Монголии - важнейший исторический источник скифо-сибирского звериного стиля.

История науки

Р.Л.Берг. СУХОВЕЙ: Воспоминания генетика. 2-е изд., доп. М.: Памятники исторической мысли, 2003. 527 с.

Суховей - иссушающий ветер, губитель всего живого, символ зла. Идея дать книге такое название родилась в США, в телефонном разговоре двух эмигрантов. Беседовали старые друзья, диссиденты, ленинградцы: биолог, автор книги, и филолог, литературовед, поэт-переводчик Геннадий Шмаков. Книга была написана в конце 70-х по предложению главного редактора издательства Корнельского университета (США), который впоследствии отказался выпустить ее в свет.

Известный генетик, историк науки и защитник прав человека, Раиса Львовна Берг (дочь академика Л.С.Берга - географа, ихтиолога и эволюциониста) родилась в Санкт-Петербурге в 1913 г. Ее друзьями были А.Д.Сахаров, В.И.Вернадский, А.Гинзбург. Уехав из страны в 1974 г., она в течение 20 лет работала в США, ныне проживает во Франции.

В книге, ранее изданной в США (1983) на русском и английском языках, рассказывается о судьбе русской интеллигенции.

История науки

АТОМНЫЙ ПРОЕКТ СССР: Документы и материалы: В 3 т. Под общ. ред. Л.Д.Рябева. Т.1. 1938-1945: В 2 ч. Ч.2. Отв. сост. Л.И.Кудинова. М.: МФТИ, 2002. 800 с.

Сборник подготовлен Государственным российским центром «Физико-энергетический институт им. Академика А.И.Лейпунского» совместно с архивом РАН и Министерством РФ по атомной энергии. Первая часть была издана в 1998 г.

Вторая часть отражает работы по проблеме создания советского атомного оружия в 1944-1945 гг. Это физические исследования, связанные с конструкцией бомбы и разработкой реакторов; изучение различных методов разделения изотопов урана и возможности их промышленного производства; организация геологоразведочных работ по добыче руды; разработка технологии и получение металлического и шестифтористого урана, солей, графита, тяжелой воды.

В сборник включено более 200 документов правительственных организаций, предприятий, разведорганов СССР, ранее не публиковавшихся, а также рукописи научных работ (1943) ведущих советских ученых: И.В.Курчатова, Ю.Б.Харитона, Я.Б.Зельдовича, В.Г.Хлопина, А.Ф.Иоффе, П.Л.Капицы, А.Е.Ферсмана, Д.И.Щербакова, Г.Н.Флерова, А.И.Алиханова, И.К.Кикоина.