2006 г.
Коротко
Рецензия
Новые книги
|
2006 г. |
Новости науки
Коротко Рецензия Новые книги |
Предстоящий солнечный максимум будет очень мощным
С тех пор как был открыт 11-летний цикл солнечной активности, прошло почти два века. За это время ученые неоднократно старались предсказать интенсивность предстоящего максимума - и терпели неудачу. Солнечный максимум был то едва заметным, как в 1805 г., то чрезвычайно мощным, как в 1958 г., не подчиняясь никакой очевидной закономерности. О долгожданном прорыве в понимании цикла солнечной активности объявили специалисты Национального центра атмосферных исследований США: “Мы впервые смогли предсказать мощность очередного цикла, опираясь не на статистику, а на физическую модель”, - заявил руководитель группы М.Дикпати (M.Dikpati).
Несколько лет назад Дикпати осознал, что ключ к загадке заключен в солнечном “конвейерном течении”. На Земле похожий глобальный конвейер переносит воду и тепло из океана в океан. На Солнце конвейерное течение представляет собой поток не воды, а электропроводящего газа. Такое течение переносит солнечное вещество по направлению от экватора к полюсам со скоростью около 1 м/с, затем оно опускается ко дну конвективной зоны на глубину 200 тыс. км и течет обратно к экватору; на экваторе оно поднимается, замыкая круг. Эта картина была воссоздана по данным гелиосейсмологии. Именно солнечное конвейерное течение управляет “погодой” на Солнце, точнее, циклом солнечных пятен.
Солнечные пятна - сгустки магнитных силовых линий, генерируемых внутренним солнечным динамо. Обычно солнечное пятно живет несколько недель и распадается, оставляя после себя остаток в виде слабых магнитных полей. Верхняя часть конвейерного течения скользит по поверхности Солнца, сметая магнитные поля старых солнечных пятен. На полюсах их остатки погружаются на глубину 200 тыс. км и вытягиваются дифференциальным вращением. В процессе растяжения поля усиливаются, черпая энергию из вращения Солнца. Усиление магнитного поля повышает подвижность остатков, и они всплывают к поверхности в виде новых пятен - зародышей очередного солнечного цикла.
Все это происходит очень медленно. Такому конвейерному течению для завершения полного цикла в среднем требуется около 40 лет, но период варьирует в широких пределах - от 30 до 50 лет. Если скорость течения велика, то оно сметает много магнитных полей и очередной цикл солнечной активности оказывается более интенсивным. Этот факт и составляет основу предсказания. В 1986-1996 гг. течение двигалось быстрее обычного, поэтому в 2010-2011 г. мы можем ожидать особенно крупных солнечных пятен.
С помощью новой модели ученые успешно воспроизвели “хронометраж” и интенсивность последних восьми солнечных циклов и потому уверены в предсказании. Они считают, что предстоящий цикл, 24-й по счету за время научных наблюдений Солнца, будет на 30-50% сильнее, чем только что закончившийся. Солнечные пятна покроют более 2.5% видимой поверхности Солнца. Всплеск солнечной активности, вероятно, сравнится с историческим солнечным максимумом 1958 г., когда полярное сияние трижды наблюдалось над Мексикой. Следует учесть, что за прошедшие годы существенно усилилась наша зависимость от электроники - это сотовые телефоны, GPS, метеоспутники и многие другие современные приборы, которые могут пострадать от солнечной активности.
У новой модели есть еще одно предсказание, проверить которое можно будет уже очень скоро. Помимо интенсивности цикла, авторы работы рассчитали и время его начала: оказалось, он наступит на 6-12 мес позже обычного. Пик последнего цикла пришелся на 2001-2002 гг., а сейчас мы находимся вблизи минимума. Согласно прогнозу, первые пятна нового цикла появятся не раньше конца 2007 г. или начала 2008 г. Прогноз же, основанный исключительно на статистическом анализе последних наблюдений, говорит, что новый цикл начнется в конце 2006 г. или в начале 2007 г. Его автор Д.Хатэвей (D.Hathaway; Центр космических полетов им.Маршалла, США) не оспаривает предсказанную высокую интенсивность максимума, но напоминает, что предыдущие периоды особенно сильной активности Солнца всегда начинались “с опережением графика”. Если предсказание Дикпати и его коллег о позднем начале цикла сбудется, это станет убедительным доказательством того, что основной физический процесс солнечного цикла описан ими правильно.
Geophysical Research Letters. 2006. V.33. №5. P.L05102 (США).
Пылевой диск вокруг нейтронной звезды
Сейчас как-то стало забываться, что первые планеты за пределами Солнечной системы были открыты в очень необычном месте - близ пульсара B1257+12. Точнее говоря, в “распорядке” прихода импульсов от него в 1992 г. были обнаружены признаки периодических движений
под воздействием гравитационного притяжения трех планет. Пульсар, или нейтронная звезда, которую мы наблюдаем в виде источника пульсирующего излучения, представляет собой ядро массивной звезды, пережившее один из самых мощных взрывов во Вселенной - вспышку сверхновой. Откуда могут взяться планеты вокруг нее? Остатки ли это некогда существовавшей вокруг звезды планетной системы или объекты, сформировавшиеся уже после вспышки?
Доказательство в пользу второй гипотезы получили недавно Д.Чакрабарти (D.Chakrabarty; Массачусетсский технологический институт, США) и его коллеги. В рамках программы систематического поиска вещества, окружающего молодые нейтронные звезды, они наблюдали рентгеновский пульсар 4U 0142+61 на космическом телескопе “Spitzer” и впервые получили спектр подобного объекта в ближнем инфракрасном диапазоне. Спектр этот имеет тепловую природу, причем наилучшим образом его описывает модель, в которой источником излучения является пылевой диск, нагретый рентгеновским излучением звезды до температур 700-1200 К и простирающийся на расстоянии примерно от 2 до 7 млн км от пульсара. Внутренний размер диска связан, по-видимому, с тем, что ближе к звезде всю пыль испарило ее излучение. Внешний размер представляет лишь минимальную оценку, поскольку пылинки на более далеких расстояниях, вероятно, слишком холодны, чтобы их можно было обнаружить в ближнем ИК-диапазоне. Полная масса вещества в диске, по имеющимся данным, не превышает 10-5 M¤.
Открытие диска у молодой нейтронной звезды важно с нескольких точек зрения. Во-первых, это доказывает, что сверхновая выбрасывает в окружающее пространство не все вещество звезды - часть оболочки остается в системе и способна образовать вокруг оголившегося ядра диск, в котором позже действительно могут формироваться планеты. Во-вторых, взаимодействие диска с магнитосферой нейтронной звезды может приводить к дополнительному затормаживанию ее вращения, что ставит под вопрос оценки возраста пульсаров, основанные на величине уменьшения их периодов. Наконец, данные Чакрабарти и его коллег опровергают гипотезу, согласно которой высокая рентгеновская светимость 4U 0142+61 и других подобных объектов может быть связана с аккрецией вещества диска на поверхность нейтронной звезды. Анализ спектра 4U 0142+61 показывает, что сколь бы то ни было заметной аккреции вещества в этой системе нет.
Nature. 2006. V.440. P.772 (Великобритания).
“Полосатые” дюны Титана
На нескольких планетах Солнечной системы, в том числе на Земле, Марсе и Венере, некоторые формы ландшафта созданы взаимодействием ветра и зернистого материала - это дюны и барханы. Группа американских исследователей под руководством Р.Лоренца (R.Lorenz) предположила, что длинные параллельные полосы, видные на высококачественных радарных изображениях поверхности одного из спутников Сатурна - Титана, образованы аналогичными процессами.
Интерпретация изображений поверхностей небесных тел, полученных орбитальными и спускаемыми аппаратами, основана на предположении о сходстве физических процессов, порождающих одинаковые формы рельефа на Земле и на этих космических объектах. В качестве аналога группа Лоренца использовала песчаные дюны нескольких земных пустынь, в том числе Намиб, Калахари и Срединно-Австралийской. Для выбора наиболее подходящей модели применялись спутниковые снимки этих пустынь и графики зависимости расстояния между гребнями дюн от их высоты.
Известные условия формирования определенных форм эолового рельефа на Земле позволяют на основе физики геоморфологических процессов наложить весьма жесткие ограничения на параметры аналогичных процессов на небесных телах и тем самым получить дополнительную информацию о существующих там физических условиях. Так, выяснилось, что для образования линейных дюн необходимо достаточное, но не чрезмерное поступление зернистого материала подходящего размера, отсутствие жидкости, смачивающей этот материал, достаточная, но не слишком большая скорость ветра, а также периодическая (сезонная) смена направления господствующих ветров. При этом они должны дуть под острым углом к дюнам то с одной, то с другой стороны, так, чтобы в обоих случаях продольная составляющая скорости ветра была направлена в одну и ту же сторону. Такие ветры способствуют наращиванию дюн в направлении осредненного по сезонам вектора переноса при некотором боковом смещении структуры как целого.
Порождать сыпучий материал с подходящими размерами зерен могут разнообразные процессы: взрывные извержения вулканов, выбрасывающие пепел и пемзу; дробление пород при образовании метеоритных ударных кратеров; выветривание и эрозия горных пород. На Титане появление таких материалов может быть связано с гидродинамическими процессами, о чем свидетельствует наличие там системы каналов. Кроме того, накоплению твердых углеводородных частиц размером с песчаные зерна могут способствовать атмосферные осадки.
Существование эоловых форм рельефа говорит о способности ветра перемещать эти зерна. На Титане же, где сила тяжести низка, а плотность атмосферы высока, для перемещения подобного материала достаточно очень слабого ветра - порядка 0.1 м/с. Модели атмосферы и некоторые измерения спускаемых аппаратов указывают, что в настоящее время на Титане такие условия имеются. (На Марсе, напротив, ветры при современном состоянии атмосферы очень редко достигают силы, достаточной для создания эоловых форм рельефа.) Перемещение на Титане значительных масс сыпучего материала говорит об отсутствии здесь заметных объемов жидкой фазы, по крайней мере там, где есть дюны.
Накопление в некоторых районах сыпучего материала требует пространственно неоднородной циркуляции атмосферы, при которой приток материала в некую область превышает его вынос из нее, что и приводит к накоплению отложений. Такие пространственные неоднородности энергии ветра, вероятнее всего, возникают вследствие глобальных или региональных схем циркуляции, причем топография играет локальную роль, как и для земных пустынь.
Science. 2006.V.312. P.702-703 (США).
Перегретый лед
В физике хорошо известен перегрев твердых тел, когда они не плавятся при температуре, превышающей точку плавления. Наиболее ярко этот эффект проявляется в монокристаллах с очень малым числом дефектов (в окрестности последних и возникают обычно зародыши жидкой фазы).
Поскольку лед твердый, теоретически его можно перегреть. Однако этому препятствуют многочисленные дефекты сложной трехмерной сетки водородных связей, удерживающих вместе молекулы H2O и обусловливающих необычные свойства как воды, так и льда. До недавнего времени перегретый лед удавалось “создать” лишь на компьютере, путем численного моделирования. И вот состоялся первый успешный эксперимент, проведенный группой германских физиков. При избирательном возбуждении моды колебаний O-H температуру льда удалось довести до 290±2 К. Образец оставался твердым в течение всего времени наблюдения, пусть и очень небольшого - всего 250 пс.
Nature. 2006. V.439. №7073. P.183-186 (Великобритания);
http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/6_03/index.htm
Сигареты с нанотрубным фильтром
При горении сигареты образуется более 4 тыс. различных соединений, в том числе мутагенных, токсичных и канцерогенных (последних около 60). Помимо газовых компонентов (оксида и диоксида углерода, цианистого водорода, аммония, нитробензола, ацетона, сероводорода и др.), в табачном дыме содержатся никотин и смолы (табачный деготь), а также ртуть, кадмий, стронций, полоний, таллий, свинец, мышьяк.
Китайские исследователи показали, что эффективно поглощать вредные вещества, образующиеся при курении, могут углеродные нанотрубки (Zhigang Chen, Lisha Zhang et al. // Appl. Surf. Sci. 2006. V.252. P.2933-2937) (они уже хорошо зарекомендовали себя для удаления фтора, свинца, кадмия из растворов - Углеродные нанотрубки удаляют из воды свинец // Природа. 2003. №2. С.82). В экспериментах использовали оксидированные трубки, полученные при каталитическом пиролизе пропилена и обработанные в концентрированной азотной кислоте. Их сравнивали со стандартными сорбентами - цеолитом NaY и активированным углем. “Курение” проводили автоматически в стандартных условиях. Главный поток дыма проходил через сорбенты, затем на фильтрах собирали конденсат и взвешивали его. Никотин и смолу анализировали методами газовой хроматографии и масс-спектрометрии.
Наиболее эффективно поглощали никотин (до 0.56 мг с каждой сигареты) и смолу (до 13 мг) нанотрубки, хотя их удельная поверхность (151 м2/г) гораздо меньше, чем у цеолита (766 м2/г) и активированного угля (904 м2/г). Дело в том, что искривленные трубки длиной от сотен нанометров до нескольких микрометров образуют агрегированные поры размером 3-40 нм (у цеолита и активированного угля размер пор 0.74 и 3-7 нм соответственно), поглощающие любые молекулы табачного дыма. Открытые (благодаря обработке азотной кислотой) нанотрубки становятся своеобразными контейнерами - их внутренние каналы и межслоевые пространства заполняются никотином и смолой. Часть вредных веществ адсорбируется на внутренней поверхности стенок, часть (главным образом полициклические ароматические углеводороды) - на внешней. По мнению исследователей, важную роль в повышении эффективности нанотрубок играет капиллярная конденсация.
Цеолит же, прекрасно сорбирующий молекулы нафталина и антрацена (их размер 0.73 нм), малоэффективен против никотина (0.78 нм) и многих компонентов смолы. У активированного угля размеры пор больше, чем у цеолита, но меньше, чем у нанотрубок, соответственно и по эффективности он находится между ними: цеолит задерживает 8.2% никотина и 41.3% смолы, активированный уголь - 34.5 и 60.6, а нанотрубки - 50.9 и 81.3.
Оптимальное количество нанотрубок в фильтре сигареты, по оценкам экспериментаторов, составляет 20-30 мг. Даже если стоимость сигареты с таким фильтром немного возрастет, польза для здоровья несомненно окупит эти затраты.
Итак, найдена новая область применения углеродных нанотрубок. Может быть, производители сигарет станут теперь спонсорами соответствующих научных исследований и разработок?
Вирусы на службе у нанотехнологий
Нанотрубки и нанопроволоки, которые служат элементами наноэлектронных приборов и устройств, несмотря на все усилия, различаются по форме и (или) размеру. Это стало одной из серьезных проблем, возникающих при разработках в области нанотехнологий. Для преодоления этого недостатка недавно был предложен нестандартный подход - использование биологических объектов, размеры и форма которых строго определены природой. Такими объектами стали… извечные враги человека - вирусы. Уже несколько лет они прекрасно работают в качестве матриц для производства органических и неорганических наноматериалов и устройств. И вот недавно американские исследователи показали, что для нужд наноэлектроники хорошо подходит вирус табачной мозаики (ВТМ) (Liu W.L., Alim K., Balandin A.A. // Appl. Phys. Lett. 2005. V.86. P.253108-253110.). Его структура напоминает нанокабель - полую белковую трубку, внутри которой проходит спиральная “жила” РНК.
Все частицы ВТМ одного типа идентичны по структуре, форме и размерам; могут образовывать определенные упорядоченные структуры (например, цепочки); очень стабильны как в химическом, так и в физическом отношении. Зрелые вирусы (вирионы) можно покрывать металлами, диоксидом кремния и полупроводниковыми материалами.
В качестве наноматриц для изготовления гибридных (вирус/неорганический материал) наноструктур исследователи использовали вирусы ВТМ-U1, представляющие собой наностержни длиной 300 и диаметром 18 нм с внутренними аксиальными каналами диаметром 4 нм.
Из вирионов, выделенных из листьев табака, специальным образом приготовили суспензию и смешали ее с водным раствором соли PtH2Cl6. После добавления восстановителя (гидразингидрата) частицы платины начали адсорбироваться на поверхности вируса и покрыли его почти целиком за 20 мин. Процесс контролировали с помощью электронного микроскопа. Через семь дней все вирионы были полностью покрыты металлом и абсолютно не повреждены!
В дальнейшем экспериментаторы попытались изготовить на основе вируса и золотую нанопроволоку, но ощутимого успеха не добились.
Конечно, на пути создания “вирусных” наноматериалов для электроники есть свои трудности. Управлять нанесением покрытия и контролировать его качество довольно сложно. Взаимодействие соли с вирусом, скорость формирования металлических частиц, их расположение и многое другое зависят от химического состава среды. Также очень важно точно определить параметры получаемых структур. Для этого, кроме электронной микроскопии, можно использовать рамановскую спектроскопию, которая в последнее время стала успешно применяться для изучения биологических образцов. В данных экспериментах результаты микрорамановской спектроскопии показали различия в спектрах исходных, Pt- и Au-ВТМ (в основном связанные с присутствием металлов на белковой оболочке вируса).
Кремний: вторая жизнь?
Основа современной электроники и вычислительной техники - кремний. Используя его, специалисты справлялись почти с любой проблемой, возникавшей при разработке новых поколений устройств обработки и хранения информации. Однако так было только до последнего времени. Дальнейший существенный прогресс возможен лишь при распределении и передаче информации между процессорами или внутри них оптоэлектронным методом. Отсюда следует необходимость интегрировать оптические и электронные устройства, что весьма сложно, поскольку оптические компоненты изготавливаются из полупроводниковых соединений (например, GaAs и InP), кристаллическая структура которых сильно отличается от структуры кремниевых электронных компонент. Сам же Si для использования в оптических устройствах непригоден, поскольку относится к классу полупроводников с непрямыми межзонными переходами (потолок валентной зоны и дно зоны проводимости расположены при разных значениях квазиимпульса электрона).
Поскольку кремниевый лазер, несмотря на все старания, сконструировать пока не удалось, исследователи переключили внимание на кремниевые оптические модуляторы. Принцип работы этих устройств такой же, как у диафрагмы фотоаппарата: они пропускают свет, когда “открыты”, и поглощают, когда “закрыты”, - в зависимости от напряжения на соседних электронных компонентах. Наилучшие характеристики имеют модуляторы, изготовленные из полупроводниковых соединений типа AIIIBV и их сплавов, основанные на размерно-квантованном эффекте Штарка (сдвиге энергетических уровней электрона в тонких полупроводниковых слоях под действием электрического поля). Такие устройства срабатывают даже быстрее, чем лазерные переключатели. К сожалению, эффективность модуляторов на основе кремния оказалась гораздо ниже, а попытки изготовить их из Ge (который прекрасно интегрируется с Si) также не приводили к успеху, и все по той же причине - непрямых межзонных переходов.
Удача улыбнулась специалистам Станфордского университета и компании “Hewlett-Packard” (США). Их идея заключалась в том, чтобы задействовать для оптических переходов не наинизшие, а высоколежащие уровни зоны проводимости, расположенные при тех же значениях квазиимпульса электрона, что и потолок валентной зоны, т.е. уровни с прямыми межзонными переходами. В эксперименте они использовали слоистую наноструктуру из 10 квантовых ям Ge шириной 10 нм каждая, разделенных барьерами Si1-xGex толщиной по 16 нм. Толщины слоев подбирали так, чтобы в отсутствие электрического поля энергии налетающих фотонов было недостаточно для поглощения их электронами валентной зоны. Когда же на структуру подавали напряжение, формы квантовых ям изменялись, система энергетических уровней перестраивалась и фотоны начинали поглощаться, что и требовалось для работы оптического модулятора. Энергия фотонов составляла ~0.8 эВ. Хотя непрямое поглощение тоже имело место, оно было гораздо слабее прямого. Существенно, что эффект оказался столь же сильным, как и в лучших на сегодня модуляторах на основе материалов AIIIBV. И все это - при комнатной температуре!
Поскольку использованные материалы и методика изготовления полностью совместимы с кремниевой технологией, широкомасштабное использование данного метода возможно уже в ближайшем будущем.
Газоразрядная лампа с катодом из нанотрубок
Для фоновой подсветки жидкокристаллических экранов обычно используют газоразрядные люминесцентные лампы с холодным катодом. Однако у них есть существенные недостатки: высокий уровень потребляемой мощности (сравнимый с полной мощностью, подводимой к экрану) и необходимость подачи высокого напряжения.
Недавно специалисты из Тайваня (КНР) предложили новую конструкцию катодов: одинаковые электроды, разделенные расстоянием 5 см, покрыли пастообразной смесью люминофора и многослойных углеродных нанотрубок в отношении 200:1. При давлении плазмообразующего газа (аргона) 0.17 Торр напряжение зажигания составило 300 В (в контрольном образце, без использования нанотрубок, инициирование разряда наблюдали при напряжении не ниже 1100 В). При использовании электродов новой конструкции резко (с 670 до 87 В) снизилось напряжение горения разряда. Разрядный ток поддерживался на уровне 10 мА. Катодная пластина испускала яркое излучение в видимой области спектра.
Применяя описанную технологию, исследователи изготовили экспериментальный плоскопанельный (7 мм толщиной) источник света полезной площадью 25 см2. Межэлектродное расстояние 4 мм фиксировали с помощью стеклянных полосок. При рабочем давлении аргона 0.45 Торр напряжение зажигания составило 220 В, напряжение горения - 180 В. Однородное по всей площади излучение (суммарной яркостью ~500 кд/м2) в видимой области спектра испускалось как катодной, так и анодной поверхностями прибора.
Applied Physics Letters. 2006. V.88. P.013104-013105 (США).
Терморегуляция и окраска чешуйчатых пресмыкающихся
Хорошо известно причудливое многообразие окраски и узоров на теле чешуйчатых пресмыкающихся - ящериц и змей. Расцветка этих животных биологически определяется главным образом покровительственным и сигнальным ее значением. Но есть и другие, тоже очень важные аспекты такого многоцветья. Ведь эти животные - холоднокровные, а следовательно, сильно зависят от температуры среды и процесса нагревания своего тела. Яркие примеры зависимости цвета тела ящериц и змей от термальных условий среды приведены в любых учебниках по зоологии, но такие широко известные примеры лишь косвенно иллюстрируют термобиологическую составляющую окраски рептилий.
Более детальную связь расцветки тела ящериц и змей с их термальными потребностями раскрывают некоторые исследования, проведенные в Японии. Герпетологи А.Мори и Х.Рандриамахазо из Киотского университета (Mori A., Randriamahazo H. // Current Herpetology (Япония). 2005. V.24. №1. P.19-26) комплексно изучали термальные аспекты окраски мадагаскарской игуановой ящерицы Oplurus cuvieri. У этого вида довольно необычный для ящериц рисунок на спине: от шеи до основания хвоста расположен ряд темных поперечных полос, которых у разных особей может быть от одной до семи. Исследователи индивидуально пометили 240 оплурусов, при этом зарегистрировали особенности каждого экземпляра, и в первую очередь характер рисунка. Кроме того, отметили, где живет каждая ящерица. Через год отловили 108 из них. Сравнение показало, что у 6% особей число полос в рисунке на спине уменьшилось, но у 21% особей их стало больше! Таким образом, вариабельность окраски у этого вида не может быть объяснена обычной онтогенетической изменчивостью. Обнаружилось также, что оплурусы тесно привязаны к определенному месту обитания, и у тех из них, кто занимает более заросшие (тенистые) участки, полос существенно больше. Все это позволило заключить, что рисунок у этих ящериц прямо связан с терморегуляцией и даже может изменяться, “подстраиваясь” под локальные термобиологические условия. Этот вывод подкреплен и наблюдениями в террариуме. Из собранных в природе яиц вывели детенышей, которых разделили на две группы и содержали при различной освещенности. У тех, кто рос при менее ярком свете, полос оказалось больше! Иначе говоря, темные полосы играют роль аккумуляторов тепла, и чем ниже инсоляция, тем большее их количество нужно ящерице.
Другой ученый из того же университета - К.Танака (Tanaka K. // Zoological Science (Япония). 2005. V.22. №11. P.1173-1179) - провел прямое измерение температуры тела у малочешуйчатого полоза Elaphe quadrivirgata (этот обитатель Японских о-вов включен и в фауну России). В природе совместно живут две его цветовые морфы - полосатая и черная (меланистическая). Эксперименты Танаки показали, что черные экземпляры полоза нагреваются в световых лучах достоверно быстрее, чем пестрые, и в определенных экологических условиях это дает им эволюционное преимущество. Подобный цветовой диморфизм позволяет виду выживать в более широком диапазоне экологических условий. Действительно, небольшие популяции малочешуйчатого полоза встречаются в весьма разнообразных биотопах, и соотношение цветовых морф в них существенно различается.
© Семенов Д.В.,
кандидат биологических наук
Москва
Загрязнение окраинных морей на северо-западе Тихого океана
Акватории дальневосточных морей, расположенные в зоне активной береговой деятельности, характеризуются комплексным загрязнением одновременно всеми видами поллютантов. Кроме того, дальневосточные моря находятся под влиянием глобальных природных факторов: Тихоокеанского рудного пояса, вулканической деятельности, выноса на поверхность значительной массы глубинных элементов через активные зоны апвеллингов и мощных течений. Совместное воздействие целого комплекса поллютантов на живые организмы усугубляет негативную экологическую ситуацию.
Ясно, что прибрежные морские акватории, подвергающиеся столь значительной антропогенной нагрузке в результате сброса сточных вод и хозяйственного использования, нуждаются в постоянном мониторинге состояния среды. Для решения этой актуальной задачи сотрудники Академии экологии, морской биологии и биотехнологии Дальневосточного государственного университета (Л.С.Бузолева, И.П.Безвербная, Е.В.Журавель, Е.Г.Калитина) разработали оперативный экспресс-метод контроля качества среды - метод микробной индикации. Поскольку микроорганизмы отличаются очень высокой скоростью размножения и широким спектром энзиматической активности, они способны перерабатывать и утилизировать практически все природные органические соединения и быстро адаптироваться к меняющимся условиям существования. При этом реакция микроорганизмов индивидуальна на каждый вид поллютантов. Микробные показатели, в том числе оценка численности эколого-трофических групп микроорганизмов, устойчивых к отдельным видам загрязняющих веществ, дают дифференцированные результаты, соответствующие содержанию конкретных соединений в морской воде или донных осадках. Таким образом, микробные показатели отражают химико-экологическую ситуацию в любом обследуемом районе и наиболее выразительно подчеркивают особенности геохимических условий конкретного биототопа. Эти факторы и легли в основу масштабных скриннинговых работ по микробной индикации в прибрежной зоне дальневосточных морей, отличающихся комбинированным загрязнением. Были обследованы экологически неблагополучные районы у берегов о.Сахалин (в районе нефтедобычи), п-ова Камчатка (Авачинский залив), южного Приморья (зона влияния стока р.Туманной) и в бухте Золотой Рог (залив Петра Великого). Контрольным районом был взят морской заповедник (бухта Пограничная, о.Попова).
Данные микробиологического анализа показали, например, что в районе устья р.Туманной высок уровень биологического загрязнения (106-107 клеток/мл). Хотя здесь нет береговых поселений и не ведется активный рыбный промысел, тем не менее воды загрязнены бактериями группы кишечной палочки (104), а также выявлена достаточно высокая численность фенолустойчивых бактерий, что связано с присутствием фекальных стеролов, приносимых рекой. Присутствие фенолокисляющих бактерий отражает загрязнение моря не только фекальными стеролами, но также пестицидами и нефтепродуктами: известно, что на территории Китая на р.Туманной находятся дерево- и кожеобрабатывающие предприятия, чьи сточные воды могут приносить фенолы. Предустье р.Туманной с российской стороны несудоходно, однако в большинстве проб воды выявлена большая численность микроорганизмов-деструкторов дизельного топлива и других нефтяных углеводородов. По-видимому, и этот вид загрязнения обусловлен стоком р.Туманной, которую соседние страны активно используют как судоходную. Высокая численность микроорганизмов-деструкторов мазута и сырой нефти связана с расположением по берегам р.Туманной на территории Китая нефтеперерабатывающих предприятий.
У юго-западного побережья о.Сахалин микробная индикация подтвердила известное сильное влияние Цусимского течения, приносящего от берегов Японии воды, загрязненные нефтяными углеводородами и тяжелыми металлами; прослежено также влияние Приморского течения, на что указывает высокая численность деструкторов органических поллютантов. Фекальное загрязнение и большое количество гетеротрофных микроорганизмов, обнаруженных в этом районе, подтверждается присутствием легкоразлагающихся органических соединений, что прежде всего связано с поступлением хозяйственно-бытовых стоков.
Микробная индикация, проведенная авторами в разных акваториях дальневосточных морей, продемонстрировала возможности этого метода для экспресс-оценки качества прибрежных вод. Метод не только позволяет определить характер и степень загрязнения, установить его источник, выявить геохимические особенности района, но и дать краткосрочный экологический прогноз происходящих изменений.
Океанология. 2006. Т.46. №1. С.55-63 (Россия).
Особенности накопления осадков в Азовском море
О.В.Ивлиева (Ростовский государственный университет) изучала современный режим седиментогенеза в Азовском море, отличающемся от других внутриконтинентальных бассейнов рядом специфических черт. Одна из них - существенное изменение состава и структуры донной фауны под влиянием биогенного фактора.
Если содержание хемогенного карбоната кальция не превышает в Азовском море 5%, то биогенного (раковинного) - чрезвычайно велико и на некоторых участках дна превышает 70%. Ежегодно в осадки поступает 19.6 млн т раковин - 37.9% от всего количества осаждающегося материала. В современном составе донного сообщества отсутствует, по сравнению с периодом естественного режима, более 30 видов только беспозвоночных. За последние
15 лет резко снизилась роль основного высокопродуктивного моллюска - церастодермы: в 70-80-е годы ее биоценоз занимал 40% площади моря, а теперь сократился до 21%, при этом средняя биомасса моллюска уменьшилась за это время почти в два раза - с 98.4 до 41.9 г/м2. Между тем в результате жизнедеятельности биоценоза церастодермы (биомассой 250 г/м2) за один сезон на участок дна в 1 км2 может поступить до 40 т створок раковин.
В чем причины произошедших изменений?
Во-первых, частые заморные явления, которые обусловлены увеличением органического углерода в донных отложениях, вызвали гибель аборигенных видов и вселение замороустойчивых видов. Немаловажную роль сыграл частый ранний весенний заход гребневика и связанное с этим интенсивное потребление личинок церастодермы, а как следствие - снижение эффективности размножения этого моллюска. В настоящее время главную роль в формировании донных биоценозов играют черноморские вселенцы - мидия, мия, кунеарка. Они успешно натурализовались на всей акватории моря, сильно потеснив биоценоз церастодермы. На численности моллюска сказалось также выедание зообентоса донными рыбами: вселенцев они поедают только на первом-втором году жизни, а церастодерму - на протяжении всего периода жизни.
Створки раковин у мидии, мии, кунеарки в 1.5-2 раза крупнее, прочнее и тяжелее, чем у церастодермы, а оседают они преимущественно в местах обитания этих моллюсков и захораниваются в толще осадков, не поступая в береговую зону. Это не могло не сказаться на биогенной составляющей донных отложений. В итоге массовое развитие моллюсков-вселенцев и сокращение численности аборигенных видов привело к увеличению в целом по морю карбонатности донных отложений в 1.5-2 раза (при некоторых различиях между отдельными участками обитания разных видов моллюсков).
Тезисы докладов XVI Международной школы морской геологии. Т.II:
Геология морей и океанов. С.27-28. Москва, 2005 (Россия).
Былые землетрясения Закаспия -
фактор риска для нефтегазового комплексаОгромная, в основном равнинная территория Закаспия (Скифская платформа и Туранская плита) традиционно рассматривается как сейсмически безопасная. Эти устоявшиеся представления, базировавшиеся на опыте нескольких поколений при отсутствии инструментальной регистрации местных событий, практически не изменились в региональном масштабе даже после серии высокомагнитудных Газлийских землетрясений 1976-1984 гг. Западная часть региона, прилежащая к Каспийскому морю, на новых картах общего сейсмического районирования России (ОСР-97) и Казахстана (СР-2000) блистательно лишена эпицентров сильных землетрясений; она отнесена к зоне возможных землетрясений интенсивностью I Ј 5 баллов (и вероятностью превышения на 1-5% за 50 лет) в пределах России и I = 6 баллов - в пределах западной части Казахстана.
Между тем уже в 1976-1978 гг. А.А.Никонов (Институт физики Земли им.Г.А.Гамбурцева РАН) продемонстрировал карту, составленную по историческим данным, на которой показан целый ряд разрушительных (около 9 баллов) землетрясений, в прошлом происходивших на западе и в центре Туранской плиты. В конце XX в. знания о подобных землетрясениях в этом районе значимо возросли, в основном благодаря использованию археосейсмического и палеосейсмогеологического подходов при их выявлении. Эти факты, остающиеся за пределами внимания сейсмологов, составляют основное содержание доклада автора.
Актуальность вопроса, вызванная сосредоточением в регионе действующих и проектируемых в крупных масштабах нефтяных и газоконденсатных месторождений, нефтеналивных портов, нефтеперерабатывающих заводов и сети магистральных нефте- и газопроводов транснационального значения, не говоря уже о местных коммуникациях, требует конкретной оценки сейсмического потенциала района. Явный недоучет сейсмического риска чреват крупными неожиданностями и потерями в экономическом, технологическом и экологическом отношениях.
Восьмые геофизические чтения им.В.В.Федынского. 2-4 марта 2006 г.
Тезисы докладов. М., 2006. С.2004.
Позднедриасовое похолодание вызвал паводок?
Потепление климата в конце последнего ледникового периода привело к отступлению Лаврентьевского ледникового щита, покрывавшего большую часть Северной Америки, и к появлению на месте современных Великих озер огромного озера талых вод (оз.Агассиз). Однако переход от холодного ледникового периода к современному теплому межледниковью не был монотонным: где-то между 12900 и 11500 лет назад наступило новое похолодание, известное как позднедриасовое.
Широко распространено убеждение, что это похолодание спровоцировал поток паводковых вод, хлынувших в Северную Атлантику и нарушивших термохалинную океанскую циркуляцию. В какой-то момент во время отступления Лаврентьевского ледникового щита паводковые воды прорвались через северный и восточный берега оз.Агассиз; это изменило направление стока на восток - через Верхнее озеро в Северную Атлантику, вдоль долины р. Св.Лаврентия. В объяснениях механизма похолодания важно, что его причиной считается именно внезапное и быстрое опорожнение одного из заливов озера и как результат - мощный выброс в океан большого объема пресной воды.
Однако аэрофотосъемка района к западу от оз.Верхнее не показала видимых признаков паводковых долин или россыпей валунов, которые могли бы подтвердить сценарий внезапного паводка. Их отсутствие особенно странно, поскольку другие паводки - значительно меньшего масштаба, случившиеся уже после похолодания, - оставили впечатляющие каньоны и валунные россыпи. Что же тогда, если не паводок, привело к похолоданию?
Есть несколько возможных вариантов. Во-первых, паводковые воды из оз.Агассиз могли прорваться на север, а не на восток. Действительно, есть четкие свидетельства катастрофического паводка, прокатившегося через район к северу от озера и оставившего здесь долину шириной 1 км и длиной 30 км. В конце этой долины находятся россыпи гальки, а за ними - огромный веерообразный пласт песка. Однако радиоуглеродный возраст этих отложений 9800 лет, т.е. они моложе позднего дриаса. Конечно, более ранний паводок, предшествовавший похолоданию, мог пройти тем же путем, но пока что никаких вещественных свидетельств этого не обнаружено.
Во-вторых, воды из оз.Агассиз могли уйти в океан под ледниковым щитом. В этом случае никакого материала, пригодного для радиоуглеродной датировки, не существует, так как под многометровым пластом льда ничто не может расти. Кроме того, радиоизотопная датировка валунов, перенесенных подледными водами, покажет по 10Be время их выхода на дневную поверхность, а не время паводка (радиоактивные атомы 10Be возникают в результате расщепления ядер кислорода нейтронами космических лучей, а они не могут проникнуть сквозь ледниковый щит). В самом деле, непосредственно к северу от оз.Верхнее есть огромный каньон длиной 2 км и глубиной 100 м. Но здесь пока не найдено никаких горных пород, содержащих кварц (для датировки по 10Be нужен именно кварц, так как его можно травлением кислотами очистить от поверхностного загрязнения атомами 10Be, образовавшимися в атмосфере и затем адсорбированными поверхностью образцов). Измерения по 10Be гранитных валунов, найденных к западу от оз.Нипигон, дают возраст около 8400 лет; это нижняя оценка времени освобождения района ото льда.
Наконец, не исключено, что позднедриасовое похолодание вообще не было связано с катастрофическим распреснением поверхностных вод Северной Атлантики. Возможно, температурная аномалия в тропическом поясе могла изменить характер ветров над Северной Атлантикой, что, в свою очередь, привело к образованию в этом районе плавучих льдов, прервавших термохалинную циркуляцию. И хотя сторонники этой точки зрения расходятся с большинством в отношении причин, спровоцировавших похолодание, все согласны в одном: для стабилизации холодного климата на протяжении 1400 лет в позднем дриасе была необходима перестройка океанической циркуляции.
Поздний дриас уникален как завершение последнего цикла оледенения. Колонки льда из Гренландского ледникового щита и Антарктиды показывают, что в течение этого холодного времени содержание метана в атмосфере упало с 680 до 460 ppb. Керны из Гренландии не охватывают более ранние циклы оледенения, но колонки из Антарктиды включают еще три ледниковых цикла. Ни в одном из них завершение оледенения не сопровождалось падением содержания метана, подобным произошедшему в позднем дриасе. Значит, позднедриасовое похолодание было вызвано каким-то исключительным событием, а вовсе не чем-то типичным для завершения каждой ледниковой эпохи. Внезапное высвобождение накопившейся массы пресной воды можно рассматривать как такое исключительное событие, поскольку оно зависело от случайных деталей геометрии края ледникового щита и топографии местности.
Science. 2006. V.312. P.1146-1147 (США).
КОРОТКОБиохимикам удалось получить в лабораторных условиях резилин - каучукоподобный белок, обладающий очень высокой эластичностью. Он содержится в местах причленения крыльев многих насекомых и обусловливает их способность совершать миллионы взмахов крыльями. Кроме возможного применения в технике, новый искусственный материал предполагают использовать в медицине - для лечения повреждений межпозвонковых дисков.
Terre Sauvage. 2005/2006. №212. P.49 (Франция).
Специалисты канадской корпорации “Barreck Gold Corporation” намерены “срезать” чилийский ледник, находящийся в Андах на высоте 5000 м. Проект, оцениваемый в 1.5 млрд долл., позволит вести добычу золота, медной руды и серебра на протяжении не менее 17 лет. Однако 40 тыс. жителей долины Транзито, протянувшейся у подножия ледника и г.Валленар, опасаются теперь остаться без воды, столь ценной здесь, поскольку район соседствует с суровейшей пустыней Атакама. Корпорация решила вести работы уже в 2006 г., и в Чили изо дня в день усиливаются протесты.
Terre Sauvage. 2006. №213. P.50 (Франция).
Лондонский аквариум стал первым в мире, где выставлены рыбы-роботы, созданные в Университете Эссекса. Благодаря батарее питания и навигационному компьютеру роботы автономны; внешне они выглядят весьма реалистично: тела рыб гибкие, совершают волнообразные движения, реагируют на изменения в окружающей обстановке. Предполагается в дальнейшем использовать их для исследования морских глубин.
Science et Vie. 2005. №1059. P.17 (Франция).
За последнее десятилетие популяция диких слонов в Мьянме сократилась с 10 тыс. до 2 тыс. особей. По мнению П.Леймгрубера (P.Leimgrubег; Смитсоновский национальный зоологический парк, США), это произошло не из-за угрожающего состояния окружающей среды или какого-то заболевания животных, а вследствие их активного отлова для работы на лесоразработках. Диких слонов приручают, несмотря на запрет, установленный в 1995 г. Положение усугубляется тем, что серьезно замедляется пополнение численности домашних слонов (она оценивается в 6 тыс. голов): владельцы рабочих слоних для максимальной их эксплуатации не дают самкам забеременеть.
Sciences et Avenir. 2005. №706. P.42 (Франция).
В административной области Австралии Северной Территории крокодилы были взяты под защиту в 1971 г. С тех пор их численность возросла с 6 тыс. до более чем 70 тыс. особей. Местные власти предложили разрешить ежегодный отстрел 25 крокодилов в рамках коммерческих сафари, однако федеральное правительство отклонило этот проект, назвав его не соответствующим современному отношению к окружающей среде.
Terre Sauvage. 2005/2006. №212. P.53 (Франция).
Знаменитый памятник истории и архитектуры Франции Мон-Сен-Мишель с 1979 г. включен в Список памятников всемирного наследия ЮНЕСКО. В январе 2006 г. было объявлено о начале работ по расчистке пролива, отделяющего замок-памятник от берега. Необходимо демонтировать созданную в прошлом плотину, которая привела к заилению морского пролива и нарушению циркуляции вод. Вместо нее предполагается построить легкий мост на сваях, не мешающий движению вод. На суше устроят огромную стоянку для автотранспорта. Туристов, а их в среднем бывает до 30 млн человек ежегодно, будут доставлять на небольших судах с экологически чистыми двигателями до самых ворот замка-памятника.
Terre Sauvage. 2006. №214. P.51 (Франция).
Оказывается, забавная походка вразвалку императорских пингвинов обеспечивает этим птицам устойчивость при движении. К такому заключению пришел М.Хурц (M.Hurz; Хьюстонский университет, США), проведя математическую обработку параметров шагов пингвинов, которые ступали но специальному покрытию, оснащенному датчиками. Это исследование может оказаться полезным при разработке шагающих роботов.
Science et Vie. 2006. №1062. P.26 (Франция).
М.Папагригоракис (M.Papagrigorakis; Афинский университет, Греция) утверждает, что эпидемия 430-426 гг. до н.э., погубившая треть жителей Афин, была вызвана возбудителем брюшного тифа Salmonella enterica. Следы ДНК именно этого микроорганизма он обнаружил в пульпе зубов скелетов из древнего захоронения под городским кладбищем Керамеикос, которое относится ко времени эпидемии. Ранее считалось, что Афины тогда поразила чума.
Science et Vie. 2006. №1062. P.21 (Франция).
Наблюдения американских биологов под руководством С.Хэддока (S.Haddock) показали, что самка кальмара Gonatus onyx (ее обнаружили на глубине более 2000 м) на протяжении нескольких месяцев сохраняет свое потомство в “кармане”, который удерживает цепкими крючками-когтями, расположенными на щупальцах. Специалисты считают такое поведение рискованным, поскольку самка, отягощенная “питомником” примерно из 3 тыс. яиц, становится легкой добычей для хищников. Возможно, во избежание встречи с ними она и уходит на большие глубины.
Sciences et Avenir. 2006. №708. P.16 (Франция).
В декабре 2005 г. англичанин Л.Пью установил мировой рекорд по длительности плавания в ледяной (2-3°С) воде, преодолев неподалеку от побережья Антарктиды, на 65°ю.ш., более полутора километров примерно за 30 мин. За четыре месяца до этого он стал первым человеком, проплывшим дистанцию в 1 км в Северном Ледовитом океане, на 80°с.ш. Температура тела спортсмена в экстремальных заплывах не опускалась ниже 36.5°С. Врачи, наблюдавшие за состоянием его здоровья, считают, что помимо регулярных тренировок в бассейне с ледяной водой и серии различных процедур, рекорды стали возможны благодаря уникальной способности Пью повышать температуру собственного тела.
Sciences et Avenir. 2006. №708. P.21 (Франция).
Основатель общества “Зеленое топливо” И.Берзин (I.Berzin; Массачусетсский технологический институт, США) предложил для сокращения газовых эмиссий теплоэлектроцентралей использовать водоросли. Идея проста: выбросы газов циркулируют в биореакторах, где одноклеточные водоросли усваивают СО2 в процессе фотосинтеза и бурно растут. Создаваемую таким образом биомассу будут затем сжигать для получения энергии. На ближайшее время намечен полномасштабный эксперимент с водорослью Dunaliella tertiolecta на ТЭЦ, работающей на природном газе.
Science et Vie. 2006. №1060. P.29 (Франция).
Уточнены прежние данные о высоте Монблана, которые определялись посредством Системы глобального позиционирования (Global Positioning System - GPS): 4810.4 м в сентябре 2001 г., 4808.45 м - в сентябре 2003 г. Новая высота, измеренная геодезистами Верхней Савойи в сентябре 2005 г., составила 4808.75 м.
Sciences et Avenir. 2006. №708. P.18 (Франция).
Польские археологи полагают, что им удалось найти останки Николая Коперника (1473-1543). Во время археологических раскопок под алтарем кафедрального собора г.Фромборк, в котором Коперник служил каноником, они обнаружили череп 70-летнего мужчины, предположительно принадлежащий основоположнику современной астрономии. Компьютерная реконструкция лица продемонстрировала существенное сходство с известными прижизненными портретами великого ученого. Тем не менее полную уверенность в выводах сможет дать лишь генетический анализ - сравнение по ДНК с останками родного дяди Коперника.
Science et Vie. 2006. №1060. P.15 (Франция).
Правительство Норвегии приступило к созданию генетического банка, в котором будут храниться семена всех сельскохозяйственных растений мира. Высокопрочное хранилище, способное выдержать последствия природных или техногенных катастроф общепланетарного масштаба, будет расположено на архипелаге Шпицберген, в толще скальных пород. Стоимость проекта превышает 3 млн долл. США, предполагаемый срок окончания строительства - осень 2007 г.
Science et Vie. 2006. №1062. P.33 (Франция).
РЕЦЕНЗИЯ
А.И.Еремеева.
История метеоритики.
Истоки. Рождение. Становление.
Дубна: Феникс +, 2006. 896 с.“Камни с неба”
А.В.Козенко,
доктор физико-математических наук
Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта РАН
МоскваРецензируемая книга представляет собой уникальное явление в историко-научной литературе. Она посвящена возникновению космической метеоритной теории Э.Хладни, становлению метеоритики как нового научного направления, а также ее восприятию в России и мировом научном сообществе. Автором собран и с достаточной полнотой и детальностью проанализирован громадный по объему материал, в том числе и архивный.
Монография состоит из семи частей. В первой под названием “Истоки” излагаются представления об “огненных метеорах” и “камнях с неба” с античных времен до конца XVIII в. В Древнем Китае регистрировали кометы, звездные дожди, болиды и падения метеоритов еще в 3-м тысячелетии до н.э. В Древнем Вавилоне и Египте подобные явления не регистрировали, но некоторые шумерологи интерпретируют одну из идеограмм 4-го тысячелетия до н.э. как клинописное обозначение метеорного железа. Однако со времен Аристотеля все непериодические и кратковременные световые явления на небе рассматривались как атмосферные. Космическая природа комет была доказана Тихо Браге в 1577 г. путем измерения параллакса кометы, оказавшегося втрое меньше лунного. А в 1714 г. Эдмонд Галлей выдвинул идею о том, что болиды - это проявления встречи Земли со сгустками космического вещества.
Автор книги останавливается на предыстории “метеорных камней” и их связи с болидами до Хладни. Так, приводится и описывается фотография наиболее старого метеорита, виденного в падении и сохранившегося до настоящего времени, - каменного метеорита Энзисгейм, упавшего в 1492 г. в виде одного куска весом около 127 кг в Эльзасе. Но даже такие очевидные свидетельства не могли поколебать уверенности ученых в эпоху господства ньютонианской парадигмы. В книге подробно исследуется, почему такой авторитетный научный орган, как Парижская академия наук, в лице комиссии, состоявшей из А.Л.Лавуазье, О.Д.Фужеро и Л.К.Кадэ, отвергла реальность метеоритов. Отмечено, что многие заключения комиссии отличает истинно научный характер, а вывод был сделан в соответствии с общим состоянием науки того времени. Еремеева совершенно справедливо делает вывод: “В условиях утверждавшейся в XVIII в. классической ньютонианской картины мира, как уже говорилось, всемирная гравитация и отдаленность друг от друга орбит небесных тел, казалось, делали немыслимым падение фрагментов одних небесных тел на поверхность других (иначе, “камней с неба”, например с Луны на Землю)” (c.123). Здесь же она подробно обсуждает проблему существования самородного железа, а также историю и происхождение находок изолированных железных масс на Земле.
Во второй части книги “Сибирская находка П.С. Палласа и ее роль в естествознании до Хладни (1749-1794)” описывается сложная история Палласова Железа. Академик Паллас в ходе своей экспедиции по Сибири в 1770-1773 гг. обнаружил некую загадочную 40-пудовую глыбу, состоящую практически из чистого железа и наполненную “каплями” стеклообразного вещества. Еремеева на основе многочисленных документальных источников доказывает, что именно Паллас обосновал реальность существования естественного, самородного железа и внес тем самым значительный вклад в минералогию, положив конец длительным спорам. Ею же отмечено, что находка “самородного железа” в Сибири стимулировала поиски подобных образцов в других регионах. Почти все они, как было показано в дальнейшем, оказались метеоритами. Описаны опыты И.К.Ф.Майера с образцами Палласова Железа, а также исследования К.Х.Брумбея. Подробно освещена роль Палласа в судьбе сибирской находки и история ее доставки в Санкт-Петербург. Не оставлены без внимания такие детали, как реакция в России и за рубежом (1777), а также роль распространения отдельных образцов Палласова Железа в XVIII в.
Автором детально проанализированы различные гипотезы, выдвинутые в то время, о происхождении массы самородного железа:
1) образовалось осадочным путем (Паллас, 1772);Есть даже “объяснение” сибирской находки местными жителями “татарами” (хакасами) как священного дара, ниспавшего с неба. В конечном итоге правы оказались именно они.2) в результате выплавления в недрах Земли (Паллас, 1776);
3) после извержения вулкана (Штелин, 1774);
4) как полуфабрикат (“крица”) от древней плавки (Энгстрём, 1774);
5) в результате выплавки из руды, но естественным путем - при лесном пожаре (Майер, 1776);
6) после “прорыва подземного огня” (Брумбей, 1776);
7) под воздействием удара молнии в руду (Фербер, 1776).
В третьей части книги “Дискуссии о роли Палласова Железа в формировании метеоритной теории Хладни” в ретроспективном плане изложены взгляды на роль Палласова Железа в возникновении метеоритной гипотезы Хладни, в том числе и о возможности его знакомства с веществом самородного железа до 1794 г.
Историко-научное исследование Еремеевой настолько тщательно, что в нем обращается внимание даже на такие детали, как, например, расхождения разных источников в изложении беседы Хладни с Лихтенбергом (Гёттинген, 1792). В заключение справедливо сказано: “Любопытно, что авторы, писавшие о возникновении научной метеоритики и опиравшиеся непосредственно на сочинение Хладни 1794 г., были близки к правильному ответу на этот вопрос и не получили его лишь потому, что не был проведен детальный анализ источников, которыми, в свою очередь, пользовался Хладни” (c.255).
Исследования по историографии вопроса позволили Еремеевой сделать вывод о том, что в отечественной историко-научной литературе утвердилось ошибочное представление о “доказательстве” Хладни космического происхождения Палласова Железа на основе исследования его вещества. В зарубежной литературе существует другая крайность, когда как самому сочинению Хладни, так и сибирскому самородному железу в рождении метеоритики не придается сколь-либо значительной роли. На основе опыта собственного историко-научного анализа Еремеева пытается выявить определенные закономерности в появлении принципиально новых взглядов в науке.
В четвертой части книги “Рождение космической метеоритной теории Хладни” показано истинное место и роль Палласова Железа в сочинении Хладни 1794 г. Автором рецензируемой книги не только детально проанализированы источники, использованные Хладни в своем сочинении, но также отбор им сведений о других находках самородного железа. Проведенная Еремеевой реконструкция привела ее к мысли, что “концепция Хладни созревала не в результате непосредственного созерцания, рассматривания или даже «изучения» вещества Палласовой массы, но в результате усвоения, а затем переосмысления суждений о нем специалистов: химиков, минералогов, металлургов; эти суждения, в свою очередь, опирались на специальные знания, которыми Хладни мог и не обладать” (c.270).
В книге подробно исследованы условия зарождения метеоритной концепции Хладни, выделены две первые ее компоненты: космическая природа болидов и причинно-следственная связь между болидами и “метеорными камнями”. И, наконец, показан третий, завершающий ее оригинальный элемент, - идея космической природы Палласова Железа и роль в его появлении статьи А.Штютца “О нескольких якобы упавших с неба камнях” (1790).
В конечном итоге раскрывается загадка появления интереса к минералогической проблеме у физика-акустика Хладни - находке в Сибири “самородного железа” и появление идеи его космического происхождения.
В пятой части “Становление научной метеоритики” подробно анализируется становление новой области знания - комплексной науки метеоритики. Дана удачная, на взгляд рецензента, периодизация этого процесса.
Первый этап (1794-1803) - путь от недоверия к признанию реальности падения “метеорных масс” при открытом вопросе об их происхождении и источнике.В этой самой объемной части монографии проанализированы все работы Хладни по метеоритике, выполненные между 1794 и 1819 гг., особо выделен подробный разбор его итогового сочинения “Об огненных метеорах и ниспадающих с ними массах” (1819). Последним обобщающим трудом Хладни по сути завершился второй этап становления метеоритики, принятия ее научным сообществом. Здесь же дан ретроспективный очерк открытий первых химико-минералогических и структурных признаков метеоритного вещества. Показан новый взгляд на признанные к настоящему времени приоритеты первых исследователей вещества метеоритов, явлений падающих звезд и болидов. В этой связи автором восстановлены имена подлинных первооткрывателей, незаслуженно забытые за почти два столетия.Второй этап (1804-1819) - тщетные попытки установить источник метеоритов химическими методами.
Третий, завершающий этап (1820-1833) - открытие космического источника “падающих звезд”.
Прежде всего, здесь следует отметить Дж.Вильямса (ок. 1765-1838), имя которого связано с открытием хондр. В результате кропотливой работы Еремеевой удалось доказать его приоритет в этом открытии, хотя название новым образованиям в веществе метеоритов дал более полувека спустя Густав Розе. Более того, она показала на основании изучения текстов де Бурнона и Вильямса, что первый знал об описании свойств хондр Вильямсом. Де Бурнон вместе с тем продолжил и дополнил работы Вильямса. Он детально исследовал с целью поиска хондр и другие имеющиеся у него образцы метеоритов и обнаружил их там. Нельзя не упомянуть заметившего похожие на хондры образования В.Томсона.
На основе анализа большого историко-научного материала Еремеева интерпретирует картину эволюционирующей Вселенной Хладни как развитие идей В.Гершеля и И.Канта. Более того, рассматривает концепцию Хладни как локальную революцию в науке, а рождение научной метеоритики и создание каркаса новой астрономической картины мира как ее основные результаты.
Говоря о рождении астероидной концепции метеоритов, Еремеева совершенно справедливо заключает:
“Не возникает сомнения, что открытие метеоритных потоков, а с ними и формирование астероидной концепции метеорно-метеоритного феномена, - дело не одного, а многих исследователей. Главные заслуги в этом принадлежат Брандесу и Бенценбергу, которые (в период 1798-1834 гг.) сделали падающие звезды объектом систематического (и даже массового) изучения и установили параметры и закономерности явления, а Бенценберг, кроме того, первым указал на существование не одного, а множества метеорных потоков; Олмстэду, доказавшему космическую природу источника «Леонид» (1833); Арго, впервые выдвинувшему (1835) идею замкнутой кольцевой зоны метеорных тел в Солнечной системе; наконец, Ольберсу, поскольку он первым приступил к созданию научной теории феномена: вычислению орбит падающих звезд ноябрьского потока - и высказал приблизительно тогда же догадку о существовании собственного (34-летнего) периода обращения этого кольцевого пояса” (c.617).Можно согласиться с Еремеевой, трактующей метеоритику как предтечу астрофизики. Ведь действительно изучение химии космических объектов по метеоритам на десятки лет опередило спектральный анализ.В шестой части книги “Формирование научной метеоритики в России и дальнейшая судьба Палласова Железа” говорится о том, как были приняты новые идеи в России, и о собственном вкладе российских ученых в развитие этого научного направления. Подробно описывается распространение сведений об аэролитах в популярной русской периодике первой трети XIX в. сначала по переводным работам, а затем и оригинальным исследованиям российских авторов. Еремеева детально рассматривает первое отечественное обобщающее сочинение по метеоритной тематике А.И.Стойковича “О воздушных камнях и их происхождении” (1807) и новые исследования метеоритного вещества в России Э.Клингера, И.Э.Ф.Гизе, Л.фон Шнауберта. Не оставлено без внимания и развитие подобных исследований в Санкт-Петербургской Императорской академии наук: открытие хрома в метеоритах (академик Т.Е.Ловиц, 1804); причисление Палласова Железа к аэролитам (академик В.М.Севергин, 1807) и, конечно, труды первого русского метеоритолога И.М.Мухина, написавшего обобщающее сочинение о метеорно-метеоритном феномене, включение проблемы метеоритов в общую космогонию Солнечной системы (Ф.А.Дерябин, 1839). Автором книги внимательно прослежена судьба Палласова Железа в истории Академии наук и его роль в дальнейшем изучении структуры метеоритного вещества.
В седьмой части книги “Заключительной” представлена авторская концепция научных революций, развитая на примере становления научной метеоритики. По мнению Еремеевой, ее можно рассматривать как революционное обновление общей астрономической картины мира, как “локальную научную революцию Хладни”, с чем нельзя не согласиться. Однако сама концепция научной революции, по Еремеевой, с неизбежностью предполагает нарушение принципа соответствия. Для локальной революции, когда меняется интерпретация отдельных фактов, возможно, это и так, но для принципиальных смен мировоззренческих парадигм, как при переходе к релятивистской картине мира или к квантовой, принцип соответствия выполняется. Последнее замечание, однако, не имеет прямого отношения к основной тематике рецензируемой монографии.
В заключение следует отметить, что книга хорошо издана, ее украшают множество иллюстраций, прекрасных портретов (очень редких) многих деятелей науки с древности до XIX в. Есть именной указатель, полная библиография работ Хладни в области метеоритики и большой список цитируемых работ. Следует отметить особый раздел комментария (434 подробных пояснения к основному тексту).
Книгу Еремеевой с пользой и удовольствием прочтут как профессиональные астрономы, так и все интересующиеся историей естествознания. Она дает богатейший справочный материал для будущих исследователей истории науки.
НОВЫЕ КНИГИАстрономия
А.М.Черепащук, А.Д.Чернин. ГОРИЗОНТЫ ВСЕЛЕННОЙ. Под общ. ред. Э.П.Круглякова. Новосибирск: СО РАН, 2005. 372 с.
Тематика издания чрезвычайно широка: от самых общих проблем космологии до происхождения жизни. Между этими “крайними точками охвата” нашли место вопросы эволюции звезд и галактик, поиск планет у иных звезд, загадки черных дыр и гамма-всплесков. Большинство тем раскрыто “из первых рук”, поскольку каждый из авторов книги ведет исследования в широком диапазоне, а направления этих работ удачно дополняют друг друга: А.М.Черепащук - специалист по звездам, в особенности по поздним стадиям звездной эволюции и релятивистским объектам звездного происхождения, а А.Д.Чернин - специалист в области физики галактик и космологии. К тому же первый - наблюдатель, а второй - теоретик. Такой удачный тандем двух известных астрофизиков из МГУ позволяет действительно окинуть мысленным взором горизонты Вселенной.
В книге сочетаются как малоизвестные исторические материалы, так и результаты самых последних исследований, а также указания на еще не решенные проблемы. Наиболее подробно рассмотрены три темы: поиск среди космических объектов черных дыр различной природы, происхождение галактик и их спиральной структуры, космологические модели Вселенной и роль в них космического вакуума.
Даже у знатоков астрономии, не говоря уже о любителях, вызовут интерес такие разделы, как вакуум Эйнштейна-Глинера, многоугольная спираль (речь идет о новых фактах и идеях относительно спиральной структуры галактик), демография черных дыр, вереницы Воронцова-Вельяминова, парадокс Хаббла-Сэндиджа, всемирное антитяготение, мультивселенная из вакуума, возможность путешествий во времени.
Одним словом, издание выполнено в классических традициях НАШЕЙ научно-популярной литературы, авторы которой - не журналисты, а профессиональные ученые высшей пробы - уверенно ведут читателя к вершинам современных исследований.
Морская геология
Ю.А.Богданов, А.П.Лисицын, А.М.Сагалевич, Е.Г.Гурвич. ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЙ РУДОГЕНЕЗ ОКЕАНСКОГО ДНА. М.: Наука, 2006. 527 с.
В конце 1970-х годов на океанском дне были открыты подводные высокотемпературные гидротермальные источники, вблизи устьев которых находятся массивные залежи колчеданных руд. Их обнаружение стало научной сенсацией.
В книге систематизирована вся известная к настоящему времени информация об основных типах гидротермальных рудопроявлений на океанском дне, формирующихся в разных геодинамических обстановках с разной спецификой вулканизма, в разных фациальных условиях рудоотложения. Анализ этой информации позволяет установить причины неоднородности условий функционирования гидротермальных систем на разных участках океанского дна и изменчивости состава и свойств гидротермальных залежей. Выявление их связи с геодинамикой, вулканизмом и осадконакоплением - ключ к созданию генетических моделей гидротермального рудного процесса.
Книга рассчитана на геологов, изучающих древние аналоги гидротермальных рудопроявлений океанского дна - колчеданные и колчеданно-полиметаллические месторождения континентального блока Земли. Авторы стремились показать многообразие как морфологии, так и состава субмаринных гидротермальных отложений и их взаимосвязь со структурами и вмещающими породами. Более 20 лет они занимались исследованием гидротермальной деятельности океанского дна, используя глубоководные обитаемые аппараты “Пайсис” и “Мир”. В заключительных главах изложены общие представления о формировании гидротермальных циркуляционных систем, механизмах рудоотложения и причинах неоднородности распространения, состава и различия свойств рудных залежей.
Антропология
АНТРОПОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ. Отв. ред. Л.Г.Яблонский. М.: Классикс Стиль, 2005. 328 с.
Это первый опыт создания словаря по антропологии на русском языке. Издание не имеет аналогов в отечественной литературе и представляет собой справочник, содержащий более 2600 кратких определений основных терминов и понятий, используемых современной наукой.
В соответствии со сложившейся отечественной научной традицией авторы понимают под антропологией в первую очередь биологическую науку, изучающую изменчивость человека во времени и пространстве на всех уровнях организации живой материи, науку о законах этой изменчивости и факторах, ею управляющих.
Словарь предназначен не только для специалистов - в первую очередь биологов и антропологов, - но и для широкого круга читателей, всех тех, кому небезразлично прошлое и настоящее современного человечества. В наши дни, когда интерес к антропологии среди широкой общественности высок, когда во многих высших и средних специальных учебных заведениях читают курс антропологии, учебная и справочная литература по этому предмету фактически отсутствует.
Авторский коллектив, в состав которого вошли известные российские ученые во главе с ведущим антропологом России академиком РАН Т.И.Алексеевой, поставил своей целью снабдить читателя справочным аппаратом по основным разделам антропологии: антропогенезу, этнической антропологии, антропоэкологии, антропогенетике, морфологии человека, ауксологии, культурной антропологии. Часть статей посвящена терминам смежных с антропологией дисциплин: биологии, генетики, анатомии, физиологии человека, археологии, этнологии, демографии, которые постоянно используются в антропологических работах. При отборе таких терминов редколлегия словаря руководствовалась принципом частоты их применения и значимости.
История науки
А.М.Ермолаев, В.Д.Дибнер. М.М.ЕРМОЛАЕВ - ЖИЗНЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЯ И УЧЕНОГО. СПб.: Эпиграф, 2005. 599 с.
М.М.Ермолаев (1905-1991) принадлежал к “гнезду Самойловича” - первому поколению советских полярников. Будучи родственником, учеником и младшим коллегой Р.М.Самойловича, Ермолаев попал в Арктику в 1925 г., участвовал во многих полярных экспедициях и зимовках. Был начальником станции Второго Международного полярного года в Русской Гавани на Северном острове Новой Земли (1932/33). Физическая география, включая ландшафтоведение, геоморфология, гляциология, океанология, палеогеография, геофизика, геохимия, литология, палеонтология - основные области научной деятельности Ермолаева, 18 лет своей жизни проведшего в ГУЛАГе. Его именем названы мыс, остров, бухта и гора на островах Новой Земли.
Тематическая структура книги достаточно сложна. В ней одновременно присутствуют бытовые, научные, исторические, этнические и другие аспекты, персоналии, но все это органично соединено в обстоятельном, увлекательном повествовании.
Авторы книги хорошо знали Ермолаева. Старший сын Алексей - физик-теоретик, работающий в настоящее время в Брюссельском университете, был особенно близок с отцом до своего отъезда в Англию (1971). Виталий Давыдович Дибнер - доктор геолого-минералогических наук, живет и работает в Санкт-Петербурге, был коллегой и отчасти последователем Ермолаева.
