Текст книги "«Открытия и гипотезы» №1, 2012"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 8 страниц)

Через месяц «Беран» опять приехал в Гент и интересовался уже конкретно выделением никотина. Он закупил необходимое для этого оборудование, о чем свидетельствовали поставщики, доставившие аппараты в Бюри. Эти аппараты были найдены в потолочных перекрытиях замка. 27 мая 1851 года суд присяжных признал графа виновным в убийстве Гюстава Фуньи и приговорил к гильотинированию. 19 июля граф де Бокармэ кончил жизнь на эшафоте в Монсе. Графиня избежала наказания, потому что присяжные не решились послать даму на гильотину.

Метод Стаса стал общим методом извлечения алкалоидов из тканей убитых людей. Открытию метода невольно помогли сами преступники, обработав азотистое основание уксусной кислотой. При этом получилась соль, хорошо растворимая как в воде, так и в спирте. Сначала препараты залили спиртом, а потом спиртовой раствор разбавили водой. В этом растворе и оказалась растворенной уксуснокислая соль никотина. Нейтрализуя избыток кислоты, Стас вытеснил щелочью более слабое основание никотин из его соли. Тут и почувствовался слабый «мышиный» запах. Далее Стас извлек (экстрагировал) никотин из водного раствора эфиром, а затем дал эфиру выпариться. Так был получен чистый никотин из тканей жертвы. С ним уже можно проводить реакции, подтверждающие его наличие.

Кстати, какие это реакции? Есть множество проб на никотин, сводящихся обычно к образованию характерных кристаллов при взаимодействии с различными экзотическими для неспециалиста реактивами. Даже упоминать их не будем. Но есть одна реакция, которую можно попробовать провести хотя бы в школьной лаборатории под руководством учителя. Вот ее описание.

Одну-две капли исследуемого раствора наносят на предметное стекло и смешивают с двумя каплями 4 %-ного раствора формальдегида, затем нагревают, а потом добавляют каплю концентрированной азотной кислоты. Если в исследуемом растворе был никотин, появится красная или розовая окраска. Исследуемый раствор можно получить, настаивая на спирту табачные листья (чем дешевле табачное изделие, тем лучше).

Метод Стаса был первым в истории криминалистики способом обнаружения алкалоидов в тканях жертвы, и до середины XX столетия он оставался основным методом в судебной токсикологии. Но во второй половине XX века на первый план вышли другие методы: рентгеноструктурный анализ кристаллов алкалоидов, хроматография, спектроскопия.

А может ли обычный современный человек случайно отравиться никотином? Оказывается, может. В XIX веке был зафиксирован случай острого никотинового отравления у контрабандиста, который обернул себя табачными листьями под одеждой, чтобы не платить таможенную пошлину. По собственному недомыслию испытал на себе злоключения Ника Нейлора! Можно догадаться, что люди, профессионально связанные с табаком, тоже должны страдать от никотина. И действительно, у сезонных сельскохозяйственных рабочих, которых нанимают на табачные плантации для сбора урожая, наблюдается болезнь зеленого табака. Эта болезнь имеет симптомы никотинового отравления и проявляется, когда сборщик работает с мокрыми листьями. Особенно остро она протекает, если рабочий зажимает собранные листья под мышкой: кожа подмышечной впадины более нежная и легче впитывает никотин.

К счастью, в современном обществе контроль над применением ядовитых веществ не в пример жестче, чем на рубеже XIX и XX веков. Как лекарство никотин применяется только в пластырях, как инсектицид – только в виде самодельной табачной настойки. Что же касается табачных изделий, то это дело добровольное.

Е. Стрельникова

ПСИХОЛОГИЯ

ПОЛВЕКА ЭКСПЕРИМЕНТУ МИЛГРЭМА

*********************************************************************************************

Так получилось, что исследование психолога Стэнли Милгрэма, которое он предпринял летом 1961 года, началось через три месяца после открытия судебного процесса над нацистом, военным преступником Адольфом Эйхманом. Исследователей интересовал вопрос, как люди могли выполнять приказы об уничтожении других людей.

Суть эксперимента заключалась в том, что часть его участников назначались «учителями», которые должны были заставлять находившихся в другой комнате «учеников» запоминать слова и наказывать электроразрядом за ошибки. Кроме того, после каждой ошибки напряжение увеличивалось на 15 вольт. При этом «ученики» были наемными актерами, но «учителя» об этом не знали.

По мере усиления наказаний «ученики» стучали в стену, жаловались на боль в сердце, кричали, периодически изображали потерю сознания. Когда «учителя» проявляли беспокойство или желание прекратить опыт, руководитель эксперимента начинал на них давить, настойчиво повторяя четыре фразы: «Пожалуйста, продолжайте», «Эксперимент требует, чтобы вы продолжали», «Абсолютно необходимо, чтобы вы продолжали» и «У вас нет выбора, вы должны продолжать». Если участник продолжал упрямиться даже после всех четырех заявлений, эксперимент прекращался.

Перед началом серии опытов Милгрэм поинтересовался у 14 студентов, специализирующихся на психологии, как много «учителей», на их взгляд, доберутся до финального разряда в 450 вольт. Ответы находились в диапазоне 0–3%. Но результаты оказались неожиданными. В первом эксперименте «учителей», раздавленных авторитетом начальника, оказалось 65 %. В одном из последующих, когда Милгрэм лично брал на себя ответственность за происходящее, 92,5 %!

Опыт Милгрэма вызвал противоречивую реакцию, но полвека спустя ученые называют его полезным и познавательным. Биограф Милгрэма, профессор психологии Университета Мэрилэнда Томас Блэсс считает, что работа иллюстрирует один из главных принципов современной социальной психологии, согласно которому поведение человека в большей степени определяется ситуацией, нежели личностью.

Результаты исследований, проведенных нейрофизиологами из Оксфорда (Великобритания), могли бы заинтересовать искусствоведов, художников, любителей живописи да и вообще всех, кто неравнодушен к изящным искусствам. Оказывается, наш мозг по-разному осваивает впечатления от картины в зависимости от того, смотрим ли мы на аутентичное произведение гения или на подделку. Качество живописи при этом отступает на второй план.

КАК МЫ ВИДИМ ИСКУССТВО

*********************************************************************************************

В эксперименте принимали участие 14 человек, каждому показывали настоящего или фальшивого «Рембрандта», пока ученые снимали показания об активности головного мозга. Рембрандт был выбран по той причине, что в его случае существует масса трудно распознаваемых подделок. Как и ожидалось, никто из испытуемых не смог отличить одно от другого, что, кстати, полностью совпадало с показаниями МРТ. Но когда человеку говорили, кто есть кто, восприятие картин сразу менялось.

Если сообщалось, что полотно принадлежит кисти великого мастера, то в мозгу активировались участки системы подкрепления, которые дают нам чувство удовлетворения от награды, например, при выигрыше или от вкусной еды. А если человеку открывали глаза на подделку, в его мозгу просыпались зоны, отвечающие обычно за выработку новых стратегий поведения. По словам самих участников эксперимента, в этот момент они старались понять, почему эксперты сочли эту картину поддельной.

Эндрю Паркер, руководитель исследований, говорит, что наши эстетические суждения подвержены множеству влияний, которые скрыты от нас самих. В мозгу нет никакого специального «эстетического органа», а оценка произведения искусства формируется во взаимодействии множества нейронных контуров.

Эксперимент нейрофизиологов заставляет по-иному отнестись к спорам вокруг современного искусства – которое, согласно одной популярной точке зрения, представляет собой «заговор арт-кураторов», в отличие от «подлинного» искусства прошлых веков. Однако стоит задуматься, так ли уж сильно вы независимы в своей любви к Айвазовскому по сравнению с якобы навязанным вам современным Дэмиэном Херстом.

ВСЕЛЕННАЯ

ДВОЙНИКИ ЗЕМЛИ НА ПОДХОДЕ

*********************************************************************************************

Сразу две планеты, одна диаметром примерно с Венеру, а вторая почти с Землю – открыты при помощи орбитального телескопа «Kepler». Об этом рассказали в журнале Nature ученые с Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. «Найденыши» вращаются возле звезды Kepler-20, которая по своим параметрам подобна Солнцу (спектральный класс G) и расположена она на расстоянии 950 световых лет от нас.

Новые планеты, названные Kepler-20e и Kepler-20f, имеют радиус всего 0,87 и 1,03 Земного! Это рекорд похожести на Землю по размерам. При чем астрономы предполагают, что это именно скалистые миры. К сожалению, благоприятных условий для жизни ожидать не приходится, так как планеты расположены слишком близко к своему светилу (их год составляют 6,1 и 19,6 земного дня соответственно). Так что температуры на поверхности планет достигают 760 и 427 градусов Цельсия.

В конце 2011 года сделана еще одна выдающаяся находка. Возле звезды Kepler-22 расположенной в 600 световых годах от нас, кстати, тоже спектрального класса G, найдена планета расположенная в обитаемой зоне своей звезды.

Объект Kepler-22b обращается в пределах этого комфортного региона, где на поверхности может существовать жидкая вода. Один оборот вокруг Kepler-22 планета делает за 289 дней, так что ее год не слишком сильно отличается от земного. Температура на поверхности Kepler-226 составляет 22 градуса по Цельсию.

Диаметр планеты всего в 2,4 раза больше земного, так что условия на поверхности должны быть более-менее похожими.

Напомним, что главная цель телескопа Kepler – поиск миров, не только идентичных Земле по физическим данным, но и находящихся в зоне обитаемости. Пока найдены только массивные планеты, похожие по условиям на нашу и схожие по размерам, но отличающиеся по условиям. Остался последний ход: открыть близнеца нашей планеты по всем этим параметрам сразу. Специалисты считают, это лишь вопрос времени.

ТАИНСТВЕННЫЕ ГАЛАКТИКИ

*********************************************************************************************

Исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики обнаружили четыре галактики со странными параметрами. Эти гигантские звездные острова проявились на ИК-снимках с орбитального телескопа Spitzer. Но одно это не стало бы сюрпризом, ведь текущая космологическая модель (Большой взрыв и расширение Вселенной) подразумевает уход спектра наиболее удаленных объектов в длинноволновую область. Поразило ученых то, что зоркий телескоп Hubble со своей камерой, работающей в ближнем инфракрасном диапазоне, ничего не смог уловить на этом месте.

Авторы исследования посчитали, что в И К новые объекты в 60 раз ярче, чем на самой большой длине волны, которую может зафиксировать камера ближнего ИК-диапазона «Хаббла». Столь сильное покраснение трудно списать на одно только расстояние.

Ученым известны другие причины возможного преобладания красных (и ИК) лучей в свечении галактик. Например, так может происходить, если в галактике много пыли. Она блокирует обычное излучение, но сама испускает много энергии в тепловом диапазоне. Такой же эффект дает интенсивное звездообразование, нагревающее пыль в районах рождения светил. И еще один вариант – преобладание в народонаселении старых звезд, красных гигантов.

Астрономы перебрали все возможные сочетания процессов, которые могли бы придать найденным объектам наблюдаемые особенности спектров. Вывод оказался необычным: данные галактики столь сильно покраснели из-за совмещения всех причин сразу.

То есть данные объекты расположены на расстоянии 12,3 миллиарда световых лет от нас.

В них идет интенсивное звездообразование. И в то же время в них много пыли и старых звезд. Такие условия ученые встречали в разных галактиках по отдельности, но еще ни разу вместе.

По информации астрофизического центра, мы видим данные галактики такими, какими они были, когда Вселенной был миллиард с чем-то лет от роду. Получается, что перед нами – одни из первых галактик.

ВЕКОВЫЕ ДЫХАНИЯ ОКЕАНА

*********************************************************************************************

Мировой океан дышит! Тому, кто живет на его берегах, не надо это доказывать: дважды в сутки морская вода заливает берег, чтобы через шесть часов оголить его, а затем снова покрыть слоем воды, толщина которого в отдельных местах достигает 9 м. Приливы и отливы, связанные с притяжением вод океана Луной и Солнцем, можно сравнить с ритмичным дыханием огромного животного.

«ПРИРОДА»

*********************************************************************************************

Да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды (гл. 1).

Я наведу на Землю потоп водный… (гл. 6).

Здесь и далее эпиграфы из Ветхого Завета (Книга Бытия)

Два наиболее значительных события в осадочной геологии, отмеченные сотнями публикаций в самых престижных международных журналах, притягивали внимание мировой научной общественности в течение последних трех десятков лет:

– открытие иридиевой аномалии на границе меловой и палеогео-новой систем и привлечение космической импактной гипотезы для объяснения глобальных биотических кризисов в истории Земли;

– трактовка циклически построенных осадочных толщ на основе изменения уровня Мирового океана в геологическом прошлом.

Более 30 лет назад группа геологов международной нефтяной компании EXSON предложила новую концепцию последовательности осадочных толщ Земли. В соответствии с ней слои осадочных пород повсюду залегают строго закономерно, образуя совокупности, которые циклически повторяются во временном геологическом разрезе. Цикличность связана с периодическими подъемами и падениями уровня Мирового океана в геологическом прошлом – эвстатикой. Новая концепция вызвала огромный интерес у геологов и нефтяников, поскольку позволяла прогнозировать залежи нефти и газа на территориях, еще не охваченных поисковыми работами.

В 1993 г. мы совместно с американским коллегой Д.Сахагяном из Университета штата Огайо (в настоящее время профессор Сахагян – декан факультета Университета г. Лихайо в Пенсильвании) получили трехлетний грант Национального научного фонда США на реализацию проекта «Количественная эвстатика Мирового океана во времени от среднеюрской эпохи до палеогена». Поскольку проведенные исследования до сих пор привлекают внимание специалистов во всем мире, мне захотелось познакомить и читателей с данной концепцией и полученными нами результатами.

Великие потопы и грандиозные осушения в истории Земли

Вода же усиливалась и весьма умножалась на Земле…(гл. 7).

Вода же постепенно возвращалась с Земли… и вот обсохла поверхность Земли (гл. 8).

Поскольку у нас нет оснований сомневаться в существовании Солнца и планет Солнечной системы (включая Луну) даже в самом отдаленном геологическом прошлом, можно быть уверенным, что приливы и отливы имели место со времени появления Мирового океана и первородной суши, которая начала размываться, согласно датировкам наиболее древних осадков морского происхождения, не менее 4 млрд. лет назад.

Несмотря на внушительный размах приливно-отливных явлений и их повсеместность, широкое распространение морских осадков на суше не связывают с приливами. Даже объединенных усилий Луны и Солнца (сизигийные приливы) недостаточно, чтобы поднять воду на высоту десятков метров. Необходимы даже не столетия, а тысячи и миллионы лет. На это указывают датировки абсолютного возраста минералов в породах, образовавшихся из древних осадков.

Со школьных лет известно, что почти повсюду, где нынче живет человек, в прошлом было море. В представлениях людей экспансии моря на континенты связываются с далекими геологическими временами, но это не совсем так. Море покрывало обширные пространства почти на всех континентах по меркам земной истории сравнительно недавно – в голоцене (четвертичный период), т. е. в то время, когда жил современный человек. Например, всего несколько тысячелетий назад море было распространено на севере Западно-Сибирской равнины, на севере Восточной и Западной Европы и Северной Америки. В исторической памяти человека эти эпизоды вполне могли сохраниться и послужить основой для легенд о Всемирном потопе.

Изучая морские отложения на современной суше, геологи установили, что на протяжении, по-видимому, всей геологической истории Земли морские воды периодически покрывали значительную часть континентов. Затем вода уходила обратно в океаны, и материки осушались. Эти события – наступления и отступления моря, или трансгрессии и регрессии, чередовались многократно.

Динамика исполинского дыхания Мирового океана постоянно уточняется, но и теперь уже ясно, что он дышал аритмично: не устанавливается строгой периодичности в чередовании эпох преобладания океана и суши. Размах затоплений и осушений менялся во времени также незакономерно. Так, по данным В.Е.Хаина, в кембрийском периоде водой было покрыто около 40 % суши, в ордовикском – около 55, в силурийском – более 50, в девонском – 50, в каменноугольном – от 40 до 20, в пермском – 20, в триасовом – более 20, в юрском – от 20 до 40, в меловом – 40, в кайнозое – от 0 до 30%

Откуда берется вода?

…Разверзлись все источники великой бездны, и окна

небесные отворились: и лил на Землю дождь сорок дней и сорок ночей (гл. 7).

Долгое время считалось, что морские воды проникают в глубь континентов лишь в тех местах, где земная кора проседает. Это справедливо для ограниченных территорий, но для объяснения одновременного затопления половины площадей всех континентов такой подход не годится. Чтобы покрыть приподнятую над поверхностью океана сушу, нужны огромные объемы свободной воды. Где ее взять? Возможны лишь два варианта: либо откуда-то появляется «новая» вода, либо какая-то сила вытесняет «старую» из океанического ложа.

Первый вариант самый простой: в наше время новая вода в океане может появиться в большом количестве при таянии всех ледников на поверхности Земли. Подсчитано, что в этом случае суша (если ее мысленно выровнять) покроется слоем воды толщиной более 70 м. Учитывая, что суша всегда неровная, этой воды вполне достаточно, чтобы объяснить присутствие морских осадков как в центральной части Сибирской и Русской равнин, так и на Североамериканском континенте. Наиболее убедительный пример такого предположения – широкое географическое распространение морских осадков четвертичного (иногда называемого ледниковым) периода. Чередование ледниковых и межледниковых эпох зафиксировалось в геологической летописи «слоеным пирогом» из ледниковых и морских отложений по северной периферии Евразии и Северной Америки.

Свидетельствами тому, что Земля в своем развитии неоднократно переживала своеобразные зимы – состояния, называемые в зарубежной литературе «icehouse», – служат находки пород с признаками древних морен*. Наиболее изученные из них датированы началом вендского периода – 600 млн. лет, концом ордовика – 440, концом девона – 380, концом каменноугольного периода – 300 и концом перми – 250 млн. лет. Полагают, что высокий уровень в середине венда, начале кембрия, начале силура, конце девона и начале триаса был обязан именно таянию покровных ледяных щитов в районах Северного и Южного полюсов.

Однако невозможно объяснить все высокие стояния Мирового океана в истории Земли только этим. Во многих временных интервалах в докембрии и палеозое, во всем мезозое и в большей части кайнозоя существовал равномерный теплый климат. В отложениях этого возраста нигде на Земле не найдены древние морены [1] 1
  Морена – геологическое тело, сложенное ледниковыми отложениями. Представляет собой несортированную смесь обломочного материала самого разного размера – от гигантских глыб-отторженцев, имеющих поперечник до нескольких сотен метров, до глинистого материала, образующегося в результате перетирания обломков ледником при его движении.


[Закрыть]. Более того, нет прямых доказательств наличия в мезозое и палеогене ледяных полей даже в приполярных морях. На Земле в интервале 240—30 млн. лет назад преобладали тепличные условия («greenhouse»).

Следовательно, в течение 210 млн. лет новая вода, образующаяся при таянии льда, не могла поступать в Мировой океан.

Тут мы подошли к одной из самых загадочных страниц истории Мирового океана: он продолжал дышать в мезозое, хотя новой воды от таяния льда не поступало. Более того, самый значительный за всю историю мезозоя и кайнозоя выдох океана произошел в конце мезозоя – в позднемеловое время (туронский век). Никогда до и после того морские воды не покрывали столь обширные пространства на Земле. По подсчетам некоторых ученых, водная поверхность океана поднялась над современным уровнем почти на 250 м. Из-за резкого углубления на дне некоторых морей и океанов возникли аноксидные (бескислородные) условия. Откуда же взялась вода? Так как новой воды не было, ответ может быть только один: сушу затопила старая вода, которую что-то вытеснило с ее прежнего места. Геологи все больше склоняются к тому, что этим «чем-то» могли быть подводные океанические горы-хребты. Этот процесс идет и в наше время. Вот как он представляется специалистам.

Сильно упрощая реалии, можно сказать, что находящийся в центре Земли очаг (жидкое ядро) кипятит окружающие его и находящиеся в размягченном состоянии горные породы. В результате теплообмена создаются круговороты вещества в ячейках. На стыке соседних ячеек горячий материал поднимается к твердой коре, расплавляет ее и частично выходит на поверхность. Затвердевая на периферии шва, через который продолжают поступать новые порции, породы наращивают океаническую кору и раздвигают само дно океана. Избыток вещества, поступающего в зонах раздвига (спрединга) из недр Земли, идет на формирование гор-хребтов. Типичный пример таких образований в последние 130 млн. лет – Срединно-Атлантический хребет.

Находясь в постоянном движении, плиты сталкиваются между собой. Сближение плит приводит к скучиванию пород и образованию гор (например, Альп и Гималаев). В океане оно сопровождается погружением одной плиты (океанической) под другую (материковую) в так называемых зонах субдукции (например, погружение Северотихоокеанской плиты Кула в Курильский и Алеутский глубоководные желоба). Этот процесс провоцирует землетрясения на Курильских и Японских островах, подобно недавнему крупнейшему событию на юге о. Хонсю.

Таким образом, в одних местах Мирового океана возникают новые породы и подводные хребты, а в других древние части плит вместе с накопившимися на них осадками погружаются в верхнюю мантию, размягчаются и участвуют в мантийном круговороте. Процесс идет перманентно – то ускоряясь, то замедляясь. Именно поэтому подъемы и падения уровня океана, с одной стороны, периодичны, а с другой – разновелики. Геодинамическая гипотеза, объясняющая вековые дыхания океана, выглядит довольно убедительно.

Как глубоко дышал океан?

И усилилась вода на Земле

чрезвычайно, так что покрылись все высокие горы, какие

есть под всем небом (гл. 7).

По данным Библии, в результате Всемирного потопа над поверхностью Мирового океана торчала лишь вершина Арарата. Таким образом, толщина водного столба, возможно, достигала более 4 тыс. м (вершина Арарата сейчас имеет отметку 5165 м). Для того чтобы поднять воду над поверхностью Земли на такую высоту, потребовалось бы 4 тыс. лет непрерывного дождя (при условии сохранения современных темпов осадконакопления и отсутствия испарения).

В научной литературе обсуждаются более скромные, но все-таки впечатляющие цифры максимального эвстатического подъема (до 350 м) в силурийское время. Однако геологам известны случаи, когда толщина слоя воды на континенте достигала многих сотен метров. Например, глубина Западно-Сибирского позднеюрского моря в конце юрского и начале мелового периодов составляла, скорее всего, не менее 500 м. Но здесь как раз тот случай, когда региональное погружение совпало с эвстатическим событием.

Главная проблема в изучении колебаний вод мирового океана состоит в том, что нет однозначного ответа на вопрос: почему инициальные осадки – самые ранние из тех, что ложатся на дно после очередного подъема вод океана (выдоха), – не равномерны в глобальном распространении? В самом деле, если поступает новая вода или вытесняется старая, она должна одновременно покрывать все места на Земле, находящиеся на одинаковых отметках от среднего уровня моря.

Подобные места всегда есть и были на всех континентах. Однако нет ни одного временного уровня в геологической летописи, который можно было бы рассматривать как изохронный.

В арсенале геологии есть несколько объяснений этому.

Наиболее простое – часть осадков размылась в более позднее время. О подобных пробелах в геологической летописи писал еще Ч.Дарвин.

Второе объяснение принимается практически всеми: в прошлом (как и ныне) происходили неравномерные вертикальные (наряду с горизонтальными) движения участков земной коры разной амплитуды и разного масштаба. Если на какой-то территории одновременно с подъемом вод океана земная кора поднималась с опережающей скоростью, ясно, что эту территорию вода не покроет. Таким образом, наступление и отступление морских вод на ограниченные территории и даже в крупные регионы не всегда следует связывать с дыханием океана.

Выявление следов дыхания – серьезная проблема, которая должна решаться на основе междисциплинарных исследований.

В.А.Захаров

доктор геолого-минерапогических наук,

профессор, заведующий отделом стратиграфии

Геологического института РАН