Текст книги "Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата"

Автор книги: Хенрик Свенсмарк

Соавторы: Найджел Колдер
сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 15 страниц)

Каждый год на планете образуются миллиарды тонн нового органического вещества; исходя из этого, можно было бы ожидать, что жизнь наиболее продуктивна во времена теплого, благодатного климата. Однако это не так. Пиковые значения углерода-13 говорят о том, что самая высокая продуктивность биосферы за последние 500 миллионов лет пришлась на последнюю часть каменноугольного периода, то есть 300–320 миллионов лет назад. Тогда Земля как раз наведалась в рукав Наугольника, интенсивность космических лучей была высока, и на континенты наползли обширные ледяные щиты.

Почему же тогда должна была благоденствовать жизнь? Возможно, по тем же причинам, что и в сегодняшнюю ледниковую эру. Температурный контраст между теплыми тропиками и заледеневшими полюсами создает сильные ветры и стремительные океанские течения, и их воздействие на жизнь Земли заметно даже из космоса. Спутники могут оценить продуктивность жизни на морской поверхности, измерив количество содержащегося там хлорофилла. Они наблюдают огромные площади субтропических океанов, где на каждый квадратный километр приходится гораздо меньше жизни, чем в штормовых средних широтах и субполярных морях, поверхность которых лучше пополняется необходимыми питательными веществами, например, фосфором. Для более спокойных периодов в истории Земли характерен недостаток питательных веществ, и это ограничивало развитие биосферы – полнота жизни хотя и сохранялась, но была все же весьма умеренной.

Неудивительно, что для карбонатных пород, формировавшихся во время эпизодов «Земли-снежка», то есть в периоды, отделенные от нас 2300 и 700 миллионами лет, свойствен чрезвычайно низкий уровень углерода-13: в те холодные времена наземный лед практически остановил процесс фотосинтеза и мертвые организмы возвращали природе накопленный ими углерод-12. Но эти времена упадка жизни перемежались взрывами яркого и бурного роста. Когда бы ни наступал перерыв в чрезмерном оледенении, жизнь в море тут же энергично восстанавливалась. Помимо того что при этом высвобождаются питательные вещества (не важно, в каменноугольный период или в наши дни), происходит обогащение органического материала соединениями углерода за счет необыкновенно высокого уровня углекислого газа, – именно это, возможно, подстегивало рост жизни в паузах между эпизодами «Земли-снежка».

Эти ремарки к драме жизни, вписанные атомами углерода, заставили Свенсмарка по-новому взглянуть на миллиарднолетнюю историю переменчивой фортуны нашей планеты. Оказалось, что звездное окружение Земли в Млечном Пути не только решает, куда должна крениться продуктивность океанской жизни – в сторону изобилия или в сторону скудости, но и задает наклон этого крена.

Изменчивость жизни и космические лучи

Колебания жизни были значительны – она то почти исчезала, как во времена «Земли-снежка», то нагуливала жирок, как это происходило в продуктивные времена наподобие каменноугольного периода, и этому соответствовали вполне логичные изменения в уровне углерода-13. Однако, помимо «углеродной» логики, работало что-то еще. Беспрерывные колебания жизни заставляют думать о каких-то тонких, неустойчивых, еле уловимых взаимосвязях между геологией, климатом и биологией. Причем интенсивность самих этих колебаний изменяется от одной фазы в истории Земли к другой.

В 2005 году Свенсмарк заметил, что вариабельность углерода-13 тесно связана с вариабельностью морских температур, определяемых с помощью кислорода-18. На протяжении последних 500 миллионов лет частые изменения климата сопровождались большими и тоже частыми переменами в продуктивности жизни. Но когда Свенсмарк заглянул в еще более далекое прошлое, он увидел, что изменчивость биосферы была временами не в пример значительнее.

Свенсмарк изумился, осознав, что изменчивость биосферы достигла максимума в период между отметками 2,4 и 2 миллиарда лет назад – это примерно соответствовало первому эпизоду «Земля-снежок». Как раз в то время интенсивность космических лучей была особенно велика вследствие звездных взрывов в нашей Галактике. Тогда Свенсмарк взял отрезок времени в 3,6 миллиарда лет, разделил его на сегменты по 400 миллионов лет и сравнил изменения в вариабельности углерода-13 с расчетными показателями интенсивности космических лучей.

Совпадение было почти невероятным и составило 92 процента. 100 процентов означало бы прямолинейную корреляцию. Одной из причин такого подобия графиков могло быть то, что, когда интенсивность потоков заряженных частиц очень высока, колебания этой интенсивности также происходят в довольно широком диапазоне. А вывод здесь вот какой: на Земле не просто холодно, когда космических лучей много, – увеличивается сам размах колебаний климата между указателями с надписями «теплее» и «холоднее», по мере того как Солнце и Земля обращаются вокруг центра Галактики и контраст между спиральными рукавами и межрукавными областями становится более сильным.

Эти очень похожие диаграммы, поступившие из совершенно разных сфер – астрономии и геологии, – показывают, что изменчивость жизни на нашей планете зависит от галактического окружения Земли и общей интенсивности космических лучей. Верхняя диаграмма демонстрирует приток космических лучей на разных этапах истории в сравнении с современным уровнем, принятым за единицу, а «изменчивость изобилия биосферы» – это статистический индикатор, дающий представление о колебаниях доли атомов углерода-13 в морских отложениях.

Около 3,4 миллиарда лет назад действия юного Солнца по отражению космических лучей были весьма успешны, интенсивность заряженных частиц оставалась на низком уровне, и продуктивность жизни, как свидетельствует углерод-13, колебалась в малых пределах. Между отметками 3,2 и 2,8 миллиарда лет назад скорость звездообразования была такая же, как сегодня. Похожими были и колебания биологической продуктивности в океане.

Как любопытно! Тогда существовали только бактерии, а сейчас трудятся целые флотилии куда более совершенных организмов, поддерживая пищевые цепочки, идущие снизу вверх – от простейших до высших рыб и китов. И все же общая чуткость первых бактерий и современной экосистемы к переменам климата примерно одна и та же, если судить по отклонениям в ту и другую стороны от средней скорости поглощения организмами двуокиси углерода, требуемой им для роста.

Около 2,8 миллиарда лет назад интенсивность космических лучей сильно возросла, принеся с собой значительное изменение климата, и жизнь стала активнее. На пике звездных взрывов, произошедших 2,4–2,2 миллиарда лет назад, вместе с которыми началось превращение Земли в «снежок», космические лучи все еще были сильными, так же как и колебания углерода-13, на что впервые обратил внимание Свенсмарк.

Между отметками 2 и 1,2 миллиарда лет назад поток космических лучей опять оставался на низком уровне, и продуктивность биосферы изменялась незначительным образом. Зато следующий всплеск звездной рождаемости побудил жизнь собрать все свои силы и вызвал изменения, продолжавшиеся даже тогда, когда 750 миллионов лет назад вся планета покрылась льдом. Это было время «большого взрыва» в эволюции, которая изобрела многоклеточные эукариоты – предшественников животных и высших растений. 800 миллионов лет назад вариабельность биосферы была относительно высока. После этого она пошла на убыль и вернулась к показателям, существовавшим 3 миллиарда лет назад.

Эта новая история биосферы, рассказанная путем истолкования данных об углероде-13 с привлечением астрономической хроники, очаровывает и озадачивает своей простотой. Содержание истории открыто для широкого обсуждения. Например, уровни содержания углерода-13 задаются не только ростом живых организмов. Высокая скорость оседания органического материала на морское дно может увеличить пропорцию углерода-13 за счет вытеснения углерода-12. Когда же трупы мертвых существ растворяются в морской воде и возвращают ей углерод-12, пропорция углерода-13 идет вниз. И еще: уровень углерода-13 в морской воде связан с преобладанием в атмосфере двуокиси углерода.

Также можно сказать, что периоды в 400 миллионов лет, предложенные Свенсмарком, – слишком длительные сроки, в течение которых и биосфера, и ландшафт планеты могут сильно измениться. Эти периоды в шесть раз шире пропасти, отделяющей нас от времени вымирания динозавров. За 400 миллионов лет континенты не раз могут перегруппироваться, а Солнце и Земля могут дважды или трижды забежать в гости в разные спиральные рукава Галактики.

Представления о том, как земная жизнь реагирует на льющиеся на нее потоки заряженных частиц, поможет по-новому взглянуть на историю Земли. Появление многоклеточных, после того как климат резко накренился в сторону последнего «снежка», позволяет говорить о том, что сильно изменчивый климат, в отличие от «обычных» климатических перемен, может подтолкнуть живых существ к радикальным нововведениям. С другой стороны, менее изменчивый климат позволяет природе проводить не столь резкие, зато более изысканные усовершенствования, и в результате получается красочное разнообразие видов, которых отлично устраивает господствующий климат. Возможно, даже чересчур устраивает. Перед созданиями, прекрасно приспособившимися к имеющимся условиям жизни, встает угроза пасть жертвами грядущих изменений климата.

Другая цепочка взаимодействий осталась пока нераскрытой. Эту главу мы начали с рассказа о скорости звездообразования в Галактике и о переменах в работе нашего Солнца. Эти чисто физические факторы влияют на приток космических лучей, и таким образом, похоже, именно они управляют климатом Земли, а следовательно, определяют условия жизни на планете. Тут есть некоторая тонкость: сейчас представляется, что более холодные условия сильнее раскачивают продуктивность биосферы. Когда Свенсмарк рассказывал о том, что обнаружил связь между углеродом-13 и космическими лучами, он был в полном восторге: «Если связь подтвердится, то окажется, что развитие жизни на Земле жестко сопряжено с эволюцией Млечного Пути» [84]84
  Н. Svensmark. «Cosmic Rays and the Biosphere over 4 Billion Years», Astronomische Nachrichten.Vol. 327, pp. 871–875, 2006.


[Закрыть].

Результаты этого анализа должны дать биологам пищу для размышлений. Собственно, анализу подверглись перемены, происходившие на протяжении сотен миллионов лет, а это все равно что усреднить трилобитов и саблезубых тигров. Но если вы повнимательнее рассмотрите космические лучи, климат и эволюцию на протяжении всего нескольких миллионов лет – перед вашими глазами вспыхнет экран, на котором начнется четкий, яркий фильм, рассказывающий о том, как звезды влияли на климат и к каким драматическим последствиям это привело. Словом, давайте увеличим масштаб.

7. Мы – дети сверхновой?

Изменения климата и происхождение человека идут рука об руку.

Они совпали с наступлением нынешней ледниковой эры.

В то время по меньшей мере одна звезда взорвалась по соседству с Землей.

«Космические зимы» толкают эволюцию вперед.

Астрономы ищут сверхновую, напавшую на Землю.

Светилась ли она близко к Южному Кресту, так чтобы яркий космический фонарь висел низко над горизонтом, как нам это видится из тропической Африки? Или она горела высоко в северном небе, перещеголяв своих товарок среди Семи Сестер? Астрономы будут спорить об этом, пока не появится твердое доказательство какого-либо одного варианта. Но эти двое – самые подходящие кандидаты на роль той звезды, у которой более 2 миллионов лет назад закончилось топливо, и она взорвалась неподалеку от Земли. В то время Земля все еще была планетой обезьян.

Сверхновая, должно быть, озадачила приматов и сильно беспокоила их по ночам. Она была достаточно близко, чтобы светить ярче, чем полная луна, и сияла целые недели напролет. Не было ни шума, ни удара, ни какой-либо разрушающей жизнь лучевой болезни, чего вполне можно было ожидать, если бы взрыв был ближе. Однако в течение тысяч лет остатки сверхновой опыляли Землю колоссальными количествами заряженных частиц.

Эта же звезда одарила нашу планету большим количеством редких изотопов, полученных в результате ядерных реакций во время звездного взрыва. Они смогли достичь Земли только потому, что сверхновая оказалась от нас на расстоянии не больше ста световых лет, и это делает ее самой близкой из всех сверхновых, о которых мы знаем. Именно редкие изотопы позволили немецким астрономам узнать о произошедшем событии. И их открытие повлекло за собой дискуссию о том, какую роль, возможно, сыграли космические лучи, когда приматы делали первые шаги в развитии от обезьян к людям.

Геологи, палеонтологи и генетики уже нашли четкую связь между резким похолоданием, случившимся 2,75 миллиона лет назад, и изменением окружающей среды, которое привело к появлению первых орудий труда и отчетливо человеческих генов. Это ключевой момент для каждого, кто стремится осознать свое существование как мыслящего создания в хаотичной Вселенной. И если кому-то удастся найти надежное объяснение – оно станет жемчужиной в короне науки о климате, да и настоящим подарком для исследователей околоземного космоса.

До недавнего времени ученые, выстраивая различные гипотезы о причинах того похолодания, не отводили звездам никакой роли. В геологической ретроспективе оно было всего лишь очередным шагом вниз по лестнице все более усиливающегося холода, начавшего свое наступление 50 миллионов лет назад. 14 миллионов лет назад большая часть Антарктики была покрыта снегом, и вскоре (по геологическим меркам) Гренландия стала также оледеневать. Менялся и облик нашей планеты.

Огненное кольцо, где за последние несколько миллионов лет Солнце и Земля подверглись мощной атаке космических лучей от взрывающихся звезд, хорошо известно астрономам как Пояс Гулда. Основной «противник» – это массивные короткоживущие звезды, рассеянные по Поясу Гулда в скоплениях, именуемых ОВ-ассоциациями, но возможно, что и Плеяды, расположенные ближе к центру кольца, добавили свои залпы к артобстрелу.

В Африке по обеим сторонам Великой рифтовой долины поднялись высокие купола гор, перераспределив доступные осадки и тем самым обделив дождями Восточную Африку. Тем временем Индия втискивалась в южную часть Азии и подталкивала ближе к небу Гималаи и Тибетское плато. Так в субтропиках появился бассейн прохлады. Сближение Австралии с Азией преградило маршруты тропических океанских течений. И около 3 миллионов лет назад Северная и Южная Америки после долгого одиночного плавания соединились Панамским перешейком. Это оборвало существовавшую ранее связь между Атлантикой и Тихим океаном и заставило океанские течения работать по-новому.

Такая смена декораций, без всякого сомнения, помогла подготовить сцену для похолодания, выход которого из-за кулис состоялся 2,75 миллиона лет назад. Но географические изменения происходили постепенно, со скоростью дрейфующих континентов, а это примерно та же скорость, с которой отрастают ваши ногти. Предыдущий период, начавшийся 5 миллионов лет назад, был довольно теплым, уровень моря был на десять или двадцать метров выше сегодняшнего, а температуры – на несколько градусов выше, чем сейчас. Так кто же включил холодильную установку?

Такой импульс вполне могли послать звезды. В предыдущих главах мы постарались обосновать утверждение, что космические лучи – движущая сила изменений климата. Они объясняют разгульное поведение климата нашей планеты на протяжении миллиардов лет и рисуют очень подробную картину того, как он менялся в течение последних тысячелетий и последних десятилетий. Исключительно интересный эпизод смены климата, произошедший 2,75 миллиона лет назад, не соответствует ни той, ни другой временной шкале, однако нет никаких причин, по которым космические лучи следовало бы исключить из этой части нашего рассказа. Наоборот, они наверняка играли очень важную роль.

В своих блужданиях по Млечному Пути – о них говорилось в пятой главе – Солнце и Земля пришли к кромке рукава Ориона. Охлаждение, которому подверглась Земля, было вполне закономерным, так как космические лучи уже прошли свой путь от взорвавшихся родительниц, преодолели магнитное поле Галактики и теперь поджидали нашу планету. Близость сверхновой придала истории особую драматичность и причудливость.

То давнее вхождение Земли в рукав Ориона совпало с небольшим всплеском звездообразования – в космосе возникло взрывное кольцо огня, остатки которого мы видим сегодня как опоясывающую небо нить звезд, называемую Поясом Гулда. Последние несколько миллионов лет Солнечная система была похожа на компанию пожилых леди в маленькой лодчонке, по ошибке попавшей в самый центр Трафальгарского сражения.

Ясности ради в этой главе сначала будет дана хроника климатических и эволюционных событий, пока еще без астрономических пояснений, которых они могут потребовать. Затем мы вернемся к сверхновой, оказавшейся исключительно близко к Земле, о чем говорилось в самом начале книги – во введении, озаглавленном «Вкратце». В течение некоторого времени казалось, что эта сверхновая – самый подходящий кандидат на роль пускового механизма, вызвавшего грандиозное похолодание 2,75 миллиона лет назад, но сегодня это кажется менее вероятным. А закончится глава рассказом о том, как астрономы все еще ищут другие сверхновые, некогда бывшие близкими к Земле.

Когда Сахель стала пыльной

В 1995 году в Атлантическом океане к западу от Шотландии буровое судно «ДЖОЙДЕС Резолюшн» [85]85
  «JOIDES Resolution» (англ.)– научно-исследовательское судно с буровой установкой, работающее по международной программе. Аббревиатура JOIDES в названии означает «Joint Oceanographic Institutions for Deep Earth Sampling» – «Объединение океанографических институтов для глубокого бурения Земли». Свое имя «Резолюшн» судно получило в память о знаменитом корабле – участнике второй и третьей кругосветных экспедиций Джеймса Кука.


[Закрыть]добыло керн грунта с километровой глубины на плато Роколл. Когда керн был доставлен в Бременский университет, Карл-Хайнц Бауман и Роберт Хубер приступили к исследованиям и в том, как один цвет в отложениях сменял другой, разглядели ясные признаки наступления холодного периода. Время, когда дрейфующие льды достигли широт Роколла и сбросили свой груз, – это начало нынешней фазы в климатической истории Земли. С тех давних пор и по сей день значительная часть северных земель укрыта ледниковым покровом. Довольно часто лед расползался, охватывая большие площади, – мы называем эти периоды ледниковыми.

Чужеродные примеси впервые появились на банке Роколл 2,75 миллиона лет назад. Мы можем точно установить возраст слоев морского дна в этой части керна благодаря инверсии магнитного поля Земли, произошедшей в точно известное время. Предыдущие бурения в этом районе выявили наличие ледников, датируемых тем же периодом, – об этом говорит резкое повышение пропорции тяжелого кислорода в морской воде. 2,7 миллиона лет назад тяжелые ледяные ковры улеглись на Евразию и Северную Америку. Не вызывает сомнений, что климат тогда изменился кардинальным образом и мы до сих пор ощущаем на себе последствия этого изменения.

Чтобы увидеть, как сказалась перемена климата в тропиках, давайте отправимся от Роколла по Атлантическому океану на юг – к берегам Западной Африки. Моряки, следующие этой дорогой, привыкли к постоянной раздражающей пыли, которую ветер доносит с далекого берега. Это признак пустынь и полупустынь – за последние несколько миллионов лет они сильно разрослись и покрыли значительную часть континента.

Сахель, где осадки очень редки, а люди очень часто страдают от голода, – это район, окаймляющий Сахарскую пустыню с юга. В засушливый сезон северо-восточный ветер несет пыль Сахели далеко в море. В 1986 году было произведено бурение атлантического дна. Отложения, находящиеся на пути этого ветра, в 1500 километрах от берега, рассказали ученым о том, когда этот район стал безводным. Большие количества переносимой ветром пыли впервые появились на океанском дне около 2,8 миллиона лет назад. Вот тогда на континенте и начала воцаряться сушь.

В кернах, поднятых на других буровых площадках, ближе к побережью Западной Африки и у берегов Аравийского полуострова к востоку от Африки, можно видеть, что нанесенная ветром пыль фигурирует и в более ранние периоды. Это неудивительно: некоторые пустыни существовали даже тогда, когда мир был теплым. Однако начиная с момента, удаленного от нас на 2,8 миллиона лет, пиковые значения пылевых наносов возрастают, а ритм колебаний количества пыли замедляется. Питер Деменокал из Наземной обсерватории Ламонт-Доэрти близ Нью-Йорка изучал опустынивание Африки, исследуя пыль на морском дне. Свой первый доклад он сделал еще в 1995 году, но и после этого ученый продолжил свои поиски и сравнил океанские данные с результатами исследований окаменелостей, найденных на африканской суше. Он не скрывал своих мотивов: «Мы занимаемся этими изысканиями в надежде доказать, что изменения климата играли важную роль в происхождении человека» [86]86
  Из рекламной листовки к лекции в университете штата Юта, 18 февраля 2004 г.


[Закрыть].

Все меньше осадков выпадало в Африке. Площади, занимаемые лесами, сокращались, и человекообразным обезьянам стало труднее отыскивать плоды смоковниц и прочую растительную пищу. На открывшихся пространствах обнаружилось много крупной дичи, однако челюсти приматов были плохо приспособлены к пережевыванию мяса. В сущности, как раз перемены климата и побудили предшественников человека вооружиться каменными орудиями с острыми краями, чтобы разрезать жесткое сырое мясо, доступное в африканских угодьях.

Рубила и новые жевательные мышцы

В 2000-м и 2001 годах были найдены ископаемые кости человекоподобных существ, умевших быстро передвигаться на двух ногах. Возраст находок определили в 6 миллионов лет. Это сильно озадачило исследователей, ведущих упорный поиск предков современного человека. Археологи стали находить похожие окаменелости в самых разных местах – в Кении, в Эфиопии, даже в Чаде, что было совершенно неожиданным, – и это породило горячие споры о том, где же все-таки возник человек, какую из современных стран следует считать его родиной. К сожалению, этот международный конкурс «Мисс Ева» показал лишь то, что умение встать на задние конечности еще не дает гарантии дальнейшего развития.

Различные виды первых обезьянолюдей, с любовным тщанием описанных палеонтологами, подготавливались природой несколько миллионов лет. По сравнению с их собратьями, обычными обезьянами, обезьянолюдей было совсем немного. Размер их мозга был маленький, поведение и питание оставались такими же, как и у обезьян. Если бы вы повстречали одного из этих двуногих, созданных в экспериментальной лаборатории матушки-природы, вы посчитали бы его всего лишь длинноногим шимпанзе.

Бассейн эфиопской реки Омо знаменит тем, что там найдены останки предчеловека и раннего человека. Данные об ископаемых животных, найденных там же, сообщают, что некогда в этом регионе росли обширные леса. Деревья начали потихоньку исчезать 3,5 миллиона лет назад. Когда мир значительно охладел, а это случилось 2,8 миллиона лет назад, число животных, приспособившихся к жизни на травянистых, кустарниковых равнинах, стало стремительно расти, и за какие-нибудь четыреста тысяч лет они превзошли численностью обитателей лесов. Именно в тот период человеческие существа сделали свой первый шаг к успеху.

Жизнь в целом приноравливалась к новым возможностям, открывшимся вместе с разрастанием африканских пастбищ. Грандиозное количество новых видов антилоп привлекало больших кошек и других потенциальных мясоедов. Но строение челюстей у обезьян и обезьяноподобных людей обрекало их на вегетарианский образ жизни. Чтобы есть сырое мясо, вам нужны либо острые клыки, либо острые режущие инструменты.

Самые древние доказательства человеческих навыков – это каменные орудия, обнаруженные в Эфиопии в 1990-е годы. Некоторым из них почти 2,6 миллиона лет. В бассейне реки Када Гоно многие орудия найдены вместе с отколотыми фрагментами, словно бы там было нечто вроде мастерских по производству инструментов для разделки животных. Каждое законченное орудие – так называемое рубило – представляло собой кусок камня с острой гранью. Делали их из небольших, размером с кулак, галек, вытащенных из местной речки. Для придания камню нужной формы требовались твердая рука и верный глаз. Неподалеку от Када Гоно, в отложениях Боури, были обнаружены кости животных с весьма необычными повреждениями, доказывающими, что древние люди использовали рубила, чтобы срезать с костей мясо и извлекать костный мозг. Ведущий эфиопский исследователь доисторических орудий, палеоантрополог Силеши Семау, работающий в университете Индианы, подчеркивал важность этого открытия в докладе, сделанном в 2000 году:

«Применение обработанных камней было технологическим прорывом, позволившим нашим предкам более эффективно использовать доступные пищевые ресурсы, к числу которых относились высокопитательное мясо и костный мозг животных. Обломки костей с надрезами, найденные в отложениях Боури, явным образом свидетельствуют о том, что мясо входило в рацион гоминидов позднего плиоцена 2,5 миллиона лет назад» [87]87
  S. Semaw. Journal of Archaeological Science.Vol. 27, pp. 1197–1214, 2000.


[Закрыть].

Похожие рубила, но датируемые более поздним временем, ассоциируются с останками, которые, по общему мнению, считаются уже вполне человеческими. Речь идет о костях Homo habilis – человека умелого, которые в 1960 году раскопал в Танзании Джонатан Лики. Есть предположение, что эти первые люди питались, главным образом, подъедая добычу, оставленную другими хищниками. Около двух миллионов лет назад человек умелый сосуществовал с человеком рудольфским (Homo rudolfensis), персоной более значительной, хотя бы в силу своих размеров.

Почему же мозг человека достиг больших размеров, чем мозг человекообразных обезьян? В 2004 году ученые-медики, занимавшиеся исследованием мышечной дистрофии, сообщили об одном генетическом изменении, которое вполне могло инициировать рост мозга. Группа ученых под руководством Ханселла Стедмана из университета Пенсильвании идентифицировала общий для всех обезьян и приматов ген, получивший обозначение myhl6, который отвечает за толщину и силу волокон жевательной мышцы. Эта наиболее мощная из всех мышц жевательного аппарата словно бы сдавливает череп и ограничивает его рост.

Каждый живущий сегодня человек имеет мутированную форму этого гена, за счет чего его жевательные мышцы меньше, чем у приматов. Более слабые челюсти означают более плоское лицо, более мелкие зубы и более округлый череп. По мнению Стедмана, мутация дала мозгу человека возможность роста. С помощью генетических методов ученые решили определить, когда произошло это изменение, и получили ответ: приблизительно 2,4 миллиона лет назад.

Генетическая датировка недостаточно точна, чтобы сделать однозначный вывод относительно того, кто сотворил первейшие инструменты. По одному сценарию, это были обезьянолюди, жившие в те времена в Эфиопии, – они получили название австралопитеков гархи (Australopithecii garhi). Генетическая мутация могла в них закрепиться, потому что эти создания с маленьким мозгом уже имели рубила и могли выжить даже со слабыми челюстями. По другой версии, сначала произошло изменение челюстей, а затем более умные люди придумали рубила, хотя останки человека умелого или человека рудольфского датируются тем же временем, что и древнейшие найденные рубила.

Вот такой была эта удивительная последовательность событий – от наступления льда на севере до изменений жевательных мышц у приматов в Африке несколько сотен тысячелетий спустя. Понятно, почему поиск причины похолодания стал такой сложной задачей. И когда ученые обнаружили, что в дело вмешалась сверхновая, оказавшаяся слишком близко к Земле, – это добавило и ажиотажа, и противоречий.

Липучка для звездных атомов

Следы сверхновой были найдены на дне Тихого океана в виде редких, необычайно тяжелых атомов железа. В конкрециях нашей, земной металлической руды, усеивающих дно океана, они сохранились как чужеродные сувениры. В 1870-е годы английские океанографы, работавшие на борту корабля Ее величества «Челленджер», обнаружили в глубинах моря железо-марганцевые отложения – они либо выстилают дно плоской коркой, либо лежат в виде округлых желваков. Сто лет спустя вокруг этих отложений поднялась большая шумиха: посыпались предложения организовать их добычу для извлечения марганца, столь нужного промышленности.

В 1976 году немецкое исследовательское судно «Вальдивия» подняло с глубокого тихоокеанского дна образцы конкреций. В то время никто даже представить себе не мог, что железо-марганцевые отложения действуют подобно липкой бумаге, к которой приклеиваются прилетевшие со звезд атомы, и, следовательно, они сохраняют для нас хронологию событий, происходивших в далеком космосе. Но оказалось, что это именно так, когда в конце 1990-х команда, возглавляемая Гюнтером Коршинеком из Мюнхенского технологического университета, стала искать доказательства того, что за последние несколько миллионов лет по соседству с нами существовала хоть одна сверхновая звезда.

На бескрайних просторах Вселенной взрывающиеся звезды играют роль алхимиков. Ядерные реакции превращают одни элементы в другие, создавая строительный материал для планет и живых существ. Получившиеся в результате атомы рассеиваются в космосе, и некоторые из них могут в конце концов попасть на поверхность Земли. Однако ученые из Мюнхенского университета столкнулись с серьезными трудностями, когда попытались идентифицировать эти атомы.

В глубинах космического пространства звездное вещество становится чрезвычайно разреженным. Даже если бы сверхновая находилась действительно близко, очень немногие из вновь образованных атомов достигли бы Земли. Более того, наша планета и все, что на ней есть, вылеплены из элементов, произошедших из похожих источников – из звезд, что жили и умерли еще до того, как Солнце и его выводок планет появились на свет. Вы не сможете отличить обычный атом железа с недавно взорвавшейся сверхновой от такого же, но попавшего на Землю во времена сотворения мира.

Фокус заключался в том, чтобы найти такие атомы, попавшие к нам с взорвавшейся звезды, у которых сегодня на нашей планете не было бы двойников. Иначе говоря, они должны быть радиоактивными, но их возраст должен быть намного меньше возраста Земли – ведь аналогичные атомы, присутствовавшие при рождении планеты, давным-давно трансформировались в другие атомы. С другой стороны, слишком быстро распадающиеся радиоактивные атомы не смогут достичь Земли или исчезнут вскоре после своего прибытия, и современные следопыты не найдут их. Поле для поисков сузилось, и на нем остались атомы со средней продолжительностью жизни, а ученым лишь оставалось надеяться на то, что взрыв близлежащей сверхновой случился относительно недавно, так что хотя бы некоторые из атомов смогли выжить.

Самым лучшим кандидатом стал изотоп железа – железо-60, который значительно тяжелее обычных атомов железа-56. Период полураспада железа-60 составляет 1,5 миллиона лет, а его следы сохраняются еще более 10 миллионов лет. Физики определили, что атомы железа-60, вероятнее всего, зарождаются на сверхновых.