Динозавры давно вымерли, но они не перестают будоражить наше воображение. Шумный успех «Парка юрского периода» подогрел всеобщий интерес к этим огромным ящерам. Однако возможно, что динозавры были совсем не такими, какими мы их представляем.

Почти 200 лет палеонтологи ищут ответы на вопросы, поставленные динозаврами — гигантскими ящерами, некогда хозяйничавшими на нашей планете. Первые из них появились примерно 230 млн. лет назад, в конце триасового периода и владели миром последующие 165 млн. лет. По окаменелостям и следам ученые постепенно накапливают данные о внешнем виде и поведении этих великанов, пытаясь понять, почему они так долго господствовали на земле и так внезапно исчезли.

В 1933 г. завершилась прокладка шоссе вдоль северного берега глубокого озера Лох-Несс в Шотландии. Туристы получили возможность любоваться этим водоемом на всем его протяжении, равном 35 км. И сразу стали появляться сообщения о странном обитателе его глубин. Многие клялись, что своими глазами видели торчащую из воды маленькую голову на длинной шее, позади которой над поверхностью иногда поднимались один-два горба.

С 30-х годов Несси, как любовно назвали шотландцы это чудовище, стала местной достопримечательностью, собирающей вокруг озера толпы желающих сфотографировать ее. Одни считают Несси длинношеим тюленем, другие — гигантской амфибией или потомком плезиозавров — своего рода водных динозавров.

Несси — лишь одна из звезд фантастического зверинца, многие годы заполняющая страницы прессы. Эти чудовища, как и теории, объясняющие их скрытное существование, весьма разнообразны. Некоторые сообщения в итоге дезавуируются как плод воображения или оптической иллюзии. Однако представители молодой дисциплины криптозоологии (науки о скрытных животных) настаивают на существовании животных, еще не известных науке, возможно, доживших до наших дней с доисторических времен. Большинство этих ученых — энтузиасты-одиночки, однако они уже объединились во всемирные организации типа Международного общества криптозоологии со штаб-квартирой в Таксоне, штат Аризона, США.

Сначала криптозоологи собирают свидетельства очевидцев, затем отправляются на поиски. В 1989 г. они с помощью подводных камер, роботов с дистанционным управлением и гидролокаторов прочесали озеро Лох-Несс. К сожалению, полученные нечеткие фотографии не убедили скептиков. В 1980 и 1982 гг. американский биолог Рой Макал водил экспедиции по дождевым лесам Конго в Центральной Африке на поиски таинственного Мокеле-Мбембе, описываемого пигмеями как «дракон». Макал считает, что это может быть выживший динозавр, возможно, карликовый родич бронтозавра.

Работа криптозоологов отнюдь не пустая трата времени, поскольку новые виды животных обнаруживаются постоянно, и множество существ, несомненно, еще ожидают научного описания. Возможно, не следует торопиться, отвергая рассказы о гималайском йети и чудовище из озера Лох-Несс. Криптозоологи считают важными, хотя и косвенными данными свидетельства и рисунки местных жителей. Заслуживают внимания и сообщения других свидетелей, хотя в них зачастую много преувеличений.

Кавказского снежного человека - алмасти - якобы видели в Дагестане в 1941 г.

Эти гипсовые отливки следов бигфута сделаны в 1967 г. на севере Калифорнии.

Иногда такие рассказы действительно приводят к открытию новых животных. Так было с горными гориллами в Восточной Африке, до которых ученые добрались только в начале XX в. Люди, жившие в окрестностях гор Вирунга на границе между Угандой и Конго, сообщали об огромных обезьяноподобных монстрах. Многолетние научные исследования показали, что горные гориллы — безобидные великаны, избегающие встреч с человеком. Гигантский комодский варан, обитающий на индонезийском острове Комодо, был открыт в 1912 г. учеными, решившими проверить рассказы рыбаков и ловцов жемчуга о могучих драконах. Слухи частично подтвердились: эта ящерица действительно оказалась свирепым хищником в отличие от робкого окапи — близкого родича жирафа, обнаруженного в 1901 г. в глубине дождевых лесов Конго.

Список водяных чудовищ обширен, и Несси — лишь наиболее известное из них. Сообщений о встречах с таинственными существами во многих озерах от Ирландии до Китая и от Аляски до Патагонии более чем достаточно. Не меньше их и о странных существах, обитающих в океанах. Однако не все в рассказах о них оказалось выдумками. Ученым удалось наконец подтвердить существование гигантского кальмара — самого крупного среди известных на сегодняшний день представителей беспозвоночных.

Вдохновленный рассказами моряков об огромных морских змеях и длинноруком чудовище, норвежский натуралист Эрик Понтопиддан включил описание гигантского кальмара в свою «Естественную историю Норвегии», вышедшую в середине XVIII в. В 1854 г. на побережье Ютландии (Дания) была найдена челюсть, похожая на огромный клюв попугая. Она попала в руки датского натуралиста Япетуса Стенструпа, который, изучив находку, описал новый род головоногого моллюска — Architeuthis.

Известие об этом открытии привлекло в Добруджу биологов со всего мира. Анализы показали, что пещера, находящаяся под известняковым пластом толщиной около 25 м, выстлана толстым слоем глины, образовавшимся не менее 500000 лет назад. С тех пор обитатели пещеры жили изолированно от мира, образовав замкнутую экосистему.

Согласно геологическим данным, пещера образовалась, когда эта карстовая зона (глубоко эродированный пласт известняка) ушла под землю в результате случившегося 5 млн. лет назад землетрясения. Возможно, именно тогда первые обитатели Мовиле и оказались в западне.

Обесцветившаяся многоножка.	Слепой водяной скорпион.	Паук Lascona christiani назван в честь первооткрывателя пещеры.	Бесцветное ракообразное.	Прозрачная мокрица - один из многих уникальных видов.

В то время Европу покрывали тропические леса. Человек еще не появился, но животный мир был богат и разнообразен. Вполне вероятно, что в пещере сохранились некоторые из архаичных видов той эпохи. Остальные организмы могли проникать в нее позднее, пока 500000 лет назад слой глины не отрезал пещеру от остального мира. Сейчас в ней живут примерно 60 видов; почти половина из них оставалась неизвестной науке.

Миллионы лет сообщество этой пещеры приспосабливалось к суровым условиям. Большинство ее обитателей почти бесцветны, потому что их кожа утратила способность синтезировать пигменты. Негде стало летать — и насекомые лишились крыльев. Зрение оказалось бесполезным — и многие ослепли. Одна из самых удивительных особенностей этого уникального микрокосма — его пищевая цепь. Поскольку растений там нет, их место заняли серобактерии. Они образуют на поверхности воды студенистую пленку, служащую питательной средой для грибов. Грибы служат пищей для насекомых, которые в других условиях питались бы червями и растениями. А насекомых поедают хищники, трупы которых гниют, давая углекислый газ, необходимый серобактериям для синтеза органики. И пищевая цепь замыкается.

Пока неясно, как животные приспособились к почти бескислородной атмосфере. Вероятно, у них возникли особые биохимические адаптации.

Ежегодно перелетные птицы отправляются в путь, как по расписанию. Ничто не остановит их огромные стаи на пути к местам размножения и назад, на зимние квартиры. Но больше всего поражает ученых способность пернатых следовать в небе точно по маршрутам, проложенным их предками.

Весной миллионы птиц бороздят небо. Подчиняясь строгому ритуалу, они покидают места зимовки и летят туда, где летом спариваются и растят птенцов. Путешествие длится неделями. Например, орлану-рыболову на перелет из Западной Африки в Европу требуется 30 - 80 суток, а пестрогрудый лесной певун добирается из Южной Америки в Северную всего за 80 - 90 часов. Исландский песочник пролетает из Европы в Гренландию несколько тысяч миль над Атлантикой, а наша кукушка улетает зимовать в Тропическую Африку.

Перелетные птицы почти никогда не отклоняются от курса. Они стартуют из одного и того же места, чтобы финишировать точно там, где год назад. С поразительной точностью они следуют установленным многовековым маршрутом, даже отдыхая в основном в тех же местах, где их предки. Для ученых навигационные способности пернатых до сих пор остаются одной из величайших загадок. Что не дает им заблудиться? По каким ориентирам или приборам они прокладывают курс в бескрайнем небесном океане? Ясно одно: птицам нужно то же, что и морякам, летчикам и любым путешественникам: знать, где они находятся и в каком направлении двигаться дальше. Следовательно, птицам нужна система привязки и что- то вроде компаса.

Но у перелетных птиц нет ни приборов, ни авиадиспетчеров. Некоторые из них, направляясь на север, ориентируются по солнцу. Тесты на голубях продемонстрировали важнейшую роль солнца в их перелетах.

Ученым надо также понять, каким образом птицы узнают собственный гнездовой участок. Вероятно, способов тут несколько. Некоторые виды, безусловно, обладают отличной зрительной памятью, а необыкновенная острота зрения позволяет им четко различать объекты с большого расстояния. Однако таким зрением наделены далеко не все.

Как считает один итальянский ученый, голуби частично ориентируются по запаху. Их мозг составляет «пахучую карту» окрестностей родной голубятни, и они определяют свое положение в небе, обнюхивая потоки воздуха. Большой пестробрюхий буревестник, прилетающий летом и осенью на восток Северной Атлантики, также находит путь к своим гнездовым участкам с помощью обоняния. Это направление исследований весьма перспективно и требует более пристального внимания к поведению некоторых видов птиц.

Несмотря на долгие исследования, о перелетах пернатых на большие расстояния известно еще мало. Возможно, важную роль в них играют процессы учения. Эксперименты показывают явные различия в поведении молодых и взрослых птиц. На одном из островов в Северном море ученые отловили несколько черных ворон — и старых, и молодых, когда их стая направлялась в юго-западном направлении на места ежегодных зимовок у побережья Ла-Манша. Этих птиц увезли на самолете в Польшу, на 600 км к востоку, и там выпустили. Особи, родившиеся в текущем году и не имевшие опыта перелетов, немедленно отправились на юго-запад в соответствии с врожденной программой ориентации. А взрослые птицы сумели скорректировать курс и целенаправленно двинулись к северному побережью Франции.

А для чего пернатым вообще мигрировать? Вопреки распространенному мнению, они летят на юг не только для того, чтобы греться на солнце. Большинство мигрантов не замерзли бы и на севере. Однако перелеты выполняют две жизненно важные функции: круглый  год гарантируют корм и позволяют размножаться в условиях, оптимальных для выживания птенцов. Поэтому независимо от погоды птицы отправляются в путь по своему расписанию; некоторые виды соблюдают даты отбытия и прибытия настолько пунктуально, что их называют календарными.

Человек считает себя хозяином планеты и склонен думать, что в борьбе за выживание побеждают крупные, сложно устроенные организмы. Однако природа учит нас обратному: часто наиболее выносливыми и приспособленными оказываются неприметные малютки.

Прекрасный пример — тихоходки. Эти беспозвоночные длиной менее 1 мм похожи на бочонки, покрытые прозрачной оболочкой — кутикулой. Живут они обычно в пресной воде, но некоторые виды встречаются и в прибрежных участках океана. Им достаточно влаги в подушках мхов, лишайниковых наростах или трещинах стен. Несмотря на малые размеры, а возможно, именно благодаря этому тихоходки приспособлены к экстремальным условиям существования. Если воды мало, они практически высыхают, превращаясь в яйцевидные комочки. В состоянии анабиоза они могут находиться годами. В экспериментах они выживали в эфире, спирте, сероводороде и вакууме. Они пере носят нагревание до 150°С и ванну из жидкого гелия с температурой -272°С.

Достаточно было лишь немного воды, чтобы малютки ожили и вскоре вели себя так, будто ничего не случилось.

Колибри «пчелка» — самая маленькая птичка. При длине всего 6 см и массе менее 2 г она едва заметна в полете. Колибри — единственные пернатые, которые способны летать задом наперед. Питаются они цветочным нектаром — высококалорийной сахаристой жидкостью. Это идеальная пища для бешено расходующих энергию живых вертолетиков. Крылья колибри делают примерно 80 взмахов в секунду, а их крохотное сердце сокращается более 1000 раз в минуту. Неудивительно, что им необходимо много корма: количество потребляемого ею в день нектара равно половине ее собственной массы.

Одна из хвостатых амфибий, европейский протей, предпочитает жить в темноте. Этот вид встречается только в подземных водоемах так называемого Карста в Динарских Альпах — гористой местности, сложенной из мощных слоев растрескавшегося и эродированного известняка, на юге Словении. Наиболее известное место, где он обитает, — пещера Адельсберг около города Постойна Жизнь в пещере тяжела для любого живого существа, но протей прекрасно приспособился к миру без солнца В отличие от других животных его кожа лишена пигментов; она прозрачная и чуть розоватая из-за просвечивающих кровеносных сосудов. В кромешной тьме зрение ни к чему; развитие глаз, закладывающихся у эмбриона, в дальнейшем прекращается, и они зарастают кожей. Хотя под землей найти корм нелегко, европейский протей доживает до солидного возраста — порядка 30 лет.

Когда эта небольшая амфибия впервые попала в руки ученых, они, увидев у нее наружные жабры, решили, что перед ними личинка, которая со временем превратится во взрослую форму. Однако протей с возрастом не меняется, сохраняет внешние личиночные признаки, достигает половой зрелости и дает потомство. Это явление называется неотенией.

Способов размножения и ухода за потомством множество, но один из самых странных демонстрирует суринамская пипа — лягушка. Она живет в северо-восточной части Южной Америки, в бассейнах рек Амазонка и Ориноко, а свое видовое название получила в честь находящейся здесь бывшей голландской колонии Суринам. У пипы плоское туловище, а задние лапы снабжены расходящимися веером перепонками. Она почти не выходит из воды и подолгу сидит на дне, подстерегая добычу.

Суринамская пипа была описана еще в начале XVIII в., но с тех пор появляются все новые сообщения о ее оригинальном способе размножения. Только в 1960 г. ученым удалось наблюдать, как эти животные спариваются и откладывают икру.

Во время брачного ритуала самец обхватывает самку сзади «за талию». Она в это время закидывает себе на спину яйцеклад, откуда самец нежно выдавливает икринки, ровным слоем прилипающие к коже самки. После этого самец их оплодотворяет. Яйца обрастают окружающей кожей, оказываясь в индивидуальных ячейках. Вылупившиеся головастики остаются на спине матери еще месяца три — до достижения половой зрелости.

Долгие годы наблюдений позволили ученым разобраться в брачном поведении суринамской пипы, а вот размножение европейского угря остается загадкой. До сих пор никому не удавалось наблюдать спаривание этих рыб, и ничего не известно о развитии их мальков из оплодотворенной икры. Тем не менее кое-что о жизненном цикле угря наука выяснила.

Осенью, с приближением сезона нереста, угри покидают европейские реки, плывут в Атлантический океан и исчезают в его глубинах. О дальнейшем маршруте рыб ученые не имеют представления, но допускают, что следующей весной ко времени спаривания в восточной части Саргассова моря, южнее Бермудских островов, вновь появятся угри, преодолев, таким образом, около 7000 км. Только здесь, в тропиках, на глубине примерно 5000 м, угри находят подходящие для размножения условия. По-видимому, для полового созревания этой рыбе необходима температура не ниже 17°С и давление в 40 раз выше, чем у поверхности.

Решающую роль в жизни угря играет Гольфстрим — теплое течение, проходящее от Мексиканского залива вдоль восточного побережья Северной Америки до северо-запада Европы. Оно несет личинок угря, напоминающих ивовые листочки, туда, откуда приплыли их родители. Это путешествие занимает более трех лет. Весной, достигнув европейского побережья, личинки превращаются в так называемых стеклянных угрей. Прилив заносит их в устья рек, и они плывут вверх по течению. Пока рыбы ищут подходящий для жизни водоем, например озеро или пруд, их окраска темнеет. По пути они могут преодолевать пороги и даже ползти по суше, извиваясь в мокрой траве.

В возрасте 7 - 20 лет у угря обычно летом начинают развиваться половые органы. Это сигнал, что настало время отправляться на нерест. Рыба перестает есть и плывет в Саргассово море, где после нереста погибает: ни один взрослый угорь в Европу не возвращается.

Морской конек — одно из симпатичных и одновременно необычных морских существ. Это рыба, но плавает она в вертикальном положении, держа голову под прямым углом к туловищу. Ее тело покрыто не чешуей, а костными пластинками, образующими гибкий панцирь. Тонкий хвост не несет плавника; сворачиваясь в спираль, он цепляется за водоросли. Глаза выпучены, как у хамелеона. Но самая оригинальная способность морских коньков — забота о потомстве, которую берет на себя самец.

В нижней части тела конька имеется выводковая сумка. При спаривании самка засовывает в нее яйцеклад и откладывает икринки, которые самец по одной оплодотворяет. Затем стенка сумки утолщается и пронизывается новыми кровеносными сосудами, образуя своего рода плаценту. Выклюнувшиеся мальки остаются в сумке до тех пор, пока не достигнут длины около 5 мм, после чего группами выплывают наружу.

Как-то осенью в начале XX в. похожий на тритона сибирский углозуб зарылся в землю, чтобы спастись от надвигающихся зимних морозов. Это обычное для него сезонное поведение. Зимой температура в Сибири падает до -70°С, поэтому холоднокровные животные, в том числе амфибии, выбрав укромное место, впадают в оцепенение, чтобы пережить долгую зиму и очнуться весной.

Но этому углозубу не повезло: он провалился в заполненную водой подземную трещину, в слой вечной мерзлоты. Амфибию длиной 12 см обнаружил в ледяной глыбе на глубине почти 9 м золотоискатель. Российские биологи поспешили взглянуть на необычную находку. Каково же было их удивление, когда размороженное животное стало подавать признаки жизни. В конце концов углозуб встал на ноги, явно собираясь отправиться на поиски новых приключений.

Чтобы определить, долго ли углозуб пробыл в ледяном плену, использовали радиоуглеродный метод. Этот метод основан на сравнении концентраций радиоактивного изотопа углерод-14 в атмосфере (она постоянна) и исследуемом образце, например почвы, где она падает с известной скоростью. Анализ показал, что амфибия «проспала» 90 лет.

Немногие животные могут выжить в таких условиях. Любой организм содержит много воды (в человеческом теле ее до 60%). Замерзая, она превращается в кристаллики льда, которые повреждают клеточные мембраны, а вне клеток действуют как насос, откачивающий необходимую организму влагу.

Чтобы очнуться после 90 лет глубокой заморозки, необходимы особые приспособления. У сибирского углозуба необыкновенно крупная печень, составляющая до трети массы тела. Она запасает огромное количество углевода гликогена. Зимой печень превращает этот гликоген в глицерин, который снижает температуру замерзания воды, препятствуя образованию кристаллов льда в теле. Другими словами, глицерин действует как антифриз и позволяет углозубу дождаться весны даже в слое вечной мерзлоты. Другой пример такого рода — североамериканская лесная лягушка, тоже регулярно переносящая сильные морозы.

Она в качестве природного антифриза использует глюкозу.

Ученых очень интересуют способы адаптации организмов к экстремальным условиям. Хотя природные антифризы уже известны, их применение ограниченно. Пока мы уже научились долго хранить некоторые клетки и ткани, например кровеносные сосуды, сперму, эмбрионы и эритроциты, в жидком азоте при -196°С. Однако сердце или печень подобных условий не переносят. Эти методы применимы и в биотехнологии: например, введение в клетки растений генов, ответственных за выработку антифризов, позволило бы получить холодостойкие сорта.

Когда мы задумываемся о средствах самозащиты растений, первым делом вспоминаются шипы роз или колючки кактусов. Однако своему выживанию в мире, полном прожорливых животных и любопытных людей, растения во многом обязаны особым химическим веществам.

В 1985 г. Университет Претории в ЮАР попросил зоолога Воутера ван Ховена выяснить причины гибели более чем 4000 куду — южноафриканских антилоп со спирально закрученными рогами. Их стадо держали для размножения на огражденной территории, но животные скоропостижно умирали. При этом в Национальном парке Крюгера куду прекрасно себя чувствовали. Проведя вскрытие погибших антилоп, ван Ховен обнаружил, что причиной смерти было отравление.

Анализ фекалий животных позволил уточнить вывод: куду поедали побеги акаций, растущих на огражденной территории. По-видимому, именно они содержали какой-то яд. Для проверки этой гипотезы ван Ховен надрезал ветви акаций и собрал вытекающий из них сок. Оказалось, что он представляет собой концентрированный раствор таннинов, вызывающих отравление.

Многие растения образуют яды не постоянно, а только столкнувшись с врагом. Это напоминает реакцию нашей иммунной системы, которая синтезирует антитела при столкновении с болезнетворным агентом. Например, томаты, на которых появляется плесень, начинают выделять так называемые фунгициды, убивающие грибки. Растение-полупаразит омела, поселившись на ветке дуба, сосет из него воду с минеральными солями. Однако дуб ограничивает рост нахлебницы, усиленно образуя таннины.

Очень эффективный механизм защиты обнаружен у сорго — зерновой культуры, обычной для тропических и субтропических стран. В кожице листьев это растение запасает цианогенный гликозид, т. е. соединение сахара с цианистоводородной (синильной) кислотой. Как только травоядное животное повреждает лист, особые ферменты расщепляют это вещество и выделяется цианид. Он крайне токсичен, что может привести к быстрой гибели животного. Кстати, синильной кислотой защищается от травоядных и клевер ползучий.

Однако защитные системы растений бывают и более совершенными. Как установил ван Ховен, поврежденные антилопами акации предупреждают об опасности окружающие деревья. Анализ показал, что концентрация ядовитых таннинов возрастает не только у деревьев, пострадавших от травоядных, но и у соседних, нетронутых. По-видимому, первые жертвы куду активизируют у соседних деревьев систему химической защиты. Однако природа сигналов, подаваемых акациями, не вполне ясна. Считается, что это этилен — газ, синтезируемый растениями и стимулирующий, в частности, созревание их плодов. Возможно, этилен выделяется из поврежденных тканей и, разносясь ветром, влияет на соседние деревья.

Большинство растений весьма чувствительны к непривычным для них условиям — жаре, засухе, морозу или сильным ветрам. Чтобы избежать стрессов, они, как и животные, стараются максимально приспособиться к окружающей среде. В лесу нижняя часть ствола у березы почти голая, а ветви тянутся вверх — к свету. Однако на открытом месте это дерево образует раскидистую крону, а ветви нередко опускаются до земли. В продуваемых местах, скажем, на горных склонах ветви растут в основном на подветренной стороне, где на них меньше действует стихия. Одновременно дерево образует далеко расходящиеся корни, прочно удерживающие его в грунте.

Чтобы пережить суровые условия, деревья изменяют и свою биохимию, причем они в этом не одиноки. Томаты и морковь, столкнувшись с паразитическими грибами или растительноядными животными, вырабатывают токсичные вещества. Еще одна оборонная стратегия — всем известные шипы роз и колючки кактусов. Не совсем понятно другое: помнят ли растения прошлые испытания и готовятся ли заранее к их возможному повторению?

Французские биологи изучили «способность к обучению» у переступня двудомного, вьющегося растения из семейства тыквенных, встречающегося в Европе и в Северной Америке. Если обрезать его побег, дальнейший рост замедляется. Это вызвано образованием газа этилена. Кроме того, французы обнаружили, что стебель переступня становится тверже и деревянистее за счет накопления в стенках клеток полимера лигнина. Эти и другие морфологические изменения, вызванные механическим воздействием, ученые называют тигмоморфозом.

Далее надо было выяснить, насколько прочно запоминает переступень свои прошлые реакции. Из стеблевых черенков разных экземпляров вырастили клоны, т. е. создали их генетические копии. Оказалось, что эти клоны обладают структурными признаками материнских растений, приобретенными после повреждения: изменения передались генетическому материалу по крайней мере на период эксперимента.

Аналогичные опыты были проведены с чередой олиственной из семейства сложноцветных. Результаты подтвердили гипотезу о существовании у растений некой формы памяти. В оптимальных условиях побеги череды легко оправляются после повреждения молодых листьев иголкой. Однако, если перенести эти прекрасно растущие экземпляры в более сухую среду, они увядают гораздо скорее, чем растения того же вида, не испытавшие повреждений в период роста.

Чтобы нормально функционировать, побегам растений, возвышающимся над землей, необходима вода с растворенными в ней минеральными солями. Воду поглощают из почвы корни, а затем она движется по стеблю вверх, к листьям, по собранным в пучки трубочкам-сосудам. Днем вода поднимается у березы со скоростью 1 м/ч, а у дуба — целых 43 м/ч. При этом вода может доходить до высоты более 100 м, например у секвойи и эвкалипта. В конечном счете она испаряется листьями, на которых имеются микроскопические отверстия — устьица, регулирующие газообмен растения.

Сосуды образованы соединенными встык мертвыми клетками древесины. Вода не только движется внутри этих клеток, но и легко проходит через их стенки. Столб воды в отдельной трубке может легко прерваться, например пузырьками газа, особенно при минусовой температуре. Кроме того, возможны закупорки или повреждения сосудов паразитами, например грибами и бактериями.

Хотя проводящие сосуды иногда блокируются, растение способно справиться с этим. Вода из заблокированного участка направляется в нормальный и продолжает свое движение. У крупных деревьев старая древесина отключается естественным путем, превращаясь в так называемую ядровую, которая выполняет чисто опорные функции. Например, у дуба красного все широкие сосуды закупориваются осенью и вновь образуются только следующей весной, когда дерево возобновляет рост.

Весной, пока листья не распустились, транспирационный сифон не действует.

Однако живые клетки корня активно выделяют в сосуды сахара и ионы, создается концентрированный раствор, который за счет осмоса засасывает воду из окружающих тканей: возникает так называемое корневое давление, поднимающее ее на высоту до 25 м.

Любой, кто смотрел ковбойский боевик, знаком с похожим на огромный канделябр кактусом карнегией гигантской. Эти ребристые колонны высотой до 15 м оживляют монотонный ландшафт выжженных солнцем американских пустынь.

Если засуха затягивается, стебель кактуса слегка сморщивается — «усыхает», но стоит пойти дождю, и он вновь вздувается, становясь гладким и упругим. Кроме того, его обширная приповерхностная корневая система успевает перехватывать редкие капли, не давая им испаряться зря. Испарение снижается благодаря толстому наружному восковидному слою кутикулы, пронизанному лишь немногочисленными отверстиями, необходимыми для газообмена, — устьицами, которые к тому же глубоко погружены в стебель.

Пустыня Намиб простирается вдоль юго-западного побережья Африки. Дождей здесь почти не бывает — менее 50 мм осадков в год, а почва прогревается днем до 70°С. Это одна из самых сухих областей нашей планеты.

Главные источники влаги в Намибе — ночная роса и туман, нагоняемый с Атлантического океана. Раньше ученые считали, что вельвичия поглощает воду листьями, как промокашкой. Однако наблюдения показали, что вода, которая конденсируется на листьях к утру, стекает по их восковидной кутикуле на почву, а уже из нее всасывается корнями.

В Арктике растения должны выдерживать жестокие морозы и долгую полярную ночь. Ива арктическая растет в Гренландии, Исландии, на Фарерских островах и в Сибири. Высота этого кустарника 5 - 20 см, но ветви могут достигать длины более метра. Его стелющаяся форма частично объясняется сильными арктическими ветрами и вечной мерзлотой, препятствующей развитию глубоких корней. Ива растет очень медленно, обходясь минимумом питательных веществ и воды, которых так мало в Арктике. Лучше всего она чувствует себя в расселинах скал и на осыпях у подножия склонов, где зимой ее укрывает слой снега, а летом не так сильно обдувает ветер.

Цветет арктическая ива в конце весны, когда оттаивает верхний слой почвы. Ее очень пушистые сережки создают относительно теплый микроклимат вокруг крошечных цветков. Семена созревают поздним летом, а затем высыпаются и лежат на земле всю зиму, чтобы прорасти следующей весной, когда снова потеплеет.

Многим видам растений для того, чтобы выжить, необходимо половое размножение. У цветковых растений это невозможно без опыления — переноса крохотных пыльцевых зерен с мужской части цветка — тычинок на женскую — пестик. Иногда эту задачу выполняет ветер, например у злаков, берез, тополей.

Однако чаще опылителями служат животные. Большинство орхидей опыляют крылатые насекомые, для привлечения которых используются разные средства. Например, орхидея офрис-вальдшнеп их буквально соблазняет. Ее цветки запахом, окраской и формой так напоминают самок диких пчел, что самцы, заметив их, не могут устоять: «жених» садится на так называемую губу цветка и пытается спариться с поддельной «невестой». При этом его голова соприкасается с тычинкой, и к ней приклеивается порция пыльцы. После неудачной попытки самец перелетает на другой цветок, обычно того же вида. Там пыльца незаметно для насекомого переносится с его головы на рыльце пестика. Опыление состоялось — офрис-вальдшнеп награжден за хитрость.

Раффлезия Арнольда растет в дождевых тропических лесах Борнео и Суматры (Индонезия). Этот паразит высасывает все необходимое для жизни из корней древесных лиан. Такой образ жизни сказался на строении раффлезии. У нее нет ни корней, ни стебля, ни листьев; их заменяют похожие на гифы грибов тяжи клеток, пронизывающие ткани хозяина.

Зато ее цветок впечатляет: крупный, до 1 м в диаметре, он лежит прямо на земле, распластав красноватые лепестки, покрытые белыми пятнами. В середине широкий диск с высоким ободком — рыльце пестика, под которым прячутся тычинки. Однако эта красота вместо того, чтобы наполнять воздух ароматом, источает тошнотворный запах тухлого мяса, привлекая тучи опылителей — падальных мух.

При дефиците минеральных веществ, особенно азота и фосфора, некоторые виды получают их весьма оригинальными способами. В зоне умеренного климата такие растения обитают обычно на торфяниках, а в тропиках — на деревьях, как лианы или эпифиты. Эпифиты не связаны корнями с почвой, поэтому у некоторых из них в розетках листьев образуются аквариумы; в них попадают мелкие животные, останки которых служат источником азота. Но некоторые растения стали настоящими хищниками, например кувшиночники. Их листья напоминают кувшинчики с крышечками. По толстому краю такого сосуда расположены железы, выделяющие нектар, привлекающий мелких животных. Но эта кормушка скользкая: малейшая неловкость, и лакомка падает в кувшин, где тонет в пищеварительном соке растения.

На острове Борнео растет гигантский кувшиночник с ловушками длиной 35 и диаметром 15 см. Добычей оказываются в основном насекомые, но попадаются и амфибии, мелкие птички и даже зверьки.

Южноамериканские деревья рода цекропия, близкие к тутовнику, нашли общий язык с муравьями, предоставляя им убежище в своих стволах. Взамен эти насекомые защищают их от растительноядных животных.

Цекропии привлекают муравьев не только жильем, но и специально вырабатываемым кормом — так называемыми мюллеровскими тельцами. Эти маленькие подушечки, образующиеся в основании листовых черешков, богаты, как ни странно, «животным крахмалом» — гликогеном, который растениям абсолютно не свойствен, зато высоко ценится муравьями. Побеги цекропий полые, как у бамбука, с внутренними перегородками. Самка-основательница прогрызает стенку и откладывает внутри яйца, из которых развивается колония.

Самое высокое на земле растение — секвойя вечнозеленая, растущая в Калифорнии. Некогда леса из этой хвойной породы занимали весь северо-восток США, но теперь сохранились лишь на 10% исходной площади. Примерно половина ее сосредоточена в национальных парках.

Перед океанологами встала трудная задача —- классифицировать этих необычных обитателей океанских глубин. Труд действительно титанический, поскольку 60% земной поверхности покрыто водой глубиной более 2000 м; это больше, чем территория всех континентов, вместе взятых. Однако данные, постепенно накапливаемые научными экспедициями, уже позволяют в общих чертах представить глубоководную фауну, несмотря на обилие белых пятен, еще остающихся на карте океанов.

В 1960 г. швейцарский подводный исследователь Жак Пиккар и лейтенант ВМФ США Дональд Уолш поставили до сих пор не побитый рекорд погружения — 10912 м (впадина Челленджер в самом глубоком на земном шаре Марианском желобе) на борту батискафа «Триест». В этой бездне они заметили какую-то плоскую рыбу, быстро выскользнувшую из лучей их прожекторов.

Первый вопрос, интересовавший исследователей: как животные выдерживают такое высокое давление?

Полости их тела заполнены жидкостями, которые устойчивы к сжатию. По оценкам ученых, примерно половина животных мезопелагиали — студнеобразные формы вроде медуз.

Отсутствие растений делает крупных обитателей глубин хищниками. Для охоты в темноте на редкую добычу у них сформировались необычные приспособления. Например, рыбы семейства ошибневых формой тела напоминают гигантских головастиков. Многие глубоководные виды снабжены органами свечения. Возможно, их вспышки привлекают жертв или половых партнеров, может быть, отпугивают врагов.

Один из наиболее поразительных признаков глубоководных рыб — их ужасная пасть, обычно вооруженная длинными игловидными зубами. Типичные примеры — хаулиоды и  саблезуб.

Рыбы семейства мешкоротых вполне оправдывают свое название. Характерный их представитель достигает 1,8 м и имеет необычайно растяжимые пасть и желудок. Это позволяет хищнику целиком заглатывать жертву вдвое большего, чем он сам, диаметра. После такой трапезы его тело вздувается, как у удава.

Ниже 3000 м жизнь встречается редко, а с 4000 м начинается настоящая глубоководная пустыня. Отсюда до самого дна средняя плотность биомассы организмов составляет всего 1 г на 1 кв. м.

Удивительным образом обитатели этих глубин чаще крупнее животных мезопелагиали. Длина тела многих рыб, например долгохвостов, или макрурусов, превышает 1 м. Впрочем, основную ее часть составляет нитевидный хвост. Встречаются, хотя и очень редко, настоящие гиганты, например кальмары длиной более 20 м. Сообщалось о не получившей еще названия акуле длиной 5 - 7 м, мелькнувшей перед кинокамерой на глубине 4,5 км.

Глубже 4000 м главный источник пищи — падаль. Рыбы, а также плотоядные беспозвоночные лежат среди ила, ожидая, пока сверху не спустится очередной труп. Все организмы завершают свой путь на дне океана.

Глубоководные падальщики ориентируются в темноте по запаху (точнее, вкусу) воды и колебаниям, распространяющимся вокруг при падении мертвого животного. Одни из главных здешних «стервятников» — рачки бокоплавы, родственники мелких равноногих рачков, живущих у побережья. Глубоководные формы достигают 14 см. Обглодав тушу дочиста, животные затаиваются, переваривая пищу. Обмен веществ направлен на накопление жировых запасов, которые служат источником энергии до следующего пиршества.

Растения или животные?

Не все донные виды ждут подарков судьбы. Многие довольствуются детритом, который не так питателен, но зато всегда доступен. Чтобы добыть его, не надо даже двигаться — достаточно улавливать пусть не очень обильный, но непрерывный поток опускающихся сверху частиц пищи.

В таких существах на первый взгляд едва теплится жизнь, однако у них прекрасный аппетит. Например, губок наши предки считали растениями, но оказалось, что это животные, хотя и очень просто организованные. Губки отцеживают из воды детрит, пропуская его через свои пористые тела. Поток взвеси сквозь такой биофильтр создается биением крошечных нитевидных жгутиков, отходящих от клеток, выстилающих губку изнутри. С помощью этих жгутиков плавают и ее личинки.

Морские лилии тянут вверх венчик ветвистых рук, покрытых крошечными ножками. Частицы детрита, улавливаемые этими руками, обволакиваются слизью, а ножки гонят густой бульон по особым бороздкам в рот, расположенный в центре «цветка».

Актинии питаются иначе. Их направленный вверх рот окружен венцом мускулистых щупалец длиной до 1 м. Щупальца покрыты микроскопическими стрекательными капсулами — нематоцистами, которые в ответ на прикосновение впрыскивают в тело жертвы паралитический яд. Затем щупальца беспрепятственно заталкивают добычу в рот.

Детрит накапливается на дне, становясь добычей ползающих здесь детритофагов. Они питаются как дождевые черви: глотают грунт, переваривают все, что в нем есть съедобного, а остальное выталкивают с противоположного конца тела.

Типичные детритофаги — морские огурцы, или голотурии, из группы иглокожих, действительно напоминающие огурцы или сардельки. Они составляют до 80% обитателей дна. Ползая по илу, они извлекают и него все съедобное. Среди глубоководных голотурий встречаются нетипичные формы: они плавают ртом вверх, подгребая венчиком длинных, окружающих рот выростов.

В самых глубоких участках океанов, как в пустынях на суше, обитают лишь особенно выносливые организмы. Однако и здесь встречаются места, где бурлит жизнь. В этих глубоководных оазисах обнаружено около 320 видов, из которых 95% не встречается больше нигде. Особенно бросаются в глаза «заросли» гигантских червей в длинных белых трубках, из которых высовываются пучки красных щупалец.

Эти острова жизни располагаются в самых, казалось бы, неподходящих местах — вблизи вулканических фумарол вдоль срединно-океанических хребтов. Здесь из трещин в земной коре вырываются раскаленные газы, которые, смешиваясь с морской водой, образуют горячие ключи, насыщенные сероводородом. Места их выходов обрастают выпавшими в осадок солями, превращаясь в своеобразные дымоходы.

У горячих вулканических ключей на дне океана сформировалась уникальная экосистема. В нее входят крабы, рыбы и кольчатые черви-трубочники.

Эти серобактерии часто поселяются внутри других обитателей оазисов, снабжая их питанием в уплату за жилье. Например, у огромных червей нет ни рта, ни заднего прохода, ни пищеварительного тракта. Зато в губчатой ткани их тела живут серобактерии, выделяющие в примитивную кровеносную систему хозяина синтезируемые ими питательные вещества.

Такие глубоководные оазисы были открыты только в 1977 г. и до сих пор остаются загадкой. Почему, например, вокруг фумарол поселилось так много видов: ведь эти горячие источники появляются случайно, в результате движений земной коры и существуют сравнительно недолго. Они находятся далеко друг от друга, а связанные с ними организмы малоподвижны и вряд ли способны расселяться на большие расстояния.

Более 200 лет ученые придумывают названия формам живого, подробно описывают признаки отдельных видов, пытаются выявить родственные связи между ними.

Этим занимается отдельная биологическая дисциплина — таксономия, или систематика. Однако процесс инвентаризации всего живого на планете еще далек от завершения. Описано примерно 1,5 млн. видов растений и животных. По разным оценкам, осталось открыть и описать еще 10 - 100 млн. Однако времени не так много: глобальное разрушение природных местообитаний ставит под угрозу исчезновения значительную часть флоры и фауны планеты, а каждый вид — это потенциальный источник генетического материала или полезных химических веществ.

Дождевые тропические леса — родина почти половины всех видов растений, трети видов птиц и весомой доли насекомых и микроорганизмов планеты. Однако эти леса быстро вырубаются, что очень волнует экологов. Ежегодно оголяется площадь около 200000 кв. км — более трети территории Таиланда. Каждый день срубается 600 гигантских тропических деревьев. Если это будет продолжаться, то в ближайшие 30 лет флора и фауна безвозвратно потеряют примерно по 60000 видов.

Еще до Вегенера ученые обращали внимание на то, что береговые линии Африки и Южной Америки со стороны Атлантики можно совместить, как половинки разорванной купюры. Подобные совместимости были найдены и в других регионах — если не для самой береговой линии, то для очертаний континентальных шельфов, которые и образуют границы континентов. Но никто не мог объяснить, какие силы способны раздвигать такие огромные массы суши. К сожалению, Вегенер не убедил скептиков в важности этого явления, и его гипотеза была забыта.

Он умер в 1930 г. во время экспедиции в Гренландию. Прошло еще два десятилетия, прежде чем американские геологи вернулись к мысли о дрейфе континентов, разработав общепринятую сейчас теорию тектоники плит, которая произвела революцию в нашем понимании структуры земной коры.

Постепенно накапливались все новые удивительные черты сходства между ископаемыми флорами и фаунами далеких друг от друга частей планеты. Однако решающие данные были получены новыми, недоступными Альфреду Вегенеру методами, позволившими детально изучать строение океанской коры. После Второй мировой войны ученые вплотную занялись ее исследованием и картографированием с помощью специально оборудованных кораблей и электронных приборов. Они обнаружили множество подводных гор и целые хребты, тянущиеся на тысячи миль. Местами этот сложный рельеф выступает из воды в виде вулканических пиков, например Гавайских островов или Исландии.

Подводный конвейер

Альфред Вегенер не мог объяснить, почему континенты движутся. Теперь известно, что это вызвано так называемыми конвекционными течениями в мантии — замкнутыми потоками, обусловленными разницей температур. Представьте себе стоящую на огне кастрюлю с водой. Горячая вода легче холодной и поэтому поднимается к поверхности. По пути она охлаждается, тяжелеет и снова опускается на дно. В земной коре непосредственно под литосферой лежит астеносфера — вязкий слой мантии с небольшими количествами расплавленного вещества. В ней и формируются конвекционные потоки, которые, как колесики транспортера, двигают плавающие сверху литосферные плиты. Иногда скорость их движения превышает 10 см в год.

Внутри плит признаки их быстрого дрейфа почти не заметны. Деформации земной коры здесь не превышают нескольких миллиметров в год. Самые мощные геологические процессы типа вулканических извержений, землетрясений и горообразований происходят по краям плит. В зависимости от направления их смещений различают три типа краев: дивергентные, когда плиты расходятся; конвергентные, если они сталкиваются и одна из них задвигается под другую конвекционным течением; консервативные, если они сдвигаются в разных направлениях, оставаясь в одной плоскости.

Для дивергентных и конвергентных краев характерны извержения вулканов и землетрясения. Эти тектонические явления особенно выражены в зонах конвергенции. Большие участки краев океанической Тихоокеанской плиты задвигаются под соседние континентальные плиты — происходит ее субдукция. Эта область известна как «огненное кольцо» из-за многочисленных вулканических извержений и землетрясений.

Континентальная кора в зоне столкновения плит деформируется. Эти плиты образованы из относительно легких пород, которые сминаются и поднимаются вверх в виде складок. Высочайшие горные системы мира соответствуют таким складчатым зонам. Наилучший пример — Гималаи, поднявшиеся при столкновении Индо-Австралийской плиты с более крупной Евразийской.

В романе «Путешествие к центру Земли» Жюль Верн (1828 - 1905) описал приключения группы исследователей, проникших в ядро Земли. Как сейчас известно, человек не выживет в условиях, которые существуют под земной корой.

Бурением установлено, что через каждые 100 м температура возрастает примерно на 3°С. На глубине 10 км преобладает температура 300°С. Самые глубокие шахты уходят под землю не более чем на 2 км: ниже человек не сможет работать.

Глубинное бурение связано не только с колоссальными расходами, но и с чисто техническими проблемами, создаваемыми перегревом оборудования. Для исследования глубин Земли нужны другие методы. Ученые изучают породы, выносимые наверх вулканическими извержениями. Они проводят эксперименты, моделируя условия, существующие на огромных глубинах, например при экстремальных температурах и давлениях. Но главное, анализируют сейсмические волны, пытаясь по изменениям их скорости и формы определить, через какие среды они проходят. Для этого служит сейсмограф.

На глубине более 5000 км наша планета состоит из твердого вещества, скорее всего, из железа и никеля. Однако плотность внутреннего ядра ниже, чем у чистого сплава этих металлов, так что в нем есть примесь более легких элементов, возможно, серы, кислорода или кремния.

Распространение сейсмических волн во внутреннем ядре зависит от их направления — это характерно для кристаллов, и многие ученые уверены, что в нем преобладают кристаллы. Однако температура достигает 7000°С; на поверхности большинство веществ при такой температуре плавится или испаряется. Некоторые сейсмические волны не проходят через внешнее ядро. Это означает, что оно может находиться в расплавленном состоянии. Возможно, что оно состоит из неизвестных нам веществ с уникальными свойствами.

Подземные толчки дают ученым возможность прослушивать внутреннюю часть Земли приборами. Однако землетрясения непредсказуемы, поэтому в сейсморазведке их заменяют взрывами. В 1947 г. британцы взорвали немецкие укрепления на острове Гельголанд в Северном море. Этот мощнейший в истории неядерный взрыв дал ценную информацию геофизикам. Он позволил лучше понять строение земной коры Центральной Европы.

Взрывы, снабжая ученых множеством данных, ставят перед ними новые вопросы. В 1993 г. Китай провел подземные ядерные взрывы. Это позволило получить четкую трехмерную картину внутренней части Земли. Как утверждают некоторые ученые, сейсмические данные свидетельствуют, что с поверхности Земли на глубину более 2000 км были затянуты фрагменты какого-то материка.

Из-за обилия воды Землю часто называют голубой планетой. Но так было не всегда. Сначала ее покрывали черная лава и серый пепел. Ее поверхность напоминала лунную, а тонкая кора пестрела метеоритными воронками и кратерами вулканов.

Вместе с лавой и пеплом при каждом вулканическом извержении из недр Земли вырывается огромное количество вулканических газов. Это главным образом водяной пар, составляющий от 30 до 90% газовой смеси. Ученые до сих пор не подсчитали, какая его часть выделяется непосредственно магмой в мантии, а какая образуется из подземных вод, кипящих при соприкосновении с раскаленной породой. В зависимости от характера магмы пара в ней от 0,1 до более чем 7%. Это, казалось бы, немного, но за миллиарды лет геологической истории даже небольшой процент в абсолютном выражении дает внушительную сумму. Сейчас общее количество магмы, извергаемой действующими вулканами, 6 - 8 куб. км в год. Если среднее содержание воды в магме составляет 1%, то этой ювенильной воды, поступающей за год, хватит, чтобы заполнить озеро средних размеров. А если считать с начала ледниковых эпох, то ювенильной водой можно было бы заполнить все озера нашей планеты.

Когда Земля только образовалась, вулканическая активность была интенсивнее, чем сейчас, и пара выделялось намного больше. Правда, вначале поверхность была слишком горячей, чтобы он превращался в воду. Только после того, как температура упала ниже точки кипения, вулканический пар стал конденсироваться, хлынули дожди, побежали ручьи и родились океаны.

Наверное, прошло несколько сот миллионов лет, прежде чем атмосфера стала напоминать современную. До этого условия были крайне тяжелыми для жизни. Планету сотрясали извержения вулканов, в небе гремели мощнейшие грозы, а смертоносное ультрафиолетовое излучение, проходя через разреженную атмосферу, обрушивалось на ее поверхность. Из атмосферы, отравленной сероводородом, аммиаком и метаном, шли кислотные дожди, заполняя кипятком океаны. И все же произошло чудо: на Земле возникла жизнь.

В 50-х годах американские химики Стэнли Л. Миллер и Гарольд К. Юри первыми провели эксперименты, убедительно продемонстрировавшие, как это случилось. В колбе они воспроизвели из газовой смеси примитивную атмосферу и подействовали на нее электрическими разрядами, имитировавшими молнии, бившие в землю 4 - 5 млрд. лет назад. Таким способом через несколько дней был получен «первичный бульон» с аминокислотой глицином — одной из составных частей белков.

Поскольку население многих беднейших стран постоянно растет, такая деградация природы в них, вероятно, будет продолжаться и даже ускорится. Однако некоторые ученые утверждают, что расширение Сахары и других пустынь — естественный процесс, вызванный климатическими изменениями, которые не раз случались в истории Земли.

По мнению профессора Марселя Бодта, директора Всемирного центра изучения пустынь, современная тенденция становится понятной, если заглянуть далеко в прошлое земных ландшафтов. Двадцать тысяч лет назад, во время самого холодного оледенения, Сахара в некоторых местах простиралась на 500 км южнее своей нынешней границы. Тогда там было слишком сухо и жарко для жизни людей. Примерно 9500 лет назад, к концу последнего ледникового периода, климат начал становиться более влажным. Границы влияния летних тропических дождей стали сдвигаться на север, а вместе с ними и саванная растительность. Впадины превратились в озера, в которых появились крокодилы, бегемоты и носороги.

Примерно 4500 лет назад теплый послеледниковый период сменился новым сильным похолоданием. Земля высохла, и пустыни начали возвращать себе утраченные позиции.

Наступления и отступления пустынь связаны прежде всего с многовековыми климатическими циклами, однако нарушение человеком равновесия в природе также бесспорно. Особенно уязвим Сахель, где в XX в. уже были четыре сильнейшие засухи. Последняя из них (1968 - 1985) принесла разорение и голод миллионам людей. Сейчас вдоль южной границы Сахары растительность понемногу оживает, однако никто не знает, надолго ли такая передышка. Пройдет еще не одно десятилетие, прежде чем ученые смогут объяснить сложные причины наступления пустыни.

В последние годы парниковому эффекту уделяется самое пристальное внимание. О нем пишут в прессе и говорят по телевидению, иногда добавляя слова «глобальное потепление», но большинство людей до сих пор не знает, о чем идет речь. Без этого эффекта наша планета была бы совсем другой. Возможно, кое-где в защищенных местах и жили бы примитивные организмы, но людей бы точно не было. Теперь же сами люди превращают этот полезный эффект в потенциальную опасность для всей цивилизации.

Парниковые газы иногда называют следовыми, поскольку обычно в воздухе их очень мало. Они как приправа к блюду: в небольшом количестве улучшают вкус, а в избытке непоправимо портят. Конечно, концентрация в атмосфере этих газов колеблется по естественным причинам, например возрастает при извержении вулкана. Однако в последнее время она растет угрожающими темпами.

Корень проблемы в индустриализации, вырубке тропических лесов, а также в сжигании все больших количеств нефтепродуктов, природного газа, угля и других горючих ископаемых. Так, по мере развития промышленности выбросы в атмосферу основного парникового газа — углекислого (диоксида углерода, СО₂) — возросли во всем мире примерно в 60 раз по сравнению с 1860 г., когда его поступило в воздух около 340 млн. т. Этого вредного для человека вещества стало там еще больше из-за истребления лесов. Деревья поглощают СО₂ из атмосферы, действуя как фильтр в противогазе. Чем меньше на Земле растительности, в первую очередь дождевых тропических лесов, тем больше СО₂ остается в воздухе. С другими парниковыми газами, например метаном и озоном, ситуация еще драматичнее.

По мнению ряда экспертов, решить проблему, которую мы сами себе создали, нам поможет Мировой океан, способный переработать огромные количества углекислого газа. Емкость этого жидкого фильтра в 60 раз выше, чем у всей земной растительности, причем вода удерживает тем больше СО₂, чем она холоднее. Последний момент несколько снижает оптимизм: ведь глобальное потепление ведет и к нагреванию океанов, уменьшая их способность поглощать углекислый газ.

Роль водяного пара в парниковом эффекте еще не вполне изучена. Однако, как известно, теплый воздух удерживает больше влаги, чем холодный. Глобальное потепление, вызванное увеличением содержания СО₂, повышает содержание в атмосфере пара, который тоже является парниковым газом. Поэтому теплый воздух должен нагреваться еще быстрее. Многие ученые опасаются, что такой самоускоряющийся процесс приведет к глобальному повышению температуры на 2 - 3°С. Это может серьезнейшим образом сказаться на полярных ледниках, которые начнут таять. А поскольку снег и лед отражают световые лучи сильнее, чем растительность и голый грунт, наша планета будет поглощать еще больше солнечной энергии и нагреваться еще быстрее.

Ученые выдвинули несколько гипотез о причинах появления озоновой дыры. Одни считают, что это следствие метеоритных дождей, вспышек на Солнце или вулканических извержений; по мнению других, баланс между образованием и распадом озона нарушился в результате деятельности человека.

В 1985 г. было подписано важное международное соглашение — Венская конвенция по защите озонового слоя. Спустя два года появился Монреальский протокол по веществам, истощающим озоновый слой. Эти документы ограничивали производство и применение ХФУ и призывали мировое сообщество полностью запретить их. В ведущих индустриальных странах такой запрет уже введен, а для других веществ определены сроки поиска альтернативных химикатов. Несмотря на международные меры, верхние слои атмосферы содержат сейчас на 50% больше хлора, чем в те годы, когда было впервые отмечено разрушение озонового экрана.

Ухудшение ситуации очевидно. За последние 25 лет стратосферный экран потерял примерно десятую часть своего озона, и процесс его распада продолжается. Заметный перелом этой тенденции возможен еще не скоро. В середине 90-х годов ученые впервые отметили снижение уровня опасных для озона веществ у поверхности Земли. Поскольку эти газы достигают стратосферы за 3 - 4 года, оснований для оптимизма пока недостаточно. Еще в течение как минимум нескольких лет разрушение озонового слоя будет продолжаться.

Последствия этого сказываются на всей планете, кроме тропического и субтропического поясов по обе стороны экватора. Именно над ними образуется почти весь стратосферный озон, а затем распространяется в более высокие широты, где его по естественным причинам всегда меньше.

Магма, поднимающаяся к выводному каналу (жерлу) вулкана, широко варьирует по физическим и химическим свойствам, например по содержанию газов, вязкости и температуре. Эти параметры определяют тип извержения. Если оно происходит с сильным взрывом, то называется плиниевским — по имени древнеримского писателя и натуралиста Плиния Старшего (23 - 79); он погиб при знаменитом извержении Везувия, похоронившем города Геркуланум и Помпеи. При плиниевских извержениях вулканы выбрасывают огромное количество пепла и раскаленной лавы. Другие вулканы извергают потоки лавы или же то лаву, то пепел в зависимости от настроения, иногда в форме красивых симметричных конусов.

Обманчивая внешность

Вулканы различаются и по природе, и по частоте извержений. Некоторые из них постоянно дымятся, как Стромболи на одноименном острове у юго-западного побережья Италии. Его даже прозвали Средиземноморским маяком: с незапамятных времен он приблизительно каждые 15 минут устраивает яркий, но безобидный фейерверк. Другие веками копят силы, чтобы изредка проявить всю свою безжалостную ярость. Многие вулканы кажутся очень активными, но внешность бывает обманчивой: Пичинча в Эквадоре постоянно выбрасывает из кратера густые облака пара, но с 1881 г. извержений не было.

Тревожные симптомы

Вулканологи разработали изощренные методы раннего прогнозирования извержений. Среди тревожных симптомов — подземные толчки, от едва ощутимых колебаний коры до настоящих землетрясений. У очень активных вулканов эти симптомы появляются обычно за неделю — месяц до извержения. Если вулкан спал десятки или сотни лет, эти симптомы возникают за многие месяцы, а то и за год до пробуждения.

Толчки вызывает магма, рвущаяся к поверхности и выгибающая склоны вулкана иногда на десятки метров. Сейчас вулканологи регистрируют мельчайшие движения земной коры лазерными приборами. Они пользуются также инклинометрами — высокочувствительными инструментами для определения наклона поверхности; магнитометрами, измеряющими колебания магнитного поля Земли, связанные с движением магмы; экстензометрами, регистрирующими рост трещин на склонах вулкана; электронными датчиками температуры в горячих источниках.

В настоящее время такое регулярное наблюдение ведется примерно за 1000 вулканов по всему свету. Более точное раннее прогнозирование требует непрерывного слежения за полусотней самых активных из них и приглядывания за всеми вулканами, которые извергались хоть раз за последние 10000 лет, — они еще могут проснуться. Благодаря спутникам, быстро обнаруживающим облака над кратерами, такая система может работать круглосуточно. Конечно, это требует больших затрат, но, если вспомнить, что только в XX столетии извержения унесли более 100000 жизней, а ущерб от разрушений просто невозможно подсчитать, становится ясно: инвестиции в системы мониторинга — это плата за будущее человечества.

Тысячи лет люди думали, что Земля плоская. Развитие науки и дальние путешествия изменили эту точку зрения, и теперь мы представляем нашу планету в виде идеального шара вроде глобуса. Однако не так давно выяснилось, что она заметно приплюснута у полюсов, т. е. в продольном сечении эллиптическая. Полярный радиус — расстояние от центра Земли до ее поверхности у полюсов — примерно на 15 км меньше среднепланетарного, а экваториальный — как минимум на 7 км больше.

Вращение Земли вокруг своей оси создает центробежную силу: чем ближе к экватору, тем сильнее тянет материал нашей планеты «наружу». За миллионы лет это вращение изменило ее форму — как у летящей капли воды. В 1924 г. Международный геодезический и геофизический союз принял решение, что точнее всего форму нашей планеты описывает симметричное геометрическое тело — международный эллипсоид.

Однако уже несколько лет известно, что истинная форма Земли далека от эллипсоидальной. Об этом свидетельствуют данные спутников, давших более точные изображения ее поверхности.

Перелетные птицы сбиваются с пути, радиосвязь прерывается, а ночное небо переливается красным и зеленым. Это кажется фантастикой, но вполне возможно при резком изменении магнитного поля Земли. В последний раз такое произошло примерно 780000 лет назад. Тогда направление геомагнитного поля изменилось на 180°, т. е. его полюса поменялись местами. На протяжении геологической истории, соответствующей периоду, прошедшему после образования горных пород, такие перемены ориентации поля происходили довольно часто.

Возможно, вы помните простой школьный опыт. Железные опилки насыпают на лист бумаги, положенный на магнит. Они тут же располагаются между его полюсами вдоль кривых — магнитных силовых линий.

Картина силовых линий Земли выглядит так, как если бы в ее центре находился сильный магнит. Линия, соединяющая полюса геомагнитного поля, не совпадает с осью вращения планеты, а составляет с ней угол около 11°. Следовательно, северный и южный магнитные полюса располагаются довольно далеко от полюсов географических.

Чтобы оценить силу магнитного поля Земли, представьте себе, что каждый кубометр ее объема соответствует 200 куб. м намагниченной стали. Однако это поле создается не постоянными магнитами, а электрическими токами, генерируемыми расплавленным веществом, медленно текущим во внешней части земного ядра. По такому принципу действует динамомашина; ученые называют этот механизм динамо-эффектом.

Впечатляющие результаты были получены этим методом при исследовании базальтовых слоев по обе стороны от срединно-океанических хребтов. Здесь породы с нормальной и обратной полярностью располагаются, чередуясь, параллельными полосами относительно оси хребта. Это говорит о постоянном образовании новой океанической коры и раздвигании дна океана, подтверждающем теорию дрейфа континентов.

Палеомагнитная шкала демонстрирует, что полярность намагниченности пород не меняется в течение эпох продолжительностью от нескольких сот тысяч до миллиона лет и более. Затем происходят внезапные инверсии поля. Бывают также эпизоды кратковременных инверсий, когда в течение нескольких тысяч лет происходит процесс переполюсовки.

Французско-американская группа исследователей обнаружила своеобразный рекорд: анализ образцов базальта, которому 16 млн. лет, показал, что магнитные полюса тогда смещались на несколько градусов ежедневно! Значит, инверсия завершилась за считанные месяцы, а может быть, и за недели.

При инверсиях магнитные полюса движутся по меридиану, в частности через Северную и Южную Америки. Перед началом и во время такой миграции магнитное поле слабеет и временами может стать хаотичным, как будто у Земли было сразу несколько полюсов. Его заметное ослабление происходит и сейчас.

Астроном и математик Эдмунд Галлей (1656 - 1742) был одним из выдающихся ученых своего времени. Его именем названа самая известная в солнечной системе комета, орбита которой впервые была описана в 1583 г. Он занимался вопросами навигации, магнетизма, подводного плавания.

Именно Галлей сделал вывод, что вращение Земли вокруг своей оси замедляется. За 100 лет сутки становятся длиннее примерно на 2 миллисекунды. Казалось бы, всего ничего, но ведь процесс длится миллионы лет.

Он становится заметным в геологическом масштабе времени, измеряемом периодами формирования и разрушения горных пород. Сейчас Земля совершает полный оборот вокруг оси за 24 часа; 400 млн. лет назад на это уходило всего 22 часа. Поскольку период обращения планеты вокруг Солнца не менялся, очевидно, в году было 400 суток.

В то же время известно, что Луна движется вокруг Земли все медленнее и каждый год удаляется от нее на несколько сантиметров. А вокруг своей оси наш спутник вращается до того медленно, что всегда повернут к нам лишь одной стороной.

Эти взаимосвязанные явления — результат сложных взаимодействий в системе Земля — Луна, включая приливы и так называемое приливное трение. Приливы вызваны двумя факторами: центробежной силой, т. е. тенденцией вращающегося объекта удаляться от центра вращения, и гравитационным притяжением Луны, а также — в меньшей степени — Солнца. Эти силы различны в разных точках поверхности и внутри Земли и создают временные деформации, наиболее заметные на море. Его уровень на данном участке планеты ритмично повышается и понижается дважды в сутки с амплитудой от нескольких сантиметров до более 10 м в зависимости от строения дна, очертаний берега и размеров водоема. Но аналогичные движения наблюдаются также в атмосфере и земной коре, где происходят соответственно атмосферные и земные приливы.

Когда-нибудь Земля лишится своего спутника. К тому времени ее вращение настолько замедлится, что одна ее сторона будет все время освещена Солнцем, а другая — находиться в тени. Возникнут два полушария с резко различными климатическими условиями. Но это произойдет только через 4 - 5 млрд. лет.

Человек давно пытается объяснить, откуда взялась жизнь и, конечно, он сам. На этот счет существует несколько научных гипотез.

До самого XIX в. просуществовала так называемая теория самозарождения: жизнь возникала из неживого вещества без какого-либо влияния извне благодаря своей особой энергии. Например, в древности и в средние века считалось, что трупные черви возникают из гниющего мяса, лягушки и угри — из ила, мыши — из муки и грязных тряпок. Многие ученые признавали существование некой мистической жизненной силы, превращающей органические вещества в яйца, икринки, споры, дающие начало разнообразным организмам.

Французский химик Ауи Пастер (1822 - 1895), считающийся основоположником современной микробиологии, опроверг теорию самозарождения. В своем нашумевшем опыте он готовил питательный бульон, запаивал его в колбе и сильно нагревал (пастеризовал). Однако никаких микробов там не возникало. А точно такая же смесь на воздухе, разлагаясь, быстро портилась из-за появления бактерий. Пастер сделал вывод: даже мельчайшие организмы не способны самозарождаться: просто они существуют вокруг нас и размножаются, попадая в питательную среду.

Первичный бульон

Какова была наша планета 4 млрд. лет назад, когда на ней могла зародиться жизнь? Нескончаемые вулканические извержения; отсутствие озонового слоя, а значит, смертоносный ультрафиолет почти беспрепятственно облучает земную поверхность; бескислородная атмосфера, отравленная аммиаком и метаном; кислотные дожди, пополняющие океаны из кипятка, содержащего до 10% растворенной органики. Этот ад ученые называют первичным бульоном.

Вслед за Стэнли Л. Миллером многие исследователи моделировали первобытную атмосферу Земли и проводили с ней опыты. Воздействуя на ее компоненты различными видами энергии, например ультрафиолетом и электрическими разрядами, они получили впечатляющий набор органических веществ, включая аминокислоты, аденин, гуанин, тимин, глюкозу и мочевину. Эти работы доказали, что химические кирпичики живого могли возникать из неорганических веществ, содержащихся в первичной атмосфере и первичном океане, которые составляли как бы гигантскую реторту. Однако путь от таких отдельных компонентов до клетки и первых живых организмов пока остается загадкой.

За полвека до экспериментов Миллера шведский химик Сванте Аррениус (1859 - 1927) объяснил происхождение земной жизни с помощью гипотезы так называемой панспермии. По его представлениям, на нашу планету попали споры, которые способны переноситься в космосе от одного небесного тела к другому. Хотя гипотезу Аррениуса сейчас и не признают, органические компоненты космического происхождения на Земле есть — их приносят с собой, например, метеориты. Многие из них, в частности метеорит Мерчисон, упавший в Австралии в 1969 г., содержат органические вещества Всего обнаружено более 400 разных органических соединений. Каждый год на Землю падает около 100 т метеоритов и примерно 20000 т так называемых микрометеоритов.

Жизнь в глубине

Многие согласны, что океан — колыбель жизни, однако вопросов тут еще много. Непонятно главное: как осуществился переход от безжизненных органических молекул к простейшей размножающейся клетке — элементарной единице всего живого?

Теория Большого Взрыва наиболее серьезно и убедительно объясняет происхождение Вселенной.

Вселенная «возрастом» 10^-43 секунд была бесконечно плотной и горячей — ее температура составляла 10^32°С. Вещество и энергия еще не разделились и представляли собой исключительно плотный сгусток радиусом менее 10^-50 см.

Однако новорожденный мир начал расширяться с огромной скоростью и одновременно остывать. Постепенно в первичном сгустке образовались вещество и его противоположность — антивещество. Спустя всего 10^-10 секунд температура упала до квадрильона градусов Цельсия (10^15°С).

В космосе появились элементарные частицы — кварки, электроны, нейтрино и соответствующие античастицы. В возрасте 10^-6 секунд Вселенная остыла до 10 млрд. градусов. Частицы вещества и антивещества непрерывно сталкивались друг с другом. Чем сильнее падала температура, тем больше их возникало, чтобы тут же встретиться и взаимоуничтожиться. Однако кварков и электронов было больше, чем соответствующих античастиц. Спустя 3 секунды исчез последний позитрон (антиэлектрон), и остались частицы известного нам вещества — электроны, протоны и нейтроны, из которых состоят атомы.

Первые лучи света

По мере дальнейшего снижения температуры появились первые галактики, а также квазары — исключительно мощные источники видимого излучения на периферии Вселенной. Постепенно она принимала современные формы, и наконец 4,5 млрд. лет назад образовалась солнечная система.

Эта модель разрабатывалась несколько десятилетий, чтобы объяснить три факта: «разбегание» галактик, открытое американским астроном Эдвином Хабблом (1889 - 1953); наличие реликтового космического излучения; количество гелия (Не) в космосе.

В 1929 г., фотографируя звездное небо в обсерватории Маунт-Вилсон в Калифорнии, где тогда находился самый мощный в мире телескоп, Хаббл сделал сенсационный вывод. На основе красного смещения в спектрах галактик он обнаружил, что они как будто удаляются от нашей, и тем быстрее, чем дальше находятся. Поскольку Земля не центр Вселенной, это может означать только одно: расстояния между спиральными галактиками увеличиваются.

Из наблюдений Хаббла следовал логический вывод: когда-то в прошлом Вселенная представляла собой маленький сверхплотный сгусток вещества. Термин «Большой Взрыв» придумал английский астроном Фред Хойл (род. 1915), который, кстати, выступил против этой теории. Он предложил альтернативную теорию «стационарной Вселенной», согласно которой она остается в равновесии, поскольку уменьшение ее плотности, вызванное расширением, уравновешивается непрерывным образованием нового вещества.

В 1946 г. американский астрофизик русского происхождения Георгий Гамов предположил, что если теория Большого Взрыва верна, то выделившаяся при образовании вещества энергия должна была оставить следы в виде космического радиоизлучения, или фонового излучения. Правда, рассеиваясь в течение 13 млрд. лет, эта энергия должна была остыть почти до абсолютного нуля, т. е. -273°С. Она была обнаружена в 1965 г. двумя американскими радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Вилсоном. Случайно они зарегистрировали фоновое излучение, названное ими реликтовым, во всех частях небосвода. Оно соответствует температуре -270°С, т. е. всего на 3°С выше абсолютного нуля. В 1978 г. за это открытие Пензиас и Вилсон получили Нобелевскую премию.

Одно из главных слабых мест этой теории — невозможность ее проверить. Чтобы воссоздать условия, соответствующие первым мгновениям существования космоса, т. е. пространства и времени, потребовался бы ускоритель элементарных частиц размером с солнечную систему. Даже если бы он у нас был, непосредственно наблюдать ничего не удалось бы: Вселенная стала видимой только в возрасте 800000 лет. До этого времени вещество не испускало света.

Еще одним препятствием к признанию теории Большого Взрыва некоторые считают наличие квазаров.

Это активные ядра молодых галактик со свойствами, противоречащими описанной выше схеме.

Наблюдения космического телескопа «Хаббл» поставили и другой вопрос. Судя по их данным, Вселенная относительно молода. А нынешние астрофизические теории основаны на том, что ей не меньше 13 млрд. лет. Это противоречие еще не получило объяснения, однако может быть связано с неправильной интерпретацией данных. Недавно ученые сняли аналогичную проблему. Некоторые звезды в нашем Млечном пути казались старше Вселенной; однако данные, переданные спутником «Гиппарх», позволили уточнить, что они на 3 млрд. лет моложе, чем предполагалось, а это не противоречит теории Большого Взрыва.

Астрономов до сего времени удивляет уникальная связь Земли и Луны. Ни у одной другой планеты, солнечной системы нет такого крупного спутника. Взаимодействие этих двух небесных тел еще не вполне понятно. Но еще более таинственно рождение Луны. Кто она: сестра Земли, ее пленница или, может быть, дочь?

 

ОТРЫВ. Согласно модели Джорджа Дарвина, Луну образовала «капля», оторвавшаяся от быстро вращавшейся жидкой Земли.	ЗАХВАТ. Земля притянула Луну своим гравитационным полем и вывела на околоземную орбиту, сделав спутником.	АККРЕЦИЯ. Мелкие частицы, обращавшиеся вокруг Земли, благодаря взаимному притяжению объединились в небесное тело.

 

Когда вглядываешься в ночное небо и видишь знакомые очертания Луны, картина кажется вечной и неизменной. Однако и Земля, и ее спутница со временем изменились. Естественно, возникает вопрос, откуда взялось такое крупное небесное тело. По поводу рождения Луны и ее связи с Землей предложено множество теорий, но возникновение этой пары до сих пор неясно.

Первую современную гипотезу ее появления сформулировал английский ученый Джордж Дарвин (1845 - 1912), сын знаменитого натуралиста Чарльза Дарвина (1809 - 1882). Он предположил, что Земля и Луна некогда были гораздо ближе друг к другу, точнее говоря, вначале они составляли единую расплавленную планету, очень быстро вращавшуюся вокруг своей оси: полный оборот совершался за 1 - 2 часа. Это создавало большую центробежную силу, которая привела к выпячиванию на экваторе вязкого планетного вещества, в конце концов оторвавшегося в виде гигантской капли. Последняя превратилась в Луну, ставшую верной спутницей Земли. В доказательство своей гипотезы Дарвин приводил чашеобразную форму бассейна Тихого океана: это, по его мнению, шрам, оставшийся в результате разделения планеты на две части.

Десятилетиями астрономы признавали такое объяснение в общем правильным. Однако постепенно накапливались данные против гипотезы Дарвина. Во-первых, она требует почти жидкого планетарного вещества, которого, как считает наука, на поверхности не было. Во-вторых, отрыв привел бы к иному характеру движения пары Земля—Луна. Интерес к происхождению нашего спутника возобновился после Второй мировой войны.

Согласно новой теории, вначале Луна была маленькой независимой планетой, как и все остальные планеты солнечной системы, а затем слишком приблизилась к Земле, которая захватила ее своим гравитационным полем и заставила вращаться вокруг себя. Гипотеза «захвата» некоторое время была весьма популярной среди ученых, хотя и не объясняла главного: что заставило Луну сбиться с пути?

Многих ученых ни одно их этих объяснений не удовлетворяло. В 60-е годы полеты людей в космос и запуски межпланетных аппаратов, казалось, дадут ответы на многие вопросы, связанные с нашим спутником. А когда до него добрались астронавты, особые надежды возлагались на собранные ими образцы лунного грунта. Героические высадки на Луну в 1969 - 1972 гг. только добавили загадок: анализ 387 кг внеземных горных пород дал результаты, противоречащие всем известным теориям.

ОЧЕРЕДНАЯ МОДЕЛЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЛУНЫ
1 минута после удара	10 минут после удара	1 час после удара
Земля столкнулась с астероидом.	Железное ядро астероида (слева) от удара отбросило в космос.	Железное ядро вновь падает на Землю.
2 - 3 часа после удара	4 часа после удара	24 часа после удара
Железное ядро медленно погружается в недра расплавленной Земли.	Остатки ядра астероида постепенно сливаются с ядром Земли.	Из частиц, выброшенных в космос при ударе, со временем образуется Луна.

Наконец, в лунных породах оказалось всего 10% железа, тогда как Земля состоит на 30% из него (ее ядро почти целиком железное). Если эти планеты формировались в одной области солнечной системы, как предполагает гипотеза «захвата», такое различие объяснить трудно. То же самое относится и к теории аккреции: в кольце астероидной пыли вокруг Земли железа было бы не меньше, чем в ней самой. Таким образом, вопрос о происхождении Луны остается открытым. Пока известно только одно: Земля и ее спутник имеют один и тот же возраст.

В конце 70-х годов два американских астронавта независимо друг от друга предложили новую версию лунной истории. По их мнению, Луна образовалась на ранней стадии истории планет при столкновении с Землей другого небесного тела. На первый взгляд, эта гипотеза чересчур смела хотя бы из-за низкой статистической вероятности подобных событий, однако проведенное в начале 80-х годов компьютерное моделирование доказывает ее правомерность.

Польза Луны

Происхождение Луны до сих пор загадка, но наука установила определенно: близость крупного спутника оказывает на Землю сильное и благотворное влияние. Например, Луна вызывает приливы, которые своим трением замедляют вращение Земли вокруг собственной оси.

Опыты, проведенные астронавтами, показали, что Луна влияет на земной климат. У нас регулярно сменяются времена года — из-за наклона собственной оси вращения Земли к плоскости ее орбиты под средним углом 66°33’. Луна его стабилизирует, так что он колеблется в пределах всего 1°3’.

Без этого стабилизатора наклон земной оси значительно колебался бы. Это привело бы к тяжелым последствиям, в частности к экстремальным климатическим условиям: наши дни и ночи стали бы полярными и длились до полугода.

Возможно, из-за своей близости к Земле — всего 59 млн. км при максимальном сближении — Марс всегда интересовал людей. Его называют Красной планетой — по цвету похожей на пустыню поверхности. Он значительно меньше Земли, но крупнее Луны. До последнего времени считалось, что там может (или могла) существовать жизнь, и многие астрономы пытались разглядеть ее признаки в телескопы.

Одним из самых известных исследователей Марса был итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835 - 1910). В 80-х годах XIX в., присмотревшись к его поверхности в телескоп, он заявил о сенсационном открытии: он обнаружил сеть тонких, геометрически правильных линий. Итальянец решил, что это оросительные каналы, проложенные разумными марсианами. Хотя открытие Скиапарелли, вероятно, было просто оптическим обманом, оно очень взбудоражило общественность.

Идею развили писатели-фантасты, например Герберт Уэллс (1866 - 1946), и вскоре сложился миф об удивительной цивилизации. До середины XX в. многие ученые считали, что если не разумная, то хоть какая-то жизнь на Марсе должна существовать.

Только в 60-е годы, когда СССР и США начали покорение космического пространства, ближайшая к нам планета стала более понятной. Первые посланные на Марс аппараты передали ошеломляющую новость: признаков жизни там не обнаружено. Поверхность планеты — это голая глянцевокрасная пустыня, над которой поднимаются горы высотой до 27 км. Воды нет. Температура поверхности колеблется от -125 до 0°С в зависимости от времени года, т. е. на планете не может быть земных форм жизни, а атмосфера почти целиком состоит из углекислого газа, непригодного для дыхания. Знаменитые каналы оказались гигантскими каньонами: например, длина долины Маринер превышает 4000 км. По мнению геологов, эти ущелья проточены реками, так как только вода способна сформировать такой ландшафт.

Присутствие воды в прошлом — очень важное открытие. Планета со следами водной эрозии могла быть обитаемой. Это стимулировало поиски следов вымерших организмов.

В 1971 г. американская космическая станция «Маринер-9», первой выведенная на околомарсианскую орбиту, отметила присутствие ледяных полярных шапок, состоящих из воды и двуокиси углерода. Это весьма заинтересовало ученых, предположивших, что летом лед мог бы таять, создавая условия, пригодные для особо стойких микроорганизмов.

В 1975 г. США осуществили посадку на Марс автоматических станций «Викинг-1» и «Викинг-2» с целью поиска следов жизни в глубине покрывающей его красной пыли. Образцы грунта были помещены в герметичные стерильные контейнеры, позволяющие следить за возможными изменениями внутри них химического состава атмосферы.

Поступившие на Землю результаты ясность не внесли. Данные, переданные «Викингами», были противоречивы: одни параметры указывали на присутствие жизни, другие такую возможность исключали.

В середине 80-х годов обнаруженный в Антарктике метеорит позволил по-новому взглянуть на проблему марсианской жизни. Британские геологи установили, что этому камню почти 4 млрд. лет и происходит он с Марса. В 1996 г., проведя детальный анализ метеорита, ученые из НАСА (Национального управления США по аэронавтике и космическим исследованиям) и Стэнфордского университета в Калифорнии обнаружили в нем следы одноклеточных организмов типа бактерий. Следовательно, более 3 млрд, лет назад на Марсе существовала жизнь.

Работа «Соджернера» — только начало. Первый полет человека на Марс планируется после 2002 г.

В солнечной системе девять планет.

У четырех планет земного типа — Меркурия, Венеры, Земли и Марса — поверхность твердая; у четырех гигантов — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — она жидкая или газообразная, а о самом далеком от нашего светила Плутоне известно немногое. В этой девятке самое странное поведение у седьмой по счету планеты — Урана. Он совершает полный оборот по своей орбите за 84 года; его ось вращения наклонена на 98°, поэтому 24-летний день чередуется с 24-летней ночью, а полюса получают больше тепла, чем экватор. Его поразительные «виляния» привели к открытию в 1846 г. Нептуна, а в 1930 г. — Плутона.

Однако необычное орбитальное движение Урана не до конца объясняется влиянием этих двух планет: примерно 2% его отклонений еще остаются загадкой. Такое впечатление, что действует притяжение какого-то неизвестного небесного тела примерно с такой же, как у самого Урана, массой, т.е. в 14 раз больше земной. Другими словами, возможно, в солнечной системе не девять, а десять планет.

Если таинственное крупное небесное тело существует, как объяснить, почему его не обнаружили сильнейшие астрономические приборы, в том числе космический телескоп «Хаббл». Ответ прост: десятую планету надо искать на окраине солнечной системы, как минимум на 4 млрд, км дальше Плутона. Наблюдать что-либо на таком расстоянии трудно. Одно можно сказать уже сейчас: это не планета- гигант. Если бы она была сравнима по размерам с Ураном или Сатурном, астрономы ее заметили бы.

Поскольку фактов до сих пор нет, ученые работают и над другими гипотезами. Фотографии, сделанные в звездной обсерватории на Гавайях между 1992 и 1994 гг., говорят о существовании по крайней мере шести примитивных небесных тел в нескольких миллиардах километров от Солнца. Если их существование подтвердится, оно, возможно, будет означать, что за Плутоном нет условий для формирования настоящей планеты, слишком низка там концентрация вещества. Однако некоторые астрономы все еще продолжают надеяться.

Они не оценивали шансов на успех, но были убеждены, что братья по разуму существуют и контакт с ними лишь вопрос времени. По их логике, любая цивилизация должна проходить примерно одинаковый путь научно- технического развития. Следовательно, инопланетяне, как и мы, рано или поздно задумаются о существовании других разумных существ и попытаются установить с ними контакт. Значит, они пошлют в космос свои сигналы, и мы сможем их услышать.

Примерно тогда же, когда в «Нейчур» появилась эта статья, молодой радиоастроном Фрэнк Дрейк направил радиотелескоп в Грин-Банк (Западная Виргиния) на две интересные звезды — Тау Кита и Эпсилон Эридана, расположенные от нас на расстоянии примерно 12 световых лет. Коккони и Моррисон включали их в число главных кандидатов на контакт. Через 150 часов прослушивания Дрейк поймал сигналы, как будто посылаемые чужим разумом. Это был громкий стационарный шум, заполнивший аппаратную. К сожалению, его источником оказался американский военный самолет.

Несмотря на неудачи, от программы SETI не отказались. С 1960 по 1990 г. ученые провели примерно 60 сеансов радиопоиска. Они ничего не дали. Правда, прослушивалось всего несколько звездных систем, а периоды выхода на связь были короткими. У специалистов по SETI из НАСА просто не хватало технических и финансовых средств для более широкомасштабных исследований. Наконец, в октябре 1992 г., к 500-летию открытия Колумбом Америки, нашлись дополнительные деньги, и был разработан амбициозный проект слежения за глубоким космосом, названный Mega-SETI. Он использовал два мощных радиотелескопа — в Аресибо на острове Пуэрто-Рико (с крупнейшей в мире неподвижной параболической антенной) и в Голдстоне (Калифорния). Спустя несколько месяцев НАСА заявило о приеме 164 нерасшифрованных сигналов.

Сторонники программы SETI считают, что возникновение жизни земного типа — обычное для Вселенной событие. Развитие человечества тоже идет вполне предсказуемо, и такой путь точно так же мог быть пройден во многих частях космоса. Согласно этой гипотезе, мы — стандартная форма организмов, возникшая на стандартной планете, вращающейся вокруг стандартной звезды. А во Вселенной примерно 100 млрд. галактик, многие из которых состоят из 100 млрд. звезд. Естественно, тысячи звезд окружены, как и наше Солнце, планетами, в том числе похожими на Землю. Значит, условия, в которых развивается наша цивилизация, могут существовать на великом множестве небесных тел.

Многие биологи относятся к подобной аргументации скептически. Во-первых, они не верят, что жизнь — обычное для Вселенной явление. Если внимательно анализировать процесс ее возникновения на Земле, поражает прежде всего сложность событий и масса случайных совпадений, никак не убеждающая в неизбежности происходившего. Во-вторых, сомнительно, что законы эволюции автоматически ведут к появлению похожих на нас существ. Гуманоидная форма, в том числе наша с вами, отнюдь не идеал с точки зрения выживания. Если бы метеорит или какой-то другой природный катаклизм не уничтожил динозавров, они вполне могли бы до сих пор оставаться хозяевами планеты.

Французский астроном Жак Ласкар доказал, что Земля отнюдь не ординарное небесное тело, поскольку образует двойную систему с Луной. Огромный спутник (20% земной массы) действует, как балансир у катамарана, стабилизируя наклон оси нашей планеты, т. е. не дает ей сильно крениться в стороны. Если бы не это, условия на Земле, скорее всего, были бы слишком неустойчивыми для возникновения жизни.

Даже если мы установим контакт с инопланетянами, как с ними общаться? Оптимисты уверены, что разумные существа всегда сумеют понять друг друга, несмотря на любые различия. Пессимисты указывают на не расшифрованные до сих пор письмена этрусков и острова Пасхи Освоение межгалактического языка вряд ли будет легкой задачей.

Солнце — центр нашей планетной системы, но для Вселенной это всего лишь одна из миллиардов звезд. Почему же, когда вечером оно скрывается за горизонтом, наступает темнота, не разгоняемая множеством окружающих нас светил?

Испокон века людей занимало регулярное чередование светлого дня с темной ночью, а мыслители и ученые пытались объяснить этот природный процесс. Греческий философ Аристотель (384 - 322 гг. до н. э.) описывал Вселенную как окружающую нас огромную черную сферу с закрепленными на ней маленькими звездочками и подвижным Солнцем. Днем слабое звездное свечение незаметно, поскольку растворяется в солнечном свете, и видеть звезды можно только ночью. Столетием позже последователи возникшей в Греции стоической философской школы говорили о космосе как о безбрежном океане пустоты, в котором слишком мало звездных огоньков, чтобы они освещали наши ночи.

Концепция практически пустого неба продержалась до XVII в. В 1610 г. итальянский ученый Галилео Галилей (1564 - 1642) изобрел телескоп и направил его на ночное небо. Оказалось, что звезд в нем гораздо больше, чем утверждала тогдашняя наука. Кроме того, обнаружились горы на Луне, пятна на Солнце и спутники у Юпитера.

Спустя несколько десятилетий, в 1687 г., английский физик, математик и астроном Исаак Ньютон (1643 - 1727) дал объяснение открытию Галилея. По его мнению, звезды остаются в небе потому, что их бесконечно много. Согласно открытому им закону, все тела, в том числе и звезды, притягивают друг друга. Если бы Вселенная была конечна, светила с ее окраин под действием гравитации устремились бы в центр, и наш мир, научно говоря, пришел бы к коллапсу. Этого не происходит, потому что пределов распространению звезд нет, а следовательно, и количество их не ограничено.

И все же теория Ньютона не решала загадку ночного мрака. В 1823 г. немецкий врач и астроном Вильгельм Ольберс (1758 - 1840) снова поднял этот вопрос. Он исходил из того, что если бы существовало бесконечно много звезд, то в ночном небе не осталось бы темных мест. Ольберс попытался разрешить противоречие, ухватившись за недавно выдвинутую гипотезу швейцарского астронома Жан-Пьера Луа. Тот объяснял космическую тьму неким «тонким флюидом», заполняющим космическое пространство и поглощающим звездный свет, как промокашка. Научный мир благосклонно встретил такое объяснение, поскольку оно соответствовало общепринятому представлению о повсеместном присутствии особой проводящей среды — мирового эфира.

В середине XIX в. концепция мирового эфира была опровергнута открытием закона сохранения энергии. Примерно в 1848 г. английский астроном сэр Джон Гершель (1792 - 1871), продолжавший труды своего отца Фридриха Вильгельма, указал, что флюид, поглощая звездный свет, сильно разогрелся бы и сам стал источником излучения. Оно могло быть невидимым (инфракрасным), но наверняка ощущалось бы, а точнее, сожгло бы нас, как в темной печи. Во второй половине XIX в. от этой идеи окончательно отказались.

Наблюдения Эдвина Хаббла не только подтвердили догадку Эдгара По, но и привели к неожиданному открытию: Вселенная расширяется. Оказалось, что все галактики, включая нашу — Млечный путь, непрерывно удаляются друг от друга. Это подтверждается так называемым красным смещением: если объект удаляется от нас, его излучение сдвигается в красную часть спектра, и тем сильнее, чем выше скорость его движения. Хаббл обнаружил, что звезды по мере удаления от Земли все больше «краснеют», а значит, разбегаются со все большей скоростью. Следовательно, со временем их излучение переходит в инфракрасную область и они становятся невидимыми.

В 1927 г. бельгийский астрофизик Жорж Леметр (1894 - 1966) задумался над вопросом, откуда начали свой путь разлетающиеся звезды. Это привело его к мысли о том, что когда-то все они располагались гораздо ближе друг к другу. Так родилась теория Большого Взрыва, т. е. образования Вселенной 13 млрд. лет назад из начавшей взрывообразно расширяться точки. Это была бесконечно малая масса невообразимо горячих частиц, которые с тех пор разлетаются и остывают. Из них постоянно образуются все новые звезды и галактики, тогда как другие стареют и гаснут.

Итак, Аристотель был в чем-то прав. У Вселенной действительно есть границы, и количество звезд не бесконечно. Мы видим только ближайшие к Земле. Чем дальше в космическое пространство заглядывают наши телескопы, тем раньше начал свой путь улавливаемый ими свет: возможно, он приходит от давно погасших светил.

Черную дыру можно представить в виде маленького по диаметру, но бездонного колодца. Согласно научному определению, это объект, образующийся при неограниченном гравитационном сжатии массивных космических тел. На больших расстояниях его поле тяготения обычное, но вблизи из-за его сверхвысокой плотности оно резко усиливается и уже не выпускает ничего — ни космической пыли, ни волн. Все будто проваливается в какую-то дыру, в том числе свет, поэтому она и называется черной.

С тех пор, как американский астрофизик Джон Уилер предложил термин «черная дыра», ученые спорят, существуют ли такие объекты в природе. Даже Альберт Эйнштейн (1879 - 1955), чья теория относительности предсказывает их появление, был не вполне уверен, происходит ли на самом деле этот процесс.

Из всех тайн природы, возможно, самая сокровенная — это так называемое темное вещество, загадочный и невидимый материал, который, по мнению многих ученых, скрепляет нашу Вселенную. Пока оно существует только в теории, и нет гарантий, что мы сумеем его обнаружить, поскольку с помощью даже мощнейших приборов мы можем обозревать лишь небольшую часть Вселенной.

Сильнейший на сегодняшний день космический телескоп «Хаббл» может наблюдать только около десятой части Вселенной. Остального нам не видно, так как оно не испускает электромагнитного излучения. К этому выводу ученые пришли на основе строгих расчетов. Они оценили массу всех видимых объектов и сравнили ее с минимальной плотностью, необходимой для того, чтобы силы тяготения обеспечивали наблюдаемую небесную механику. Получился странный вывод: 90% вещества приборы не воспринимают. Его назвали темным.

Впервые о его существовании заговорили в 1933 г., когда астроном Фриц Цвикки (1898 - 1974) из Калифорнийского технологического института не смог традиционным способом объяснить, почему скопление галактик в созвездии Волосы Вероники — в 300 млн. световых лет от нас — не распадается. Согласно его измерениям, это космическое образование противоречит закону всемирного тяготения и элементарнейшим принципам небесной механики, поскольку давным-давно должно было бы рассыпаться. Такую аномалию могло объяснить лишь присутствие какой-то невидимой, т. е. ничего не излучающей, массы, создающей нужную гравитацию.

Позднее астрономические наблюдения подтвердили вывод Цвикки. Гигантские ветви спиральных галактик содержат мириады звезд, которые должны разлетаться в стороны под действием центробежной силы, создаваемой вращением этих систем. Однако что-то ее уравновешивает. Ученые исходили из очевидного постулата: чем дальше от центра галактики, тем выше скорость звезд и сильнее их тенденция вылететь с гигантской карусели. И все же мощное притяжение неизвестного источника не дает им это сделать.

Один из возможных вариантов — существование коричневых карликов — не светящихся компактных звезд с массой, достаточной для притяжения других звезд, даже на большом расстоянии. В звездах типа Солнца происходит термоядерная реакция превращения водорода в гелий, при которой выделяются свет и тепло. А коричневые карлики — это своего рода неудачники, не сумевшие достичь температуры, необходимой для начала термоядерного процесса. Они относительно мелкие, темные и холодные, поэтому практически незаметны. Тем не менее астрономам удалось обнаружить такие замаскированные небесные тела по отклоняющему действию их массы (она меньше, чем у Солнца, но больше, чем у Юпитера) на световые лучи других звезд. Достаточно ли много во Вселенной коричневых карликов, чтобы они составили нужное количество темного вещества?

Однако на роль темного вещества подходят газы, например молекулярный водород, или даже бесконечно малые элементарные частицы. К ним относятся нейтрино, испускаемые Солнцем и разлетающиеся в пространстве со скоростью света. Они поистине вездесущи: каждую секунду на любой квадратный сантиметр земной поверхности их падает 65 млрд. И хотя проходит сквозь нашу планету только одно нейтрино из миллиарда, уловить и изучить их даже с помощью самых современных приборов очень трудно.

Теоретически считается, что у нейтрино нулевая масса. Если когда-нибудь ученые докажут, что масса у этих частиц все же есть, то, будь она хоть в 10000 раз меньше, чем у электрона, благодаря своим огромным количествам нейтрино могут составить до 30% темного вещества.

Вопрос о темном веществе очень важен для будущего Вселенной. Согласно теории Большого Взрыва, приведшего к ее возникновению 13 млрд. лет назад, галактики удаляются друг от друга. Если во Вселенной достаточно вещества, его гравитационное притяжение рано или поздно замедлит ее расширение, остановит его и даже пустит процесс вспять. Это станет началом Большого Хлопка: Вселенная сжимается подобно шарику, из которого выпустили воздух. Однако, если вещества для остановки галактик не хватит, они будут разлетаться вечно и со все возрастающей скоростью — Вселенная останется открытой.

Ученые допускают и третий вариант развития событий: гравитационные силы замедлят расширение Вселенной, но никогда не остановят его полностью. Однако для этого нужно примерно в 100 раз больше массы, чем видно в телескопы.