Теории всего на свете - Джон Брокман

Планетолог и астробиолог, заместитель научного руководителя исследований Солнечной системы NASA[37] (Лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института)

Признаться, я ненавижу зоны безопасности аэропортов, но пока стою там, раздетый и лишенный металлических предметов, и ожидаю прохождения через рамку металлодетектора, я, как это ни странно, отправляюсь в воображаемое путешествие по океанам, которые, возможно, существуют в отдаленных мирах нашей Солнечной системы.

Эти океаны укрыты под оболочкой льда, которая покрывает Европу, Ганимед и Каллисто (спутники Юпитера), Энцелад и Титан (спутники Сатурна). Океаны этих миров похожи на те, что мы знаем и любим на Земле, – они состоят из воды и существуют, вероятно, столько же, сколько и Солнечная система (около 4,6 миллиардов лет). Общий объем содержащийся в них воды, по меньшей мере, в двадцать раз больше, чем на Земле. С точки зрения поиска жизни за пределами Земли, эти океаны – первые кандидаты на происхождение другой жизни и эволюцию внеземных экосистем.

Но откуда мы знаем, что они существуют? Спутники покрыты льдом, и мы не можем просто посмотреть вниз с космического корабля, чтобы увидеть воду. Вот где стоит вспомнить службу безопасности аэропорта. Когда вы проходите через рамку металлодетектора, вы перемещаетесь через быстро меняющееся магнитное поле. Согласно законам физики, если вы поместите проводящий металл в меняющееся магнитное поле, появятся электрические потоки, которые, в свою очередь, создадут вторичное магнитное поле. Это вторичное поле часто называют индуцированным магнитным полем, потому что оно индуцировано магнитным полем рамки. Внутри нее находятся детекторы, которые улавливают появление индуцированного поля. Если это происходит – звучит сигнал тревоги, и вас отправляют в специальное помещение для досмотра.

Фундаментальной физике мы обязаны также своими знаниями об океанах в некоторых из этих удаленных миров. Европа – показательный пример. В конце 1990‑х годов космический аппарат NASA «Галилео» сделал несколько облетов Европы, и его приборы обнаружили, что у спутника нет собственного сильного магнитного поля. Вместо этого имеется индуцированное поле, созданное под действием мощного магнитного поля Юпитера. Проще говоря, прозвучал сигнал тревоги.

Но для того, чтобы он прозвучал, должен быть проводник. Исследования показали, что у Европы проводящий слой находится рядом с поверхностью. По другим сведениям, примерно 150 км внешней оболочки Европы составляет вода, но полученные данные не позволяли отличить жидкую воду от твердого льда. Изучение магнитного поля, однако, свидетельствовало не в пользу льда – он слишком плохой проводник, в отличие от воды с растворенными в ней солями, как в наших океанах. Наиболее точное соответствие результатам предполагало, что у Европы имеется ледяная оболочка толщиной 10 км, под которой находится мировой океан глубиной около 100 км. Под ним – океаническое дно, где могут располагаться гидротермальные источники и обитать загадочные внеземные организмы.

Поэтому, когда в следующий раз в службе безопасности аэропорта перед вами окажется неорганизованный пассажир, не способный взять в толк, что его пояс, бумажник и часы включат сигнал тревоги, сделайте глубокий вдох и подумайте о далеких и, возможно, обитаемых океанах. Представления о них мы получили благодаря той же самой красивой физике, которая выводит вас из себя, когда вы опаздываете на самолет.

Пол Саффо

Специалист по техническому прогнозированию, управляющий директор фирмы Discern Analytics, профессор Стэнфордского университета

Тектоника плит – это элегантное объяснение красивой теории континентального дрейфа. И загадка, и разгадка скрывались на самом виду, прямо под нашими ногами. Поколения школьников, вращая глобус, замечали, что выпуклость Южной Америки соответствует впадине Африки, а Нижняя Калифорния выглядит так, как будто откололась от континентальной Мексики. Эта и другие подсказки привели Альфреда Вегенера к предположению, которое он изложил Германскому геологическому обществу в 1912 году, – континенты когда-то образовывали единое целое. Его красивая теория была освистана и подверглась резкой научной критике.

Проблема заключалась в том, что теория Вегенера не предполагала никакого механизма движения материков. Критики издевательски заключили, что легковесные континенты, вероятно, не в состоянии бороздить твердую, неподатливую гладь океана. Никто, включая Вегенера, не мог представить себе силу, способную сдвинуть континенты с места. Плохую службу сослужило и то, что Вегенер был метеорологом, вторгшимся на территорию геофизики. Он умер во время экспедиции в Гренландию в 1930 году, а его теория была окончательно отвергнута и почти забыта.

Между тем, указания на механизм имелись повсеместно, но были одновременно слишком незаметными и слишком обширными, чтобы их увидеть. Как муравьи, карабкающиеся на глобус, люди не замечали очевидного. Должны были появиться новые мощные научные методы, чтобы выявить скрытые доказательства континентального дрейфа.

Сонары обнаружили таинственные горные хребты, напоминающие застежки-молнии и расположенные вдоль океанического дна. Магнитометры, буксируемые над дном, отметили симметричные, как у зебры, полосы магнитных аномалий. Сейсмографы, фиксирующие землетрясения, указали границы плит. И радиометрический анализ установил временную шкалу, ведущую в глубину веков.

Через три десятилетия после смерти Вегенера механизм тектоники плит стал очевиден с захватывающей дух ясностью. Континенты ничего не бороздят – они плывут на поверхности коры, как зефир на пластинке остывающего шоколада. А океаническая кора движется, как конвейер: новая кора образуется в зонах растекания океанического дна, а старая поглощается, разрушается или выпячивается в виде горных хребтов на рубежах, где встречаются плиты.

Элегантные объяснения, согласно Томасу Куну, – это растворитель, вымывающий связующее вещество из старых парадигм и оставляющий место для пришедших им на смену новых теорий. Тектоника плит получила всеобщее признание, не оставляющее места для сомнений, в середине 1960‑х годов. Несоответствия неожиданно приобрели смысл, а концы удалось свести с концами, чего никто не ожидал. Континенты превратились в бродяг, какими они всегда и были. Гималаи признали результатом столкновения индийской плиты с евразийской соседкой, и стало ясно, что в Африканской рифтовой долине рождается новый океан. Тайны рассыпались, как домино, под действием предсказаний красивой теории и ее элегантного объяснения. Скептики умолкли, а Вегенер был посмертно реабилитирован.

Дэниел К. Деннетт