Происхождение. Как Земля создала нас - Льюис Дартнелл

Аспидный сланец в Нью-Йорке существует в пределах синклинали, подземного желоба, и сланцевые отложения подходят ближе к поверхности как на южной оконечности Манхэттена, так и в Среднем Манхэттене. Эта очень прочная метаморфическая основа прекрасно выдерживает колоссальный вес гигантских небоскребов. А посередине самой глубокой части синклинали залегают более мягкие породы, не так хорошо подходящие для строительства массивных зданий. Кроме того, в выборе места строительства небоскребов сыграли роль и социально-экономические факторы, например небоскребы строили в уже сложившихся коммерческих кварталах, но в целом небесная линия Манхэттена следует подземному геологическому строению острова: под районами с самыми высокими зданиями залегает самый твердый сланец. Невидимый подземный мир, разрушенный фундамент исключительно древней горной цепи, отражается над землей в виде величественных небоскребов в деловых районах – монументов не богам, но капитализму[334].

Лондон – в некотором смысле противоположность Манхэттену. Это не остров между двумя реками, а город, выстроенный на берегах реки. Однако геологическая обстановка у него похожая. Клиновидный Лондонский бассейн находится на дне синклинали, где слои породы также выгнулись – в данном случае это сделали те же самые тектонические силы, которые сформировали Альпы. В сущности, Лондонский бассейн – часть той же складчатой структуры поверхностных пород, что и антиклиналь Вельд-Артуа, которая когда-то образовывала сухопутный мост между Дувром и Кале, о чем мы говорили в главе 2. Синклиналь на Манхэттене подводит твердый метаморфический сланец близко к поверхности на юге и в центре острова, а Лондон и вся нижняя часть долины Темзы лежат на дне синклинальной впадины. Около 55 миллионов лет назад, когда в клиновидном углублении плескалось теплое мелкое море, синклиналь заполнилась слоем глины.

Лондонская глина никак не подходит для строительства высочайших зданий современности. Именно поэтому в Лондоне, в отличие от Нью-Йорка, так мало небоскребов: причина в толстом слое мягкой, как замазка, глины, на котором выстроен город. Небоскреб «Осколок» и Уан-Канада-Сквер в районе Кэнери-Уорф пришлось строить на очень глубоких и мощных фундаментах, которые должны выдержать такой вес. Зато толстый слой глины прекрасно подходит для строительства туннелей – глина достаточно мягка, чтобы бурить в ней проходы, и при этом образует прочную водонепроницаемую оболочку для туннеля.

В 1863 году в Лондоне была запущена первая линия метрополитена, а сегодня протяженность линий легендарной подземки составляет 400 километров, в ней 270 станций (правда, не все подземные). Кроме того, подземная география объясняет, почему север Лондона так хорошо охвачен подземкой, а на юге линий гораздо меньше. К югу от Темзы глиняный слой уходит глубоко под уровень тоннелей, и их приходится бурить в гораздо более плотных отложениях из песка и гравия. Лондонская глина также объясняет, почему в подземке так душно и жарко. Обычно в подземных пещерах свежо и прохладно, поэтому может показаться, что здесь какой-то парадокс. На самом деле, когда туннели только копали, температура глины составляла около 14 °C, и первоначально подземку рекламировали как место, где прохладно даже в жаркий летний день. Но прошло больше 100 лет, и стены туннелей накопили тепло, испускаемое двигателями и тормозами поездов, не говоря уже о миллионах пассажиров. А поскольку плотная глина – превосходный теплоизолятор, это тепло не находит выхода[335].

Поэтому, хотя первые настоящие города на планете были построены из высушенных на солнце саманных кирпичей на илистых равнинах Междуречья, залежи глины и сегодня управляют развитием мегаполисов – разветвленная лондонская подземка против величественных нью-йоркских небоскребов.

А теперь перейдем от того, как геологические процессы обеспечили нам природный материал для строительства городов и цивилизаций, к тому, как человечество научилось добывать из камней материалы для орудий и техники, при помощи которых мы преобразили свой мир.

Мы знаем, что первые орудия труда люди делали из камня, откалывая куски сланца, обсидиана или кремня, или изготавливали из дерева, кости, кожи и растительных волокон. Миновали палеолит, мезолит и неолит (древний, средний и новый каменные века), и мы достигли прогресса и усовершенствовали свою технику: теперь мы уже делали не просто неуклюжие ручные скребки и резаки, а маленькие заостренные каменные чешуйки, подходящие для наконечников стрел и копий. А затем наступил бронзовый век, знаменовавший огромный шаг вперед в человеческой истории: раньше мы для изготовления орудий брали то, что предлагал окружающий мир, и меняли его форму, а теперь научились целеустремленно трансформировать сырье, добывать сверкающие металлы из каменных руд, ковать и отливать их и совершенствовать составы сплавов. Со временем темп технического прогресса нарастал. Со времен, когда гоминины изготовляли орудия из обколотого камня, до момента, когда люди впервые выплавили медь, прошло 3 миллиона лет, а с железного века до полетов в космос мы продвинулись всего за 3 тысячи.

Металлы сыграли такую революционную роль в человеческой истории, поскольку обладают целым рядом свойств, которых нет ни у каких других материалов. Они могут быть необычайно твердыми и прочными, однако, в отличие от хрупкой керамики или стекла, еще и гибки и не бьются. По мере развития современной техники оказалось, что они еще и проводят электричество и сопротивляются высоким температурам, которым подвергаются всяческие высокопроизводительные машины. А в последние несколько десятилетий мы научились задействовать поразительно широкий ассортимент металлов во всякого рода высоких технологиях, главным образом – в современной электронике.

Из этой главы мы узнаем, как металлы преобразили человеческое общество с бронзового века до века интернета и как Земля обеспечивает нас ими.

Первым металлом, который мы начали выплавлять, чтобы делать орудия труда и оружие, была медь. Медные жилы обычно легко заметить, в них есть минералы красивого зеленого или голубого цвета, а сам металл легко плавить – его можно добывать нагреванием кусков руды в таких же печах, в каких обжигают гончарные изделия, и топить их углем. Горящий уголь одновременно дает высокую температуру, достаточную для плавки, и обеспечивает химические реакции восстановления, которые выделяют металл из оксида, сульфида или карбоната, в состав которого он входил, когда образовывал породу, в результате чего остается чистая медь.

Однако у чистой меди есть один недостаток: этот металл очень мягок, и лезвия орудий, выкованных из него, легко тупятся, а потому их приходится постоянно точить. А если сплавить медь с другим металлом, получается куда более качественный материал – бронза. Когда атомы меди перемешиваются с другими, более крупными атомами, металл перестает быть пластичным: большие атомы словно бы заклинивают слои атомов меди и не дают им скользить друг по другу с прежней легкостью, и от этого сплав становится тверже и прочнее. Первой бронзой был сплав меди с мышьяком, однако затем состав усовершенствовали и стали сплавлять медь с оловом: такую бронзу начали первыми производить жители Малой Азии и Месопотамии в конце IV тысячелетия до н. э., после чего она распространилась в Египет, Китай и долину Инда[336]. Особым преимуществом бронзы из меди и олова стало то, что она плавится при гораздо более низкой температуре и не пузырится, поэтому ее легко разливать в литейные формы[337]. Это дает ремесленникам возможность получать изделия любой конфигурации, а затем чинить их и даже отливать заново, если они тупятся или ломаются[338]. Вскоре бронза стала стандартным материалом для церемониальных предметов, кухонных принадлежностей, сельскохозяйственных инструментов и оружия[339]. На смену неолиту пришел бронзовый век.