Вселенная внутри нас. Что общего у камней, планет и людей - Нил Шубин

Расчет абсолютного возраста горных пород и минералов основан на анализе радиоактивного распада. Некоторые атомы отличаются неустойчивой конфигурацией электронов, нейтронов и протонов, что заставляет их терять или приобретать некоторые компоненты. Если это происходит, масса атома может меняться, и атомы переходят в новую форму. Важно, что эти превращения происходят с постоянной скоростью, характеризующейся таким физическим параметром, как время полураспада. Время полураспада атома — это время, за которое половина образца распадается с образованием дочерних элементов. Если известно количество исходного и дочерних элементов, а также время полураспада, можно рассчитать, как долго продолжался распад исходных атомов. В этом смысле особый интерес для геологов представляют атомы урана-238, аргона-39, углерода-14 и некоторые другие. Для каждого вида исследований лучше подходит определенный атом: для анализа более старых пород используют атомы с более низкой скоростью распада, для более молодых — атомы с более высокой скоростью распада. Уран-238 отличается большим периодом полураспада, и поэтому с его помощью изучают самые ранние события истории Земли. Углерод-14 распадается так быстро, что его можно применять лишь для анализа недавних событий вроде появления и развития человеческого общества.

Особенно информативным может быть определение изотопов (вариантов атомов с разной массой) урана и свинца в цирконе, как в горном хребте Джек-Хиллс. Уран-238 с периодом полураспада четыре с половиной миллиарда лет превращается в стабильный свинец-206. Отсчет начался в тот момент, когда уран включился в состав циркона при его образовании. Стал накапливаться свинец-206. Если изучить этот циркон сейчас и сделать логичное предположение, что весь свинец-206 в его составе образовался в результате распада урана, можно рассчитать возраст циркона.

О временных рамках основных событий в истории Солнечной системы и Земли говорится в статье: Albarede, F. Volatile Accretion History of the Terrestrial Planets and Dynamic Implications // Nature 461 (2009): 1227–1233.

Было выдвинуто множество гипотез, объясняющих происхождение воды на нашей планете. Долгое время считалось, что основным источником воды были ледяные кометы. Однако эта версия была поставлена под сомнение, когда с помощью спутника удалось взять пробы льда с приблизившейся к Земле кометы Хейла — Боппа. Оказалось, что вода на комете имеет другой изотопный состав, чем вода в земных океанах. Однако позднее была взята проба льда с кометы Хартли-2, и оказалось, что эта вода по составу гораздо ближе к земной. Теперь существует несколько гипотез об источнике земной воды, причем они не являются взаимоисключающими: это могли быть кометы, астероиды и даже компоненты самой Земли, подвергшиеся сдавливанию и конденсации. Подробнее об этом можете узнать из обзоров: De Leeuw, N. H., et al. Where on Earth Has Our Water Come From? // Chemical Communications 46 (2010): 8923–8925; Drake, M. J., and H. Campins Origin of Water in the Terrestrial Planets // Proceedings of the International Astronomical Union 1, № S229 (2006): 381–394. Обнаружение воды на комете Хартли-2 из пояса Койпера описано в статье: Hartogh, P., et al. Ocean-Like Water in the Jupiter-Family Comet 103P/Hartley 2 // Nature 478 (2011): 218–220. О воде в полярных кратерах на Меркурии можно узнать на сайте НАСА: http://www.nasa.gov/mission_pages/messenger/multimedia/ messenger_ orbit_image20120322_3.html.

Об образовании планет Солнечной системы и их взаимоотношениях говорится в статье: Canup, R. M. Origin of Terrestrial Planets and the Earth-Moon System // Physics Today, April 2004, 56–62.

Глава 4. О времени

В последние годы были опубликованы результаты многочисленных исследований, касающихся происхождения Луны. См. например:

Canup, R. M. Formation of the Moon // Annual Review of Astronomy and Astrophysics 42 (2004): 441–475; Canup, R. M., and K. Righter, eds. Origin of the Earth and Moon. Tucson: University of Arizona Press, 2000; Canup, R. M. Origin of Terrestrial Planets and the Earth-Moon System // Physics Today, April 2004, 56–62.

О развитии способов измерения времени можно прочесть в работах Энтони Авени, в частности в книге: Aveni, Anthony Empires of Time: Calendars, Clocks, and Cultures. Boulder: University of Colorado Press, 2002.

Идея о том, что внутренние часы повсеместно распространены в природных объектах, подробно обсуждается в книге: Macdougall, Doug Nature’s Clocks: How Scientists Measure the Age of Almost Everything. Berkeley: University of California Press, 2008.

Советую превосходную книгу Роберта Левайна о часах, времени и нашем восприятии времени: Levine, Robert A Geography of Time:

On Tempo, Culture, and the Pace of Life. New York: Basic Books, 1998.

Мишель Сифр свой опыт пребывания в пещере описал в книге: Siffre, Michel Beyond Time. New York: McGraw-Hill, 1964[6].

Жизнь в науке Курта Рихтера описана в его биографии, опубликованной Академией наук США: Biographical Memoirs, vol. 65. Washington, D. C.: National Academy Press, 1994.

История Сеймура Бензера и открытие молекулярных основ циркадных ритмов описаны в замечательной книге: Weiner, Jonathan Time, Love, and Memory: A Great Biologist and His Quest for the Origins of Behavior. New York: Vintage, 2000.

Если вы хотите больше узнать о биологических часах, советую начать с легкой и забавной книги: Palmer, John D. The Living Clock. Oxford: Oxford University Press, 2002. Некоторые оригинальные статьи перечислены ниже.

Обнаружение в лаборатории Бензера мутантных животных с нарушенным биологическим ритмом описано в статье: Konopka, R. J., and S. Benzer Clock Mutants of Drosophila melanogaster // PNAS 68 (1971): 2112–2116. Ген, ответственный за это нарушение, был клонирован и исследован в лабораториях Джеффри Холла (Jeffrey Hall; Университет им. Брандейса), Майкла Росбаша (Michael Rosbash; Университет им. Брандейса) и Майкла Янга (Michael Young; Институт им. Рокфеллера). Описанию мутантных организмов с нарушенным биологическим ритмом посвящено несколько статей, в том числе: Sun, Z. S., et al. RIGUI, a Putative Mammalian Ortholog of the Drosophila Period Gene // Cell 90 (1997): 1003–1011; Tei, H., et al. Circadian Oscillation of a Mammalian Homologue of the Drosophila Period Gene // Nature 389 (1997): 512–516; Young, M. W., and S. A. Kay Time Zones: A Comparative Genetics of Circadian Clocks // Nature Reviews Genetics 2 (2001): 702–715; Yu, W., and P. E. Hardin Circadian Oscillators of Drosophila and Mammals // Journal of Cell Science 119 (2006): 4793–4795; Hamilton, E. E., and S. A. Kay SnapShot: Circadian Clock Proteins // Cell 135 (2008); Lee, K., Loros, J. J., and J. C. Dunlap Interconnected Feedback Loops in the Neurospora Circadian System // Science 289 (2000): 107–110; Tauber, E., et al. Clock Gene Evolution and Functional Divergence // Journal of Biological Rhythms 19 (2004): 445–458; Bell-Pedersen, D., et al. Circadian Rhythms from Multiple Oscillators: Lessons from Diverse Organisms // Nature Reviews Genetics 6 (2005): 544–556.