vmn050621

Наука и общество

информированности, понимания и сочувствия привело Опираясь на проверенные
его к принятию норм, выработанных сообществом, не- источники информации
смотря на остающиеся сомнения. «Вот почему, — пояс- и придерживаясь научного
няет Абернати, — независимо от того, нужно это или нет, подхода, мы вносим
я надеваю маску, когда захожу в магазин, где много лю- личный вклад в систему
дей». Решение носить маску, принятое автором статьи защиты своего локального
прошлым летом, и объяснение, почему он это сделал, сообщества
дают основание считать его членом сообщества защи-
ты науки. И, как показало исследование, которое прове- в журнале Nature, опровергается предположение, что не-
ли в 2001 г. Долорес Альбаррасин и Роберт Уайер (Robert определившиеся с вакцинацией безнадежны. Напротив,
Wyer), соблюдение предписаний о необходимости за- они обращаются в поисках информации к интернету, что-
щитного поведения, даже если вы не уверены в его це- бы в конце концов прийти к четкому решению. Проблема
лесообразности, может способствовать перемене ва- в том, что в интернете они вероятнее всего найдут боль-
ших взглядов. ше доводов против, чем за.

8 Формируйте
групповой иммунитет

7 Ставьте Выстраивая систему защиты — нечто вроде концентри-
реалистичные цели ческих окружностей вокруг домов, где мы живем, во-
круг мест общения с соседями и другими людьми, во-
Один из выводов, к которому мы с коллегой Джо круг торговых центров, детских садов и школ, больниц
Капеллой (Joe Cappella) пришли в нашем десятилетнем и профильных клиник, — мы работаем на формирова-
исследовании ток‑шоу на радио, заключается в том, ние группового иммунитета. Речь идет об иммунитете
что гости принимали аргументы тех ведущих, которые не на уровне нации или штата, а на уровне локальных со-
уже были им хорошо знакомы по ежедневным эфирам. обществ, в частности семей.
Вовлекая гостей в дискуссию, ведущий вечернего ток‑
шоу Раш Лимбо (Rush Limbaugh) не только просвещал Когда врачи говорят о некоем иммунном пороге — от-
их, но и частично переубеждал. Это означает, что по‑ носительном числе членов популяции (в процентах), не-
пулярный ведущий, чья аудитория не выработала четко- обходимом для прекращения распространения инфек-
го мнения относительно защитного поведения или им- ции, — они имеют в виду коллективный иммунитет. Если
мунизации, может привлечь на свою сторону по крайней большой процент населения какого‑либо штата сде-
мере часть людей с помощью подходов, используемых лал прививку от кори, но в некоей субпопуляции этого
в системе защиты науки, — точно так же, как это может штата таких людей мало, это означает, что они уязви-
сделать член семьи, действительно близкий человек. мы. Именно так было в сообществе выходцев из Сомали
в Миннесоте. В 2017 г., когда произошла вспышка кори,
Но есть люди, которых не переубедят никакие аргу- в этом сообществе были вакцинированы всего 36% де-
менты. И вместо того чтобы попусту тратить на них вре- тей, что имело печальные последствия. Вместо того что-
мя, лучше сосредоточиться на менее упертых и частично бы думать о коллективном иммунитете, имеет смысл
придерживающихся защитного поведения. работать над формированием иммунитета сообществ —
идет ли речь о кори, COVID-19 или гриппе.
Колеблющиеся могут оказаться более восприимчи-
выми к новой информации, чем когда‑то полагали иссле- Опираясь на проверенные источники информации,
дователи. В работе, опубликованной в прошлом году придерживаясь научного подхода, вырабатывая пове-
дение, которое помогало бы сдерживать распростране-
ние инфекции и фейков о ней, реально оценивая наши
возможности и их пределы, а также препятствуя поли-
тизации науки, мы вносим личный вклад в систему защи-
ты своего локального сообщества. Это повышает веро-
ятность того, что нашему примеру последуют как другие
члены нашего сообщества, так и другие сообщества.

Перевод: Н.Н Шафрановская

ИЗ НАШИХ АРХИВОВ

А ш в а н ден К. Ис т и н ное ч ис ло смер т ей о т COV I D -19 // ВМ Н,
№ 3, 2021.

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 99

Photographs by Enrico Sacchetti ПОСЛЕДНЯЯФИЗИКА ЧАСТИЦ
БИТВА
ТЕМНОЙ
МАТЕРИИ

В новом эксперименте могут
быть пойманы невидимые
частицы, которые ускользали
от предыдущих детекторов

Клара Московиц

УЧЕНЫЕ ЛЮБЯТ ГОВОРИТЬ, что отри-

цательные результаты так же важны, как и по-
ложительные, но после нескольких десятиле-
тий безуспешных поисков исследователи мо-
гут быть прощены за проявление нетерпения.
Еще в 1990-х гг. начались эксперименты по об-
наружению частиц, которые должны состав-
лять темную материю — вездесущее, но неуло-
вимое невидимое вещество, по-видимому, запол-
няющее космос. С тех пор физики (прежде всего
астрономы и космологи. — Примеч. пер.) обна-
руживают все больше и больше доказательств
того, что темная материя действительно суще-
ствует, одна ко не на ходят ни единого призна ка
частиц этой материи. Новая версия продолжи-
тельного эксперимента XENON, который начал-
ся в конце прошлого года, нацелена на то, чтобы
окончательно нарушить создавшуюся патовую
ситуацию.

10 0 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Охрана от нейтронов

Среди усовершенствований эксперимента XENON, которые будут введены во время его нового запуска,
присутствует система улавливания свободных нейтронов. Последние могут создавать сигналы,
подобные тем, которые вызваны темной материей. Нейтроны иногда выделяются нержавеющей
сталью в резервуаре для воды, которая окружает детектор, а также лучами, приходящими
из космоса. Обе эти возможности приводят к ложному обнаружению. Внутри резервуара для воды
находится восьмиугольный каркас охраны от нейтронов (или вето нейтронов). Он покрыт выходами
фотоумножительных трубок, которые будут обнаруживать любые присутствующие нейтроны.

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 101

ОБ АВТОРЕ

Клара Московиц (Clara Moskowitz) — ведущий
редактор журнала Scientific American по разде-
лам «Космос» и «Физика».

На протяжении долгого времени одна назад, то с тех пор только половину
из лучших догадок физиков относи- WIMP-частиц исключили, — говорит
тельно идентификации темной ма- он. — Другая половина еще жива».
терии — это так называемые вим-
пы (WIMP, от англ. Weakly Interacting Конечно, существует много других
Massive Particles, «слабо взаимодей- кандидатов на роль темной материи.
ствующие массивные частицы»). Основной конк у рент вимпов — а кси-
Эти гипотетические элементарные он, гораздо более легкая гипотетиче-
частицы могут обладать массами ская частица, которая в последнее
в очень широком диапазоне: меж- время породила целое направление
ду массой протона и массой, в 1 тыс. возможных поисков так называемых
раз превышающей массу протона. аксионоподобных частиц. Некоторые
Вимпы должны взаимодействовать ученые воодушевлены идеей о том,
с обычными атомами только грави- что темная материя может оказаться
тационно, а также посредством сла- составной частицей — конгломера-
бого ядерного взаимодействия, кото- том «темных кварков» и «темных глю-
рое управляет радиоактивным рас- онов», которые слипаются вместе, как
падом. Однако с годами, по мере того обычные кварки и глюоны, формируя
как в одном эксперименте за дру- «темные ядра». Возможно также, что
гим ничего не удавалось найти, эн- темная материя вообще не состоит
тузиазм начал угасать. «Приходит из частиц. Так, до сих пор не отбро-
время пораскинуть мозгами и при- шена гипотеза о том, что недостаю-
йти к выводу, что, возможно, это щая материя состоит из первичных
не та лошадь, на которую стоило по- черных дыр, которые образовались
ставить», — говорит Рафаэль Лэнг вскоре после Большого взрыва.
(Rafael Lang), физик из Университета
Пердью, который работает над экс- Новейшая версия эксперимента
периментом XENON в Национальной XENON — XENONnT — начала сбор
лаборатории Гран-Сассо в Италии данных в прошлом году. Цель экспе-
уже более десяти лет. Однако сей- римента — поймать темные частицы
час Лэнг говорит, что все еще дела- в очень, очень редких случаях, ког-
ет ставку на вимпы. Ученый указы- да они могут столкнуться с обычны-
вает на то обстоятельство, что экспе- ми атомами. В данном случае с ато-
рименты опровергли многие теории, ма ми ксенона, 8,3 т которого хра нят-
предсказывающие, как могут выгля- ся в жидком виде в гигантском чане,
деть эти частицы, но, конечно, не все. погребенном под более 1,5 км скаль-
«Если вы верили в вимпы десять лет ной породы для защиты от косми-
ческих лучей и других возможных
шумов. Ксенон с его 54 протонами,

Луковые слои

Структура эксперимента XENONnT напоминает луковицу из нескольких слоев для
защиты от посторонних частиц, которые могут имитировать темную материю.
Первый такой слой — гора, в недрах которой расположена подземная лаборатория Гран-
Сассо. Слои породы останавливают большинство космических лучей, которые могут
привносить шум в результаты. Следующий слой представляет собой резервуар для воды
размером примерно 10 х 10 м, который окружает внутреннее содержимое, блокируя
бóльшую часть частиц, высвобождающихся из-за радиоактивности стен и камней вокруг
лаборатории. В этом резервуаре располагается система охраны (или система-вето)
от нейтронов, которая также будет заполнена водой, показанной на рисунке изнутри.
Внутри находится белый цилиндрический внешний криостат — по сути, термос,—
который содержит внутренний криостат. Наконец, внутренний криостат окружает сам
детектор, который заполнен жидким ксеноном.

102 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 103

э лектронами и еще б льшим количе- смогут исследовать столь обширную
ством нейтронов — хорошая плотная часть теоретического ландшафта,
мишень для темной материи. Если какую способны достичь. Если под-
какая-нибудь экзотическая частица земные эксперименты не обнару-
ударит в ядро ксенона, то она сможет жат вимпы, это может означать, что
отправить ядро или электрон в полет они либо не существуют, либо при-
через жидкость, что породит вспышку нимают какие-то формы, сумевшие
света. Эту вспышку смогли бы зареги- ускользнуть от наблюдений. Однако
стрировать фотоумножители на верх- у чен ые изобре тате л ьн ы — он и мог у т
ней и нижней частях чана. XENONnT породить новые идеи о том, чем мо-
содержит в четыре раза больше ксено- жет быть темная материя, и новые
на, чем предыдущая версия этого экс- способы ее поиска быстрее, чем бу-
перимента. Последнее означает, что дет происходить строительство но-
вероятность зарегистрировать сигнал вы х детекторов. «Поиск новы х спосо-
в четыре раза выше. бов обнаружения кандидатов в тем-
ную материю — это волнительный
Другие модернизации включают и во многом творческий процесс», —
улучшенную очистку ксенона и усо- говорит физик-теоретик Т унъянь
вершенствованные системы обнару- Линь (Tongyan Lin) из Калифорний-
жения космических лучей и следовых ского университета в Сан-Диего.
количеств радиоактивных элементов Одна из идей, над которой она рабо-
в эксперименте и его корпусе, кото- тает, заключается в использовании
рые могут маскироваться под сигна- кристаллов для улавливания тем-
лы темной материи. По словам Лэн- ных частиц. В кристаллической фор-
га, «каждые гайка и болт на детекторе ме такие элементы, как кремний, мо-
изготовлены вручную из тщательно гут регистрировать взаимодействие
отобранных материалов, потому что с темной материей при более низких
болт из нержавеющей стали, куплен- энергиях, чем традиционные детек-
ный в хозяйственном магазине, ока- торы, таким образом открывая но-
зался бы слишком радиоактивным вый канал для обнаружения.
для наших нужд».
Хотя темная материя оказалась бо-
Для внешнего мира годы кропот- лее неуловимой, чем по некоторым
ливой работы без награды за откры- первоначальным предположениям,
тие могут показаться разочаровы- физики далеки от сдачи позиций.
вающими, но физики видят это ина- «У м ноги х обы вате лей взгл я д на нау-
че. «Если судить по тому, обнаружена ку основан на телесериале "Звездный
ли темная материя, то нет, не обна- путь", — говорит физик-теоретик
ружена, однако в глазах сообщества Тим Тейт (Tim Tait) из Калифорний-
это иск лючительно успешный экспе- ского университета в Ирвайне. — Ты
римент», — говорит физик-теоретик что-то видишь, достаешь трикордер
Дорота Грабовска (Dorota Grabowska) (Tri-function reCORDER — зондирова-
из CERN, не участвующая в проекте. ние, вычисление, записи. — Примеч.
Успех эксперимента, по ее словам, за- пер.) и получаешь ответ. Но на са-
ключается во множестве возможно- мом деле это очень сложный про-
стей, которые были исключены, и во цесс, и вы пробуете много вещей,
все возрастающей чувствительности, пока не найдете что-то, что работа-
которой достиг этот эксперимент. ет. Все, что не работало, было важ-
ной частью процесса».
Сейчас настал переломный этап
в поиске WIMP-частиц. В относитель- Перевод: О.С. Сажина
но недалеком будущем подземные
эксперименты с темной м атерией

Зеркальное изображение

Трубки фотоумножителя выстраиваются вдоль резервуара для воды, который
покрыт отражающей фольгой, создающей двойное изображение. Оптические
приборы достаточно чувствительны, чтобы обнаружить один-единственный фотон,
выделяющийся при взаимодействии частиц. В этом случае трубка предназначена для
того, чтобы улавливать сигналы мюонов, которые могут проникать в эксперимент
в виде космических лучей. Несколько отличающиеся друг от друга фотоумножительные
трубки выстраивают слой охраны от нейтронов и сам внутренний детектор.

104 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 105

106 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Финальная
проверка

Техник осуществляет
последнюю проверку
незаполненного
резервуара для воды.
Эксперимент XENONnT
будет продолжаться
в течение пяти лет,
прежде чем достигнет
своей проектной
чувствительности.
В этот момент он либо
обнаружит WIMP-частицы,
либо исключит более двух
третей теоретически
возможных WIMP-частиц,
которые все еще входят
в список кандидатов.
Аналогичный эксперимент,
названный LUX-ZEPLIN (LZ),
проводится в Южной
Дакоте. Настройки обоих
экспериментов несколько
различаются и поэтому
обеспечат важную
перекрестную проверку
результатов друг друга,
если в каком-то из них
будет обнаружен сигнал
новых частиц.

w w w.sci-r u.org ИЗ НАШИХ АРХИВОВ

Гар с и а-Б ей и до Х ., К ле с с С.
Черн ые д ы ры в н ач а ле
вр емен // ВМ Н, № 8 – 9, 2017.

[05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 107

Планетология

108 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Удивительная наукаО ХОНДРАХ ПЛАНЕТОЛОГИЯ

w w w.sci-r u.org Изучение
материала
астероида Рюгу,
возможно,
поможет
ученым наконец
выяснить
происхождение
загадочных
объектов
и узнать, что они
могут рассказать
нам о рождении
Солнечной
системы

Джонатан
О’Каллаган

[05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 109

Планетология

ОБ АВТОРЕ

Джонатан О’Каллаган (Jonathan O’Callaghan) — внештатный
журналист, освещающий коммерческие космические полеты,
исследования космоса и астрофизику.

апсула размером с тостер вошла в нашу атмосферу
со скоростью 12 км/с, противостоя во время спуска об-
жигающей температуре 3 тыс. градусов Цельсия, а за-
тем раскрыла парашют, чтобы замедлить скорость.
Она продолжала падать, пока не достигла земной твер-
ди в малонаселенной местности Австралии. В течение
нескольких часов группы ученых с помощью радара об-
наружили место приземления капсулы и поспешили
за ней на вертолете. В капсуле находились кусочки асте-
роида — самый большой улов подобного рода в истории, — захваченные за миллио-
ны километров от Земли и благополучно доставленные на нашу планету.

Это событие, кульминация экспедиции «Ха- в результате которого сформировалась свита PRECEDING PAGES: JEFF HODGES
ябуса-2» (яп. «Сапсан-2») Японского косми- планет нашего Солнца. Для понимания того,
ческого агентства (JAXA) к астероиду Рюгу, как родилась Земля (и, по сути, любая плане-
произошло в воскресенье, 6 декабря 2020 г. та в космосе), возможно, нет ничего более важ-
по местному времени. Всего лишь второй раз ного, чем тайна хондр.
космический аппарат доставил на Землю ку-
сочки астероида (впервые это было проде- Хондры — это небольшие похожие на семена
лано в ходе предыдущей экспедиции — «Ха- растений камешки размером всего несколько
ябуса», стартовавшей в 2003 г.). С помощью миллиметров в диаметре, которые, как счи-
эти х образцов у ченые на деются пол у чить от- тается, образовались около 4,5 млрд лет на-
вет на сложные вопросы, касающиеся исто- зад, вскоре после рождения Солнечной систе-
рии Солнечной системы и нашей собственной мы. Затем они вош ли в соста в более кру пны х
п ла неты. Сколько лет астероида м, та ким ка к камней, называемых хондритами, которые со-
Рюгу? Сколько в их составе воды и органиче- ставляют большую часть из примерно 60 тыс.
ских веществ? И не они ли миллиарды лет на- метеоритов, обнаруженных людьми на протя-
зад первыми занесли компоненты, необходи- жении задокументированной истории.
мые для возникновения жизни, на Землю?
«Хондры есть повсюду», — утверждает Фред
В то время ка к большинство гру пп исследо- Цисла (Fred Ciesla), планетолог из Чикагско-
вателей астероида Р юг у оза дачены этими не- го университета. Тем не менее на протяжении
простыми вопросами, гораздо меньше ученых уже почти двух столетий ученые так и не смог-
займутся другим, не менее важным вопросом: ли прийти к единому мнению о том, как они
содержат или нет образцы «Хаябусы-2» любо- обра зова л ись. Неко т орые сч и т а ю т, ч т о он и —
пытный компонент почти всех известны х ме- побочный продукт при формировании пла-
теоритов? Пока никому не удалось объяснить нет; другие утверждают, что они были теми
происхождение этого компонента, но в слу- самыми семенами, которые привели к обра-
чае успеха последствия будут потрясающими. зованию самой планеты. В любом случае пе-
Возможно, это откроет на м не только ок ута н- речень сценариев образования хондр обши-
ную туманом историю Солнечной системы, рен: от спекания частиц пыли молнией или
но и ранее скрытые от нас детали процесса, при сталкивании глыб протопланет до мощ-
нейших нагревающих газ ударных волн,

110 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Планетология

Хондры составляют бóльшую часть вещества в срезе Барратты, 203-килограммового метеорита, обыкновенного
хондрита, который упал в Новом Южном Уэльсе (Австралия)

MATTEO CHINELLATO Alamy Stock Photo проносящихся через зародышевое облако ма- Густавом Розе (Gustav Rose) и австрийским
териала, окружавшее наше только что родив- минералогом Густавом Чермаком (Gustav
шееся Солнце. Tschermak), происходит от греческого chоndros
(«зерно»). В 1877 г. британский ученый Генри
Иными словами, возможно, понимание про- Сорби (Henry Sorby) охарактеризовал их бо-
цесса образования хондр поможет нам разгля- лее подробно, описав хондры как «капли ог-
деть самые ранние моменты жизни Солнеч- ненного дождя», расплавленные шарики, кото-
ной системы. И теперь, имея на руках только рые конденсировались в окрестностях Солнца,
что полученные результаты экспедиций, та- хотя тогда, как, впрочем, и сейчас, никто точно
ких как «Хаябуса-2», а также других направле- не знал, как они образовались.
ний исследований, одержимые хондрами уче-
ные на пороге ответа на давний вопрос: откуда Общие представления о возникновении на-
они — а, возможно, и мы — взялись? «За этими шей Солнечной системы ясны в большей сте-
разноцветными витражами открывается па- пени. История ее формирования, которую
норама самого раннего периода существова- ученые проследили путем десятилетий на-
ния Солнечной системы, — объясняет Гарольд блюдений и моделирования, началась более
Коннолли (Harold Connolly), космохимик и экс- 4,5 млрд лет назад, когда пыль и газ гигант-
перт по хондрам из Университета Роуэна. — ского молекулярного облака коллапсирова-
Они свидетели процессов, происходивших ли под воздействием гравитации, образовав
в ранней Солнечной системе. Вопрос: свиде- протозвезду, впоследствии ставшую нашим
телями чего они были?» Солнцем. Это протосолнце было окружено
вращающимся газово-пылевым диском. Вну-
Капельки огня три диска суммарное воздействие сил грави-
тации, аэродинамики и электростатики за-
В 1802 г. британский химик Эдвард Говард ставляло частицы пыли слипаться, образуя
(Edward Howard) одним из первых ученых вы- все более и более крупные агломераты, такие
явил хондры в метеоритах, назвав их «окру- как планетезимали, километрового масшта-
глыми глобулами». Их современное название, ба строительные блоки планет, и в течение
данное впоследствии немецким минералогом

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 111

Планетология

Космический зонд «Хаябуса-2» в июле 2019 г. забрал образцы потенциально богатого хондрами вещества астероида Рюгу
(так это выглядело по мнению художника) для дальнейшей их доставки на Землю

нескольких миллионов лет планетезимали метеоритов. Некоторые хондриты настолько © AKIHIRO IKESHITA
соединились в планеты. Эти планеты посте- набиты хондрами, что выглядят почти как сгу-
пенно обрели знакомые нам сегодня формы сток из бусинок.
и орбиты. Но ес л и общ ие п редс та в лен и я э т ой
истории в достаточной степени понятны, де- Сами хондры, состоящие из минералов, та-
тали остаются загадкой. Хондры появляют- ких как оливин, пироксен и иногда стекло, бы-
ся в ее первых главах, где-то во время прыж- вают самых разных формы, размера и хими-
ка от пыли к планетезималям. Как пройти ческого состава. Часто они содержат сверка-
путь от микроскопических пылинок к плане- ющие вкрапления кристаллов. Ученые могут
там размером в тысячи километров в попереч- датировать время их образования окном в не-
нике? сколько миллионов лет, примерно 4,567 млрд
лет назад, измеряя содержание в них алю-
Хондры — это, по сути, камни внутри кам- миния-26, короткоживущего радиоактивно-
ней. В хон д рит овы х ме т еорита х он и вы гл я д ят го изотопа. Согласно этой хронологии, хон-
как округлые крупинки. Некоторые видны не- дры — вторые по возрасту узнаваемые объек-
вооруженным глазом, другие можно разгля- ты в Солнечной системе после так называемых
деть только под микроскопом. Трудно пове- белых включений, богатых кальцием и алю-
рить, насколько часто встречаются хондры: минием белы х пятнышек в метеорита х, кото-
несмотря на тот факт, что ни одной из них, рые, как полагают, образовались на 1–3 млн
как известно, не удалось пережить процесс лет ранее в результате конденсации газа,
включения в состав планет, в космосе они окружавшего молодое Солнце.
очень широко распространены, часто состав-
ляя основную часть материала хондритных Существует множество классов хондри-
тов. Это, например, полные хондр обычные

112 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Планетология

х ондриты, на которые приходится более де- Его выступление стало для многих шоком.
вяти десятых содержащих хондры метеори- «По сути, он сказал, что зря потратил всю свою
тов. Углистые хондриты, составляющие около жизнь, занимаясь хондрами, потому что эту
4% от общего числа хондритов, как правило, проблему решить невозможно, — говорит Ко-
имеют высокое содержание углерода; полага- не л А лекса н дер (Conel A lexa nder), космох и м и к
ют, что самые богатые углеродом хондриты об- из Научного института Карнеги в Вашингто-
разовались во внешней части Солнечной си- не, округ Колумбия. — Это заявление очень
стемы. У подгруппы хондритов, называемых многих расстроило». Ларри Ниттлер (Larry
CI-хондритами (углистые хондриты I груп- Nittler), также космохимик из этого же ин-
пы), имеется только микроскопические хон- ститута, присутствовавший среди слушате-
дры, потому что более крупные были вымыты лей, говорит, что он «встал грудью» на защи-
водой, которая когда-то текла через их роди- ту исследований хондр. «Я сказал, что все еще
тельское тело. А отличие хондритов группы CB в восторге от этих невероятных камней, при-
состоит в том, что это единственный тип хон- летевших из космоса, — вспоминает он. — Мне
дритов, относительно формирования которых ка жется, что я не пол у чи л столько же внима-
достигнуто почти всеобщее согласие. «Метео- ния или похвал за что-либо, сделанное мною
риты этой группы, как мы предполагаем, об- за свою карьеру. Весь зал взорвался аплодис-
разова лась во врем я од ного ги га нт ского с т ол- ментами».
кновения», — объясняет Сара Расселл (Sara
Russell), планетолог лондонского Музея есте- Пессимизм Вуда вполне понятен. В конце
ственной истории. Такое происхождение, ха- концов, космическим ученым удалось окон-
рактер которого в основных чертах установ- чательно разрешить множество, казалось
лен, делает их «чем-то волшебным». бы, неразрешимых загадок. Они разложили

А как насчет точного происхождения всех Сегодня существует столько
оста льны х разновидностей хондритов? же теорий образования хондр,
Об этом остается только догадываться. «Это сколько на свете ученых,
расстраивает, но в то же время есть некое удо- исследующих хондры, —
вольствие от того, что мы этого не знаем, — а завтра, несомненно,
объясняет Рассел. — Они, очевидно, рас- концепций станет еще больше
сказывают нам о каком-то универсальном,
чрезвычайно важном процессе, в ходе кото- по фрагментам первые моменты существова-
рого сформировалась Солнечная система. ния Вселенной, открыли планеты вокруг дру-
Нам просто нужно разобраться в том, что это гих звезд, наблюдали гравитационные вол-
такое». ны и получили изображения черной дыры.
На фоне таких достижений кажется, что науч-
Невозможная проблема ное значение непреступной загадки скромной
хондры становится даже мельче, чем пред-
В 2000 г. на Конференции по изучению Луны полагает ее и без того узкоспециализирован-
и планет в Хьюстоне ошеломленная аудитория ный статус. Сегодня, как говорится в анекдо-
наблюда ла, ка к Джон Вуд (John A. Wood), тог- те, существует столько же теорий образования
да еще работавший в Гарвардском универси- хондр, сколько на свете ученых, изучающих
тете, один из самых уважаемых ученых в об- хондры, — а завтра этих теорий несомненно
ласти метеоритики, кажется, признал свое по- станет еще больше.
ражение в понимании происхождения хондр.
Как и многие до него, Вуд увлекся хондрами, Проблема хондр много лет передавалась
как только впервые их увидел. «[Эти] малень- из поколения в поколение, вдохновляя одну
кие каменные шарики были настолько обворо- когорту ученых за другой на попытки — с пе-
жительны, интересны и загадочны, что я про- ременным успехом — разгадать эту загад-
сто запал на них», — рассказывает он. Но он ку. Основная проблема — найти модель, ко-
был раздосадован отсутствием прогресса. «Мы торая могла бы объяснить все многообразие
до сих пор не понимаем, о чем говорят нам ме- различных свойств хондр. «Нет моделей, кото-
теориты, и иногда я задаюсь вопросом, узнаем рые все расставили бы на свои места», — объ-
ли мы это когда-нибудь», — написал он в тези- ясняет Александер. Для образования хондр
сах своего выступления. Несколько лет спустя, в ходе какого-то процесса в ранней Солнеч-
столкнувшись с нехваткой финансирования, ной системе пыль должна была нагреться
он решил уйти на пенсию, переключив свое
внимание на масляную живопись и проводя
время с женой. «Я завязал с наркотиком нау-
ки», — поясняет Вуд.

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 113

Планетология

до т емпературы около 2 тыс. градусов Цель- соединяясь, образовывать первичные глобу-
сия, а затем быстро остыть в течение несколь- лы, имели, вероятно, десятки или сотни тысяч
ких дней или даже часов. Процесс этот, ка- километров в поперечнике.
ким бы он ни был, скорее всего, происходил
во всей Солнечной системе, и, по-видимому, В другом лагере, члены которого утвержда-
это единственный способ объяснить большое ют, что хондры образовались после планете-
количество хондр, обнаруженных в хондри- зималей, одна из наиболее известных моделей
тах на Земле. Характерные кольца скопив- называется формированием хондр в резуль-
шейся пыли, обнаруженные в центрах хондр, тате «ударного выброса». Согласно ей, плане-
дают основания предполагать, что, должно тезимали сталкивались с высокими скоростя-
быть, они также какое-то время дрейфовали ми, образуя необходимое для рождения хондр
сквозь пыльные окрестности нашего только тепло. «Фактически это приводит к выбро-
что сжавшегося в единое целое Солнца. су какого-то количества расплавленного ма-
териала, который может распадаться на кап-
Большинство ученых-хондрологов принад- ли», — объясняет Брэндон Джонсон (Brandon
лежат к одному из двух лагерей. Первые счи- Johnson), планетолог из Университета Пер-
тают, что хондры были одними из первых дью. Еще один из вариантов формирования
твердых объектов, которые появились в Сол- хон др, называемый «разбрызгива нием», веро-
нечной системе, образовавшись непосред- ятно, имел место при столкновениях между
ственно из околосолнечной туманности — расплавленными объектами на более низких
газово-пылевого облака, окружавшего наше скоростях, в результате чего в космосе разле-
молодое Солнце. Это позволило бы хондрам тались капли, которые, затвердевая, образо-
стать ключевой ступенькой на пути от крохот- вывали х ондры.
ной песчинки пыли к более крупным, киломе-
трового размера, планетезималям. Второй ла- Между тем модель образования ударных
герь у верен, что хондры не бы ли в числе пер- волн в околосолнечной туманности утвержда-
вых образовавшихся твердых тел, а на самом ет, что планетные зародыши размером с Марс,
деле возникли после планетезималей — воз- движущиеся сквозь туманность, могут дей-
можно, да же пос ле са ми х п ла нет. С этой точ- ствовать как плывущие по воде лодки, спе-
ки зрения они были побочным продуктом про- кая пыль в хондры. «Поскольку зародыш дви-
цесса формирования планет, а не активной же тс я сквозь газ со сверхзву ковой скорос тью,
его частью. он создает головную ударную волну, — рас-
сказывает Стивен Деш (Steven Desch), астро-
Представители первого лагеря приверже- физик из Университета штата Аризона. —
ны идее, что гравитационная нестабиль- Попадая в этот сжатый горячий газ, пыль,
ность в газово-пылевом диске вокруг нашего предшественница хондр, нагревается, и там
Солнца приводила к возникновению «фронтов происходит ее превращение в хондры».
ударных волн», которые и «сплавляли» часть
пыли в хондры. «Если посмотреть на изобра- Сред и д ру ги х и дей — на грева н ие изл у чен и-
жение галактики, можно увидеть закручи- ем, относительно новое дополнение в некото-
вающиеся по спирали рукава; то же самое, рых моделях, предполагающее, что планете-
вероятно, происходило и в протопланетном зимали, пролетавшие вблизи расплавленных
диске, — поясняет Риан Джонс (Rhian Jones), небесных тел, возможно, нагревались до высо-
космохимик из Манчестерского университета кой т ем перат у ры, а зат ем ох ла ж да л ись, обра-
в Англии. — А благодаря разнице в плотности зуя хондры. Камни, подвергшиеся такой есте-
между массивными рукавами и газом возмож- ственной «термообработке», по-видимому, бо-
но образование фронтов ударных волн». лее прочны и с большей вероятностью выжили
при прохождении через атмосферу Земли, что
Между тем более радикальная модель грозо- объ ясн яе т, почем у бол ьш и нс тво обнару ж и ва-
вых разрядов в околосолнечной туманности емых нами метеоритов — хондриты. «Метеори-
предполагает, что в результате трения меж- ты стали твердыми, а атмосфера Земли — это
ду частицами пыли и газа вокруг Солнца по- фильтр, который отсеивает все камни кроме
лыхали огромные молнии, которые сплавля- действительно плотных и твердых», — объяс-
ли эт у пы ль в хондры, хотя неясно, ка к та ка я няет астроном Уильям Хербст (William Herbst)
молния могла возникнуть. Некоторые модели из Уэслианского университета, один из уче-
предлагают существование «фабрик» по про- ных, выдвинувших эту идею.
изводству хондр, возникающих в слоях элек-
трического тока, удерживаемых огромными На фоне этой набирающей силу волны тео-
магнитными полями внутри вращающегося рий ряд более диких идей уже не рассматрива-
протопланетного диска. Такие «кузницы», в ко- ются. События, происходящие за пределами
торых расплавлялись пылинки, чтобы з атем, Солнечной системы, такие как г амма-всплески
(чрезвычайно мощные в зрывы, вызванные

114 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Планетология

Член группы обеспечения космической экспедиции «Хаябуса-2» переносит возвращаемую капсулу зонда после ее
приземления и извлечения из спускаемого аппарата недалеко от Вумеры (Австралия) в декабре 2020 г.

JAXA VIA AP PHOTO слиянием нейтронных звезд или черных дыр), неки й неотврати м ы й п роцесс, которы й помог
когда-то предлагались в качестве возможной бы объяснить, как формирование планет на-
причины, но теперь это представляется не- чинается вокруг практически любой звезды.
пра вдоподобным из-за огромны х расстояний. А если нет, то неужели они менее важны для
Тем не менее остается все еще множество мо- этого процесса, чем считалось ранее?
делей — ситуация, осложняемая тем фак-
том, что теория образования планет вообще «Сегодня я дела ю ста вк у на столкновения, —
не предсказывает хондры. «Мы можем описать говорит планетолог Юджин Цян (Eugene Chi-
историю формирования планет без включе- ang) из Калифорнийского университета в Берк-
ния в нее какого-либо процесса, ведущего к об- ли. — И, если говорить совсем откровенно, это
разованию хондр, — говорит Цисла. — Очевид- делает [их] немного менее интересными. Пото-
но, ес ть час ть этой ис тори и, котору ю м ы у п у- му что если вас интересует формирование пла-
скаем из виду». нет, это означает, что хондры — не самые при-
митивные объекты. Это вторичные продукты».
Уточнение того, какая из оставшихся тео-
рий верна, — сложная задача, и споры на этот Как приготовить хондры
сче т мог у т разгоре тьс я не на ш у тк у. «На и л у ч-
ший способ обрести друзей и врагов в области Большинство наших представлений о фор-
метеоритной астрономии — опубликовать еще мировании хондр построены на основе моде-
одну модель образования хондр», — говорит лирования ранней Солнечной системы и про-
Кон нол л и. Ста вка здесь — рол ь, котору ю хон- ведения экспериментов на Земле с целью
дры сыграли в Солнечной системе. Если они воспроизведения различных методов форми-
были среди первых образовавшихся твердых рования. Изучающая метеориты научный ра-
тел, то вокруг молодого Солнца происходил ботник Манчестерского университета Эйми
Смит (Aimee Smith) с коллегами п редставляют

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 115

Планетология

одну из нескольких в мире научных групп, ко- т вердых свидетельств каких-либо столкнове-
торые проводят подобные эксперименты, сме- ний планет вне Солнечной системы», — гово-
шивая химические вещества в порошок так, рит Мэн.
чтобы по составу он был похож на известные
типы хондр. Затем они помещают порошок В будущем, полагаю, астрономы смогут ис-
в печь и нагревают его до чрезвычайно высо- следовать распределение пыли вокруг моло-
кой температуры от нескольких часов до не- дых звезд с помощью изображений с более
скольких дней, а затем охлаждают, чтобы высоким разрешением, что, вероятно, позво-
имитировать различные модели формирова- лит уточнить некоторые модели образования
ния хондр. «Если мы получим хондры, похо- хондр. «Благодаря совершенствованию ме-
жие на естественные, которые мы хорошо из- тодов и телескопов теперь мы можем начать
учили, то лучше поймем, как они образова- наблюдение образования пыли вокруг моло-
лись», — говорит Смит. дых звезд, — рассказывает Ив Маррокки (Yves
Marrocchi), планетолог французского Нацио-
Эксперименты вроде этого проводятся со- нального центра научных исследований. —
вместно с работой по моделированию Солнеч- Возможно, в ближайшем будущем мы сможем
ной системы. «Эти эксперименты просто опре- наблюдать [процесс] формирования хондр».
деляют условия, необходимые для [формиро- Одним из таких телескопов, возможно, ста-
вания] хондр, — объясняет Риан Джонс, один нет долгожданный космический телескоп
из сотрудников Смит. — А модели пытаются «Джеймс Уэбб» NASA, запуск которого запла-
представить сценарии, в которых эти условия нирован на октябрь этого года.
выполняются». Такое моделирование позволя-
ет начать рисовать новую картину самых ран- Ес л и хон д ры бы л и сред и первы х образова в-
них моментов жизни Солнечной системы. шихся около звезд твердых тел, то они, воз-
можно, стали важнейшим катализатором по-
Недавно проведенная работа по измерению следующего формирования планет, в частно-
соотношения изотопов в метеоритах указы- сти скачка от объектов размером с пылинку
вает на то, что на раннем этапе сформирова- к небесным телам размером в километр. «Есть
лись два разных источника хондритов — один стадия, когда для того, чтобы сформировать
во внутренней Солнечной системе и один каменистые родительские тела планет, вам
во внешней, где хондры могли образовывать- необходимы объекты размером от нескольких
ся независимо друг от друга. Эти две различ- метров до километра, — говорит Коннолли. —
ные группы хондритов перемешались после То, что п роисход ит на этой с та д и и, с та новит-
того, как Юпитер, первоначально сформиро- ся действительно важным». И, возможно, хон-
вавшийся более чем в два раза ближе к Солн- дры даже более важны. Согласно одной из мо-
ц у, м и гри рова л в его н ы неш нее положен ие, — делей образования планет — так называемой
идея, названная гипотезой большой миграции «галечной аккреции», — более крупные тела со-
орбиты. Если это действительно так, то у нас бирают к себе мелкую гальку, чтобы в конеч-
есть все основания предположить, что хрони- ном итоге превратиться в планеты. Возможно
ка бурной истории Солнечной системы хра- ли, что эти гладкие камешки — хондры? «Мы
н ит с я в са м и х хон д ра х, и э т о — еще од на п ри- не знаем, они ли это», — говорит Андре Изидо-
чина для того, чтобы уделить им пристальное ро (Andr Izidoro), планетолог из Университета
внимание. Райса. По его словам, для этого, вероятно, тре-
буется «большой кусок астероида». И вот, ока-
С другой стороны, наблюдения иных планет- зывается, мы только что его получили.
ных систем, в частности протопланетных га-
зово-пылевых дисков вокруг молодых звезд, «Одной фразой не ответить»
дают информацию о возможных сценариях
образования хондр. В 2014 г. астрофизик Ху- Первые оценки показали, что «Хаябусе-2» уда-
ань Мэн (Huan Meng), тогда еще аспирант Ари- лось привезти с собой более 5 г вещества асте-
зонского университета, и его коллеги сообщи- роида Рюгу. По словам Сого Татибаны (Shogo
ли о вспышке инфракрасного излучения око- Tachibana), возглавляющего группу анализа
ло звезды NGC-2547 ID8 на расстоянии более образцов Японского агентства аэрокосмиче-
1 тыс. световых лет от Земли — свидетельство ск и х исс ледова н и й (JA X A), э т ого дол ж но быть
возможного столкновения протопланет. Хотя более чем достаточно, чтобы увидеть, присут-
это и не связано непосредственно с образова- ствуют ли там хондры. Он и его группа нача-
нием хондр, наблюдения по крайней мере по- ли изучать образцы в начале этого года, после
казали, что энергичные столкновения подоб- того как их доставили из Австралии в Японию.
ного рода, по всей видимости, действительно Б льшая часть их результатов еще не опубли-
происходят в молодых планетных системах. кована. «Мы не знаем, отличаются ли хондры
«До [нашей] статьи у нас не было прямых Рюгу от типов хондр других хондритов», —

116 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Планетология

говорит Татибана. Рюгу, по-видимому, напо- должен вернуться на Землю в сентябре 2023 г.
минает углеродистые хондриты, найденные с недавно собранными образцами другого
на Земле, поэтому большинство экспертов астероида, называемого Бенну, который, как
ожидают, что в образцах хондры будут при- предполагают, богат хондрами. «Будет очень
сутствовать, но на момент написания этой досадно, если мы не обнаружим хондр в его ве-
статьи никто еще не знает, будут ли они похо- ществе, — говорит Коннолли, который также
жи на те, которые уже имеются в коллекциях, входит в состав научной группы экспедиции
и ли ока ж утся непохожими ни на одни из ког- OSIR IS-R Ex. — Я ж д у не дож д усь возмож нос ти
да-либо виденных ранее. на йти ка к извес тные м не хон дры, та к и неиз-
вестные».
Возможно, образцы «Хаябусы-2» вообще
не содержат хондр. «Я думаю, это будет шоком Если ученым когда-либо удастся оконча-
для сообщества, занимающегося изучени- тельно установить, как образовались хондры,
ем хондр», — считает Хербст. «Если хондр нет это, возможно, станет большим шагом вперед
и будет выглядеть так, как будто хондр в них к выяснению того, были ли они критически
никогда не и было, то, возможно, образова- важным элементом для последующего фор-
ние хондр — не такой уж и повсеместный про- мирования Земли и других небольших планет
цесс», — объясняет Расселл. нашего Солнца. Если, конечно, предположить,
что история их формирования, которую удаст-
Полученные ранее данные со спускаемо- ся раскрыть в конечном итоге, сравнительно
го модуля, получившего название «Мобиль- проста. Некоторые эксперты, однако, подозре-
ный разведчик на поверхности астероидов» вают, что простых решений найти не удастся,
(MASCOT ), который опустился с «Хаябусы-2» отчасти потом у, что верны несколько теорий.
на Рюгу в октябре 2018 г., уже заинтригова- «Я думаю, что ответить на этот вопрос одной
ли ученых. Изображения с посадочного моду- фразой нельзя, — говорит планетолог Сара
ля показали множество белых отметин на по- Стюарт (Sarah Stewart) из Калифорнийско-
верхности, которые могут быть белыми вклю- го университета в Дейвисе. — Вероятно, было
чениями, но также и хондрами. «Мы были много капель, которые создавались различ-
удивлены, что действительно увидели [эти от- ными способами». Расселл соглашается: «Моя
метины] и что их было так много», — говорит любимая теория состоит в том, что правы все.
Ральф Яуманн (Ralf Jaumann), руководитель Все эти процессы происходили где-то в Сол-
научной группы MASCOT в Немецком аэрокос- нечной системе. Были ударные волны, были
мическом центре (DLR), космическом агент- столкновения, были головные скачки уплот-
стве Германии. Только химические исследова- нения, были молнии. Я думаю, все это было
ния образцов, проведенные на Земле, покажут и все вело к образованию объектов, похожих
природу этих отметин. на х ондры».

Если в образцах «Хаябусы-2» есть хондры Это может означать, что Вуд был на пра-
и если они аналогичны хондрам, которые спе- вильном пути, когда сделал свое печально из-
циалисты уже изучили, можно будет точно вестное, завершившее его карьеру заявле-
определить место, время и, возможно, даже ние о тщетности: ес ли почти ка жда я и дея об-
условия, в которых они образовались. Одна- разования хондр отражает процесс, который
ко если образцы содержат новые типы хондр, действительно наличествовал в ранней исто-
это, возможно, позволит по-новому взглянуть рии Солнечной системы, то, возможно, меж-
на более сложную проблему происхождения ду ними нет существенного различия. Но та-
Солнечной системы. Ученые, такие как Кон- кая возможность не заставит новые поколения
нолли, приветствовали бы такой сценарий. «Я прекратить попытки — и они продолжат дело
очень надеюсь, что нас ждут несколько сюр- своих предшественников. «Если бы мне при-
призов и мы найдем объекты, которых не ожи- шлось начать все заново, я попытался бы сде-
дали», — говорит он. И даже если хондр там лать то же самое», — говорит Вуд. А что каса-
нет, это может просто означать, что благода- ется тех, кто пойдет по его стопам? «Я поже-
ря теплу, выделявшемуся в результате радио- лаю им удачи».
активного распада, столкновений и по другим
причинам, лед превратился в воду, которая Перевод: А.П. Кузнецов
давно стерла свидетельства существования
хондр, аналогично тому, как это случилось ИЗ НАШИХ АРХИВОВ
с CI-хондритами, найденными на Земле.
Chondrites and Chondrules. John A. Wood; October 1963.
«Хаябуса-2» — не единственная космиче-
ска я экспед иц ия по пол у чению образцов с да-
рами из космоса, которых ждут ученые-хон-
дрологи. Космический зонд NASA OSIRIS-REx

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 117

Археология

118 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Археология

Древний мегаполис Чатал‑Хююк
в Турции на протяжении
десятилетий был центром
археологических исследований

w w w.sci-r u.org ИсдтоомкиаАРХЕОЛОГИЯ

Город возрастом в 9 тыс. лет раскрывает секреты
того, какой была наша жизнь на заре оседлости

Аннали Ньюиц

[05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 119

Археология

ОБ АВТОРЕ

Аннали Ньюиц (Annalee Newitz) — журналистка и писательница, живет
в Ирвайне, штат Калифорния. Последняя вышедшая книга — «Четыре
затерянных города: тайная история эпохи урбанизации» (Four Lost
Cities: A Secret History of the Urban Age, 2021).

лато Конья (Ликаонска я ра внина) в центра льной Т у рции —
обширная возвышенная равнина, покрытая небольшими
фермами и пыльными полями, театрально обрамленная
горными цепями, отбрасывающими пурпурные тени. Но-
чью в предгорьях можно увидеть далекие огни города, мер-
цающие, словно миражи. За последние 9 тыс. лет эта карти-
на не сильно изменилась, и путешественнику из 7000 г. до н.э. эта освещенная ли-
ния горизонта, испещренная городскими огнями, покажется знакомой. Дело в том,
что Ликаонская равнина — одна из колыбелей городской жизни.

За тысячелетия до возникновения юго-восточнее В отличие от более поздних городов в Чатал-Хюю-

месопотамских городов здесь процветал протого- ке не было ни значительных памятников, ни рын-

род Чатал-Хююк (тур. atalh y k — «вилообраз- ков. Скорее он представлял собой дюжину сельско-

ный холм»). Занимая более 14 га земли с населени- хозяйственных деревень, которые выросли вместе,

ем около 8 тыс. человек, он был мегаполисом своего образовав то, что некоторые исследователи назы-

времени. Люди жили здесь постоянно на протяже- вают «мегаполисом». Тысячи домов из сырцового

нии 2 тыс. лет вплоть до 5000-х гг. до н.э., когда го- кирпича строились очень близко друг к другу, ча-

родское население медленно пошло на убыль. В пе- сто вплотную. Вход располагался на крыше, а при-

риод же расцвета костры многочисленных ночных вычные дороги и тротуары, по всей вероятности,

празднеств Чатал-Хююка были бы видны далеко проходили прямо по крышам домов. Здесь же были

на равнинах. разбиты и небольшие фермерские участки. Чем бы

ни занимались жители Чатал-Хююка, от по-

Б О Л ГА Р И Я Черное море РОССИЯ чинки одежды или строительства до при-
ГРУЗИЯ готовления еды или создания украшений,
б льшую часть времени они проводили
Стамбул PRECEDING PAGES: JASON QUINLAN; Map by Mapping Specialists
Самсун Трабзон Карс либо в четырех стенах, либо — в теплые ме-
АРМЕНИЯ сяцы года — на крышах своих домов.
Бурса Эрзинджан
Анкара ТУРЦИЯ Все это стало полной неожиданностью
для археологов, начавших раскопки в Ча-
Ликаонская равнина ИРАН тал-Хююке в первой половине 1960-х гг.
(плато Конья) Основываясь на исследованиях дру-
Измир Батман гих древних городов, они рассчитыва-
ли найти рынки, святыни, предметы ро-
Чатал‑Хююк Адана Газиантеп
Анталья

КИПР СИРИЯ ИРАК скоши, религиозные артефакты. Вместо
этого они обнаружили элементы домаш-
Средиземное море него декора, посуды и предметов, связан-

ных больше с домашним хозяйством, чем

120 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Археология

с религией. Несоответствие между ожиданиями хотели сохранить оригинальные картины нетро-
и реальностью не одно десятилетие приводило нутыми. Некоторые из этих росписей представ-
в замешательство исследователей Чатал- Хююка. ляют собой абстрактные узоры в виде завитков
Чтобы понять, что все это значит, и собрать вое- или зигзагов — древний эквивалент обоев. Другие
дино свидетельства жизни людей, переходящих изображают сцены с участием диких ж ивотных
от кочевого существования к оседлому, понадобил-
ся новый тип археолога.

JASON QUINLAN (1, 2); LAURA DI BIASE Alamy Stock Photo (3) Дом Дидоны 1

В 2000 г. археолог Рут Трингем (Ruth Tringham) 2
из Калифорнийского университета в Беркли при-
ехала в Чатал-Хююк, чтобы посетить дом, который 3
не видел света в течение тысяч лет. Внутри она об-
наружила останки женщины, похороненной под Большинство домов в Чатал-Хююке были украшены
платформой, на которой размещалась кровать. костями животных, такими как черепа быков (1). Стены
Трингем дала ей прозвище Дидона и каждое лето покрывали изысканные росписи (2). Воссозданный интерьер
в течение следующих нескольких лет возвраща- типичного дома показывает, как под одной крышей
лась с гру п пой у чен ы х д л я п роведен и я исс ледова- уживались предметы религиозного культа и домашнего
ний и раскопок в этом доме. Группа проанализиро- обихода (3).
вала все — от найденных внутри костей и фигурок
животных до множества слоев алебастрового по-
крытия на стенах.

Это был дом, в котором все было сделано бук-
вально с нуля. Современному человеку трудно
представить себе объемы и интенсивность тру-
да, необходимого для поддержания оседлой жизни
во времена Дидоны. Если вы хотели приготовить
ужин, вы выращивали или добывали еду, строили
собственную печь, изготавливали инструменты
для приготовления пищи (такие как обсидиановые
ножи, глиняные горшки) и лишь затем могли гото-
вить. Люди сами делали кирпичи из глины, строи-
ли дома, ткали циновки из тростника и шили себе
одежду (то есть сами делали иглы, нитки и ткани).

Подобный ручной труд находил отражение
и в нематериальных сторонах жизни. Обитате-
ли этого древнего города хоронили своих близ-
ких прямо в доме, под полом, возможно, чтобы дер-
жать их поближе, а их черепа благоговейно покры-
вали алебастром и краской. Похожие черепа были
найдены и в других местах, относящихся к эпохе
неолита (период от 12 тыс. до 6,5 тыс. лет до н.э.),
в регионе, известном как Плодородный полумесяц
(дельта Нила, низины Тигра и Евфрата). Есть осно-
ва н и я сч итать, что в те д ревн ие времена бы ло до-
вольно распространено почитать память мертвых,
воссоздавая их лица при помощи своеобразных по-
смертных масок из алебастра, наложенного на че-
репа. В Чатал-Хююке, по всей вероятности, эти че-
репа могли переносить из дома в дом и хоронить
позднее. Исследователи часто находят несколько
черепов, захороненных рядом с одним телом. Мож-
но предположить, что эти ритуалы связывали род-
ственников с их домами на протяжении несколь-
ких поколений.

На внутренних стенах домов археологи обнару-
жили искусно сделанные рисунки, которые обнов-
лялись каждый год, словно поколения жителей

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 121

Археология

12

и охотников. Есть даже не-

которые росписи, кото-

рые, по всей вероятности,

проливают свет на сущ-

ность обряда похорон: в од-

ном доме исследователи

нашли настенную роспись

с обезглавленными тела-

ми в окружении стервят-

ников. Создается впечатле-

ние, будто души людей уно-

сят птицы.

Дома украшали и костя-

ми животных. Практиче-

ски в каждом жилище был

свой настенный «букра-

ний» — череп быка, покры-

тый алебастром и выкра- 3 4

шенный в темно-красный

цвет, чьи острые рога были Дом был не только жилищем, местом отдыха, но и пространством для работы
направлены внутрь комна- и обрядов. Обнаруженные под полом скелеты свидетельствуют о религиозной
ты. В глиняные кирпичи, составляющей в концепции дома (1). Глиняные шары (2), возможно, помогали
разогреть пищу или согреть людей. Глиняные горшки (3) и обсидиановые ножи (4)
из которых строились сте- свидетельствуют о приготовлении пищи.
ны, также нередко вклю-

чались когти и зубы животных — подобно этому Археолог Стэнфордского университета Иэн Ход-

люди и сегодня кладут счастливую монетку в фун- дер (Ian Hodder), руководивший раскопками в Чатал-

дамент будущего дома. Хююке до 2018 г., поддержал точку зрения Трингем.

В 1960-х гг. археологи были сбиты с толку, обна- Традиционно работа с археологическими артефак-

ружив эти явно символические, квазирелигиозные тами сводилась к их «краже» с места раскопок (по-

предметы, смешанные с обычным бытовым мусо- рой буквально), последующему изучению и водво-

ром. Один из первых исследователей Джеймс Мел- рению в музей. Ходдер популяризировал идею «кон-

ларт (James Mellaart) считал, что весь город пред- текстной археологии», которая предполагает, что JASON QUINLAN (1, 3, 4); MICHAEL ASHLEY (2)

ставляет собой гигантское таинственное святили- мы должны изучать артефакты не изолированно,

ще. Однако «не стоит видеть в этом нечто излишне а в контексте того места, где они были обнаружены.

таинственное и сложное, — уверена Трингем, — В случае раскопок Чатал-Хююка контекстная архе-

иначе легко впасть в мистику». Мелларт и его кол- ология дала таким исследователям, как Трингем,

леги ожидали найти религиозные артефакты в ве- подсказку в ответе на вопрос, как священные пред-

личественных храмах, а не на кухнях людей. Трин- меты попали в жилые помещения. По сути, ответ за-

гем же всегда предпочитала, чтобы свидетельства ключался в том, что ритуальные пространства соз-

говорили сами за себя, без предубеждений. давались людьми прямо в своих домах.

122 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Археология

В отличие от более поздних городов, где суще- липидов и белков на грязных зубах людей с моле-
ствовало четкое разделение между местами для кулярными структурами известных животных
обрядов, работы и повседневной жизни, в Чатал- и растений.
Хююке все это было объединено буквально под од-
ной крышей. Здесь каждый дом представлял со- Этот доклад вдохновил Розеншток. Она изучила
бой сочета ние хра ма, мастерской и спа льни. Ход- несколько фрагментов глиняной чаши из Чатал-
дер считает, что появление этих многоцелевых Хююка, на внутренней стороне которых был об-
помещений представляет собой ключевой этап наружен тонкий слой кальцита, напоминавшего,
в процессе одомашнивания человека, в его перехо- по ее словам, «известковый налет в современных
де от кочевого к оседлому образу жизни. Сначала чайниках». Она убедила Хенди исследовать эти
дома были просто местом для сна и работы. Но со фрагменты на предмет молекул, которые позволи-
временем, по словам Ходдера, люди психологиче- ли бы определить блюда из меню эпохи неолита.
ски запутались в своей земле и из кучки ферме-
ров Ликаонской равнины превратились в «чата- Первые результаты исс ледова ний оказа лись обе-
листов». Город стал частью их самобытности, а ме- скураживающими и показали совпадение образцов
сто жительства обрело духовное значение. Четыре с экзотическими аквариумными рыбками и цвета-
стены с крышей перестали быть лишь местом, где ми лотоса (вероятно, из-за загрязнения образцов
можно согреться или укрыться от непогоды, и ста- современными молекулами). К счастью, дальней-
ли домом. Несмотря на то что в более поздних го- шие исследования обнаружили куда более реаль-
родах возникло разделение пространства на ме- ные молекулярные соответствия с продуктами пи-
ста для проведения обрядов, работы и домашней тания. Розеншток, Хенди и их коллеги нашли следы
жизни, и дея города-дома (а не просто места отды- гороха, пшеницы, ячменя, а также коз, овец, круп-
ха) продолжала существовать. ного рогатого скота и даже некоторых видов оле-
ней. Но самым интересным открытием стало моло-
Суп быстрого приготовления в неолите ко, ведь речь шла об историческом периоде, когда
у большинства людей еще не возникла генетиче-
Чатал-Хююк показывает, на что была похожа по- ская мутация, позволяющая усваивать молочные
вседневная жизнь в те времена, когда «дом» был ра- продукты во взрослом возрасте. Найденные в Ча-
дикально новой идеей. Чтобы сохранить свои дома тал-Хююке следы молока стали одними из самых
и семьи, жителям города приходилось много ра- старых из когда-либо обнаруженных. Это не озна-
ботать, но б льшую часть времени они тратили чает, что жители Чата л-Х ююка болели та к же, ка к
на приобретение и приготовление еды. Мы знаем, современные люди, не переносящие лактозу. Не-
что они были земледельцами и животноводами, давние исследования показывают, что микробиом
пасли стада на плодородной Ликаонской равнине, кишечника (все микроорганизмы, живущие в на-
что обеспечивало их стабильным продовольстви- шем кишечнике) может помочь нам переваривать
ем, необходимым для круглогодичного прожива- молоко. Вероятно, исследователям глиняной ча ши
н и я в городск и х дома х. Он и изго та в л и ва л и са м ые из Чатал-Хююка просто удалось зафиксировать мо-
разные кухонные принадлежности — от ножей для мент, когда взрослые люди начали готовить пищу
разделки мяса до суповых тарелок. Сегодня благо- с использованием молока. В течение следующих
даря высокотехнологичному анализу их глиняных тысяч лет м ута ция, помога юща я взрослым людям
горшков мы знаем, что они ели. переваривать молочные продукты, распространи-
лась по Европе и на Ближнем Востоке.
«Это было похоже на детектив», — так археолог
Ева Розеншток (Eva Rosenstock) со смехом описы- По мнению Розеншток, эти остатки молока так-
вает, как она и ее коллега Джессика Хенди (Jessica же свидетельствуют о древней стратегии эконо-
Hendy) использовали методы криминалисти- мии труда. В эпоху неолита молочные продук-
ки для извлечения контрольных молекул древ- ты были сезонными. Животные рожали весной,
ней пищи, прилипшей к внутренней части по- а к зиме молоко у них пропадало. Чтобы наслаж-
суды. Розеншток — научный сотрудник Центра даться молоком круглый год, в разных странах
Эйнштейна Chronoi в Берлине, занимающаяся из- мира начали изобретать сыр и другие кисломолоч-
учением продуктов питания и здоровья в эпоху не- ные продукты, которые можно хранить долгое вре-
олита. Она познакомилась с Хенди несколько лет мя. В Т у рции и близлежа щи х региона х поп улярно-
назад на конференции, где та делала доклад об ис- стью пользуется блюдо из сухого кислого молока,
следованиях отложений кальция на зубной эма- известное ка к «к у ру т» и ли «ка шк», часто имеющее
ли, по которым можно определить, что ели люди форму небольших шариков, иногда растертое в по-
в Средние века. Внутри этого кальция оказались рошок; для придания вкуса молоко можно также
следы липидов и белков, имеющихся во всех жи- ферментировать вместе с измельченными злака-
вых существах, включая тех, которые мы едим. ми. Жители Чатал-Хююка могли готовить подоб-
Хенди удалось идентифицировать средневековые ное блюдо. «Очень удобная вещь, не портится в те-
продукты, сравнивая молекулярные с труктуры чен ие м ноги х ле т, — говорит Розен шт ок. — Брось-
те несколько шариков курута в кипящую воду,

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 123

Археология

и получится суп быстрого приготовления!». Иде- эти х гл и н я н ы х шаров и сде ла ла нескол ько уд и ви-
альное горячее блюдо в холодный зимний день, тельны х открытий. Хотя она не может полностью
когда никто не хочет выходить на улицу, на свою исключить их использование в процессе приго-
ферму или на охоту. товления тушеных блюд, этот вариант кажет-
ся ей крайне маловероятным: во-первых, шары
Тайна глиняного шара были слишком большими, во-вторых, они неиз-
бежно испортили бы еду кусочками глины и зем-
В арсенале ремесленников Чатал-Хююка были ли. Она также отвергает возможность того, что эти
и другие приемы для экономии труда. Примерно шары использовались как оружие. «Они отлича-
8,5 тыс. лет наза д, несколько столетий сп устя по- ются от снарядов для пращи, — говорит исследо-
сле основания города, была изобретена керамика, ватель. — Они меньше и имеют, как правило, дру-
появились первые изделия из обожженной глины. гую форму».
Для поваров эпохи неолита это было столь же ре-
волюционное открытие, как для самых нетерпе- Ее теория заключается в том, что эти шары слу-
ливы х и голодны х — изобретение микроволновы х жили обогревателями. В некоторых случаях ими
печей в 1970-х гг. До появления керамики приго- выстилали дно домашних печей, чтобы дольше со-
товление пищи было исключительно трудоемким хранять тепло. Они могли быть и аналогом «тер-
процессом. Антрополог из Массачусетского уни- моподносов» каменного века: нагретые шары на-
верситета в Амхерсте Соня Аталай (Sonya Atalay) крывались тростниковыми циновками, а сверху
доказа ла, что т у шен ые бл юда той эпох и готови л и выкладывалась еда. «На Ликаонской равнине зи-
в водонеп рон и цаем ы х п ле т ен ы х корзи на х. Ну ж но мой очень холодно, а эти шары можно нагреть
было налить в такую корзину воду, положить ин- и использовать как грелку: например, обернуть их
гредиенты и бросить специальные заранее рас- льняной тканью и положить в постель, — объяс-
каленные камни или глиняные шары. Когда эти няет Беннисон-Чапман. — Люди работали на кры-
шары остывали, их вынимали и заменяли новы- шах домов, в полях, и могли класть нагретые шары
ми. Вне всяки х сомнений, это бы л утомительный в карманы, пока были на улице. Это могло бы объ-
и трудоемкий процесс, за верша вший долгий день яснить, почему их так часто повторно нагревали».
сбора и добычи еды и воды.
Изготовление этих многофункциональных ша-
Эту картину «предкерамической» кухни Аталай ров бы ло дос тат оч но т рудоем к и м. «На шара х ос та-
основывает на двух источниках. Во-первых, подоб- лось множество отпечатков, их создатели долго
ные методы приготовления пищи входят в кули- разминали их руками» — говорит Беннисон-Чап-
нарные традиции некоторых современных куль- ман. Возможно, из-за того, что на их изготовление
тур. Во-вторых, во время раскопок в Чатал-Хююке уходило много времени, шары использовались раз
было найдено огромное количество больших гли- за разом, снова и снова нагревались на огне, пока
няных шаров размером с грейпфрут, покрытых не трескались. Среди найденных в Чатал-Хююке
следами воздействия огня. В некоторых домах их шаров целых оказалось очень мало. Некоторые пе-
сотнями находят в очагах и вокруг них. Аталай рерабатывались и использовались для создания
казалось очевидным, что эти глиняные шары ис- глиняных кирпичей или просто помещались в ще-
пользуются для приготовления пищи. ля х и межд у стена ми, возможно, д ля л у чшей тер-
моизоляции.
После «керамической революции» в Чатал-Хююке
производство плетеных корзин и глиняных шаров Глиняные шары играли и другую важную роль
для приготовления пищи пошло на спад. Керами- в древнем городе. Помимо больших «шаров-обо-
ческие горшки оказались достаточно термостой- гревателей» мастера создавали и миниатюрные
кими, их можно было разместить прямо над огнем, шарики, которые иногда украшали точками или
чтобы тушить мясо в течение долгого времени. даже узорами. По мнению некоторых археологов,
Должно быть, именно такими были первые при- эти мини-шары или жетоны можно считать самы-
знаки роскоши: возможность готовить еду, не жон- ми ранними образцами «счетной системы», соз-
глируя постоянно горячими глиняными шарами. да нной в Чата л-Х ююке, они предназнача лись д ля
ведения записей или подсчета ресурсов. Однако
В этой истории есть только она загвоздка. Когда Беннисон-Чапман предостерегает от поспешных
ученые проанализировали глиняные шары на на- выводов и говорит, что жетоны не предназнача-
личие липидов и белков, подобных тем, которые лись д ля подсчета. Вероятнее, они с л у жи ли игро-
были обнаружены на глиняной чаше Евой Розен- выми элементами, гирями, ритуальными пред-
шток, они ничего не обнаружили. метами или же просто украшением. Тем не менее
эти маленькие шарики показывают, что домашняя
Шары, безусловно, нагревались и явно использо- жизнь не сводилась к приготовлению пищи и под-
вались на кухне, но при этом никогда не контакти- держанию комфорта. В итоге эти шарики из Ча-
ровали с пищей. Так для чего они были нужны? тал-Хююка привели к изобретению счета и пись-
менной речи.
Люси Беннисон-Чапман (Lucy Bennison-Chap-
man), исследовательница из Лейденского универ-
ситета в Нидерла нда х, потрати ла годы на а на лиз

124 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Археология

Нет места лучше дома одна из причин, по которой моги лы в Чата л-Х юю-
ке устроены прямо в домах. «Захоронение — осо-
Неолит стал для человечества эпохой перемен, бое место для семьи и близких людей», — утверж-
и скорость их все нарастала. Особенно когда дело дае т А л лен, под черк и ва я и дею дома ка к не тол ько
дошло до определения того, что значит «быть физического, но и эмоционального пространства.
дома». Примерно 12 тыс. лет назад лишь немно-
гие люди жили в сельскохозяйственных поселе- В поисках и описании продуктов, употребляе-
ниях круглый год. Большинство из них были ко- мых в пищу в Чатал-Хююке, Розеншток не поки-
чевниками или полукочевниками. Объединяясь дала одна мысль: твердое убеждение в том, что
в небольшие группы, эти охотники-собиратели рано или поздно она и ее коллеги найдут доказа-
переходили с участка на участок в соответствии тельства существования пива в рационе древних
с сезонными изменениями и доступностью пищи. людей. Отчасти это связано с тем, что археоло-
Когда же люди начали строить долговечные дома ги обнаружили свидетельства производства пива
и формировать более крупные поселения, им при- в д ру ги х неол ити ческ и х к ул ьт у ра х по всем у м и ру.
шлось искать новые способы сосуществования Но помимо этого в Чатал-Хююке археологи наш-
в одном месте, бок о бок с соседями. ли много свидетельств своего рода веселого образа
жизни. «У них было невероятное количество гли-
Добиваться каких-то результатов стало возмож- няной посуды, они лепили ее и выбрасывали, как
но, лишь действуя сообща, разделяя друг с другом сумасшедшие. Кажется, что они ели и разбивали
изнурительный труд и радости общения. В 2015 г. горшки, ели и разбивали, — говорит она. — А еще
Джон Аллен (John Allen), антрополог из Индиан- выкидывали кости, на которых еще оставалось
ского университета в Блумингтоне, выпустил кни- мясо, так, как если бы они пировали и выпивали».
гу «Дом: как среда обитания сделала нас людьми»
(Home: How Habitat Made Us Human). Автор пишет: Строительство города — не только работа,
«Дом — это пространство, к которому вы испыты- но и праздники, и веселье. Возможно, на заре го-
ваете эмоциональную привязанность, становящу- родской жизни работа и праздники были двумя
юся результатом привычного использования», — сторонами одной медали, тем, что связывало нас
и добавляет, что люди строят дома, создавая ас- в одном месте, которое мы называем домом.
социативную связь между своим сообществом
и конкретным местом. Возможно, в этом кроется Перевод: Д.С. Хованский

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 125

Энергетика

КАКЭНЕРГЕТИКА
ВЕРНО

ИСПОЛЬЗОВАТЬ
ПРИРОДНЫЙ

ГАЗ

Масштабная инфраструктура газовой
отрасли может стать препятствием
для декарбонизации энергосистемы,
но не обязательно — и вот почему

Майкл Уэббер

126 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Энергетика

Illustration by David Plunkert

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 127

Энергетика

ОБ АВТОРЕ

Майкл Уэббер (Michael E. Webber) — профессор Техасского университета
в Остине, специалист по энергетическим ресурсам и руководитель Webber Energy
Group. Занимает должность главного специалиста по науке и технике в ENGIE,
глобальной энергетической и инфраструктурной фирме в Париже, управляющей
величайшей в мире независимой электрической компанией, а также крупными
сетями поставки природного газа.

середине десятых годов XX в. стало общепринятым считать, что
природный газ станет топливом, позволяющим перейти к безугле-
родному будущему, когда солнечные, ветровые и другие техноло-
гии использования возобновляемой энергии обеспечат становле-
ние всей нашей энергетики без выбросов углекислого газа, которые
могут усугубить отрицательные последствия изменения климата.
Но если природный газ действительно может быть мостом к обнов-
лению, то это не входит в долгосрочные планы. И если мы действи-
тельно построим такой мост, то, скорее всего, застрянем на нем.

За последние 15 лет в США потребление природ- Инфраструктура использования природно-
ного газа выросло на треть. На газ приходится го газа, располагаясь в основном под землей,
32% общего потребления энергии, и в настоящее сра вн ите л ьно ма ло под вержена сбоя м. В СШ А
время он служит крупнейшим источником элек- около 5 млн км газопроводов проходят почти
тричества в стране, в значительной степени вы- под каждым крупным городом 48 штатов. По-
теснив углесжигающие электростанции. При- сле дополнительного учета всех компрессоров,
родный газ, прежде всего метан, горит намного топливных танков и каверн-газохранилищ
чище, чем у голь, и обеспечивает удобн у ю за ме- стоимость инфраструктуры возрастает до не-
ну различным ветряным и солнечным электро- скольких триллионов долларов. Сами элек-
станциям. Все это кажется многообещающим, тростанции прибавят к стоимости еще сотни
если не считать того, что при сжигании природ- миллиардов. Почти 70 млн домохозяйств, снаб-
ного газа все же выделяется CO2. Метан из сква- жаемых природным газом, имеют котлы цен-
жин и трубопроводов может просачиваться трального парового отопления, водонагрева-
в атмосферу, усиливая глобальное потепление. тели и варочные панели, добавляющие еще
А когда закроется последняя угольная электро- не менее $100 млрд. Для расчетов в мировых
станция, газовые станции станут самыми гряз- масштабах увеличьте все эти невозвратные за-
ными источниками электроэнергии. траты примерно в пять раз. К том у же газова я
отрасль более тесно, чем любой другой источ-
Чтобы сократить выбросы углекислого газа, ник энергии, переплетается с другими сектора-
страны должны как можно быстрее обезугле- ми народного хозяйства: транспортным, стро-
родить свои энергетические системы. Строи- ительным (здания и сооружения под отопление
тельство новых ветряных и солнечных элек- и приготовление пищи) и промышленным (то-
тростанций происходит быстро и относительно пливная и химическая сырьевая отрасли), что
недорого, а также ускоряет закрытие угольных затрудняет замену газа.
электростанций. Однако выбор лучших мест для
и х работы — прод уваемы х ветром равнин и вы- Замена газовой инфраструктуры до того,
жженных солнцем пустынь — требует устрой- как закончится ее естественный срок служ-
ства значительно расширенной сети переда- бы, повлечет за собой и финансовые потери
чи электричества в крупные города и производ- для нынешних владельцев. Замещающая тех-
ственные комплексы. Многочисленные провода нология может ввергнуть в расходы налого-
и столбы создают опасность во время ураганов, плательщиков на разных уровнях и домовла-
наводнений и пожаров, которые все усиливают- дельцев, которые также выразят несогласие.
ся в ходе изменения климата, и поселок за посел- Большее количество электроэнергии не по-
ком выступают против планов расширения та- кроет потребность в жидком топливе, сжи-
ких сетей: «Только не на моем участке». гаемом в грузовиках, кораблях и самолетах,

128 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Энергетика

Зависимость: в США потребляют большое количество природного газа

В США природный газ составляет 32% в структуре потребле- приготовления пищи, а также выработки электроэнергии. При
ния энергии, уступая только нефти, и 31% в выработке элек- сжигании природного газа выделяется углекислый газ, а из га-
троэнергии, превышая любой другой источник. Газ также зовых скважин и трубопроводов может происходить утечка
глубоко интегрирован в производственный, коммерческий метана, который подогревает атмосферу, поэтому декарбо-
и коммунальный секторы экономики, используется для про- низация системы и предотвращение утечек имеют решающее
мышленного теплоснабжения, как сырье в химической про- значение в ограничении влияния на климат.
мышленности, для отопления помещений и нагрева воды,

Энергетика США, 2019 г.

37% Нефть 70% 91% Транспорт 37%

24% 34% Промышленность 35%
40%
32% Природный газ 33%

16% 12% 16%
11% 44% Коммунальное 12%
41% хозяйство
36% 39% Торговля
49%
11% Возобновляемая 22%
энергия 56%

11% Уголь 90%

8% Атомная энергия 100% Процент участия
секторов

Процент участия источников 35%
Проданная
Источник или вид энергии электроэнергия Потребление

65%
Потери энергии
на производстве
и перекачке

Выработка электроэнергии

SOURCE: “U.S. ENERGY CONSUMPTION BY SOURCE AND SECTOR, 2019,” BY U.S. ENERGY или в интенсивном н агреве на сталелитейных страны должно стать повышение энергоэф-
INFORMATION ADMINISTRATION (data); Graphics by Datalands and Jen Christiansen и других промышленных предприятиях и не- фективности и рациональное использова-
фтеперегонных заводах, производящих ме- ние ресурсов, снижающее потребление. Вто-
таллы, цемент, стекло, различные виды топли- рой шаг — перевести на электричество от воз-
ва, химикаты и т.д. обновляемых источников энергии как можно
больше автомобилей, отопительных приборов,
Если мы сможем очистить выбросы в системе водонагревателей и варочных панелей. В то же
использования природного газа, то она способ- время необходимо устранить утечку газа в ин-
на стать частью будущего с нулевым балансом фраструктуре, а также как можно больше ис-
эмиссии углерода. Существует технология из- пользовать низкоуглеродные заменители при-
влечения CO2 или преобразования газа, когда родного газа, как то: биогаз, водород и синте-
баланс выхода и поступления CO2 равен нулю зирова нный ме та н, и ли процесс, называемый
или близок к нулевому значению. пиролизом, на выходе трубопровода природно-
го газа, чтобы удалять CO2.
Первым шагом по генеральному плану декар-
бонизации энергетической и нфраструктуры

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 129

Энергетика

Сторонники экологически чистой энергии и сжигает его, вырабатывая электроэнергию,
справедливо опасаются, что любые инвестиции достаточную для нужд 4–6 тыс. домов. На од-
в газовую инфраструктуру создают эффект бло- ной из городских очистных станций функ-
кировки. Предполагаемый срок службы каждой ционируют биогазовые реакторы емкостью
новой электростанции, трубопровода или газо- 7570,82 м2 каждый; микробы преобразуют
хранилища составляет от 25 до 80 лет, поэтому сточные воды в биогаз, служащий топливом
каждый компонент может стать западней, со- местным генераторам электроэнергии. Кроме
храняя большие выбросы, или замороженным того, образуется побочный твердый продукт,
активом. Но мы можем решить проблему блоки- получивший название Dillo Dirt. На ощупь и по
ровки, замещая природный газ низкоуглерод- запаху он напоминает комковатый компост.
ными газовыми аналогами, которые могут по- Городской подрядчик продает его мешками
ступать по существующим трубам, наполнять в мес тн ы х ма гази на х д л я обога щен и я поч вы.
хранилища и электростанции, и при этом мож-
но воспользоваться преимуществом вложенных В настоящее время приблизительно на чет-
средств на триллионы долларов. верти из более чем 2 тыс. свалок США добыва-
ют газ или перерабатывают отходы в биогаз
Са мым Гпаоздсхнодуялщевиымм зсаомдеенрижтеалнеиме мпрCиOр2 одном у с помощью биореакторов. Однако это возмеща-
ет лишь менее 1% от общего объема потребле-
газу считается биометан — метан, получаемый ния природного газа в стране. Биогаз может
из биологических материалов. Микробы внутри с л у жить непосредственным за менителем при-
больших бочек, называемых анаэробными ва- родного газа, но относительная величина полу-
рочными котла ми, перерабатыва ют орга ниче- чаемого объема во всем мире мала. Если ферма,
ское вещество растительных отходов, навоза, свалка или очистная станция не могут свобод-
сточных вод, пищевых отходов и другого мусо- но использовать газ для производства электро-
ра со сва лок, производя мета н. Биогазовые ре- энергии или находятся вдали от газовой сети,
акторы относятся к уже испытанной техноло- биометан, возможно, придется сжижать и пере-
гии, они превращают потоки отходов со свалок возить автотранспортом в другое место, что по-
и отстойников, прилегающих к предприятиям вышает издержки. Тем не менее производство
интенсивного откорма животных, в ценные то- биометана — это коммерчески готовая техноло-
вары, переводя экологические обязательства гия, с помощью которой можно начать декарбо-
в доходы муниципалитетов и фермеров. низацию части газовой системы.

Биометан сейчас используется в Остине, Водород вместо метана
штат Техас. Компания Waste Management, ра-
ботая на одной из городских свалок, собира- Природный газ можно также заменить водоро-
ет биометан из 128 скважин на своем участке дом. В турбинах можно сжигать водород, питая
электросети, а в большегрузных а втомобилях

Способы декарбонизации системы газоснабжения 1 Замена природного газа биометаном

Чтобы уменьшить выбросы CиOз2 при сжигании природного отходы — с образованием метана, водяного пара и некото-
газа, состоящего в основном метана, в трубопроводе его рлеонгонокгоолиисчпеостлвьазоCвOа2н, последний улавливается для промыш-
можно заменить биометаном. Микробы внутри больших ия или подземного хранения. Если бы
биогазовых котлов расщепляют органические вещества — органический материал разложился естественным путем, CO2
растительные отходы, навоз, сточные воды или пищевые и метан попали бы в атмосферу.

Добавить бактерии к органическому веществу для образования двуокиси углерода (CO2), воды (H2O) и метана (CH4)

Удерживание остаточного углекислого газа Биометан замещает природный
газ в трубопроводе
130 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Энергетика

2 Замена природного газа водородом сырья. Сжигание водорода происходит без выделения
углерода. Для транспортировки газа, содержащего более
Природный газ в трубопроводе можно частично или полно- 20% водорода, потребуются специальные сплавы для изго-
стью заменить водородом. Можно сжигать его на электро- товления труб. Ниже описано несколько источников полу-
станциях и в большегрузных транспортных средствах, за- чения водорода.
правлять им топливные элементы автомобилей, жилых домов
и зданий или использовать его в качестве промышленного

ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ ГАЗА
Когда вода под землей контактирует с железосодержащими породами, они превращаются в силикаты с выделением водорода. Насосы могут
также закачивать воду вниз для видоизменения горной породы.

Вода (H2O) в природе реагирует с породами, содержащими железо, с образованием силикатов и водорода (H2)

Водород заменяет природный газ
в трубопроводе

ОБРАБОТКА МЕТАНА ПАРОМ С ЗАХВАТОМ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
В результате добавления тепла и воды к метану, идущему из эстковтажприонцые, сосбпрраозуиюзвтосдясвтовдаоврооддоироCдOа2, который может быть захвачен,
а не выпущен. В промышленности уже ш ироко используется для нефтеперерабатывающих и литейных
заводов. А чистая энергия потребуется для выработки тепла.

Добавить тепло к метану (CH4) и пару (H2O), чтобы получить двуокись углерода (CO2) и водород (H2)

Пар и метан дают оксид углерода
(CO), водород и диоксид углерода,
которые затем вновь соединяются
с образованием большего количе-
ства водорода и диоксида углерода.

Водород заменяет природный газ
в трубопроводе

Удерживается остаточный углекислый газ

ЭЛЕКТРОЛИЗ
Электричество, полученное из возобновляемых источников энергии, расщепляет воду, чтобы образовался водород. В данном случае
требуется больше энергии, чем для парового преобразования метана, однако единственный побочный продукт — это кислород, который
выпускается в воздух.

Добавить электричество в воду (H2O) для образования кислорода (O2) и водорода (H2)

w w w.sci-r u.org Водород заменяет природный газ
в трубопроводе

[05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 131

Энергетика

его могут использовать двигатели внутрен- воды к метану, чтобы образовать водород и ди-
него сгорания. В топливных элементах водо- оксид углерода. В процессе электролиза — ис-
род может вырабатывать электричество для пользования электричества для расщепления
автомобилей, жилых домов или учреждений. воды на водород и кислород — тоже можно полу-
Кроме того, водород — это готовый структур- чать газообразный водород. Однако оба процес-
ный элемент многих основных химических ве- са требуют значительного количества энергии.
ществ. Его сжигание или участие в реакциях
в топливных элементах не приводит к образо- Перемещение и хранение газообразного во-
ванию CO2. Протечки водорода дают согрева- дорода представляет собой еще одну проблему.
ющий эффект для атмосферы в несколько раз Ввиду низкой плотности водорода на его пере-
меньше, чем от метана. гонку по трубам затрачивается много энергии
по сравнению с более плотными газами, таки-
Природный водород выделяется из-под земли ми как метан, или жидкостями, такими как
на многих древних платформах Земли (крато- нефть. Неэффективность транспортировки во-
нах) — больших массивах древних горных по- дорода становится очевидной на расстоянии
род, образующих центральные части конти- в несколько сотен километров, когда прокачка
нентов. Ученые натыкались на эти выходы бо- стоит больше переносимой энергии. Кроме того,
лее века. Надо сказать, что нефтяные и газовые водород может сделать хрупкими стальные тру-
компании видели в водороде источник вреда, бы, если только не смягчить условия эксплуата-
когда обнаруживали его наряду с подземными ции или не включить дорогие сплавы.
месторождениями, потому что он может вос-
пламениться и повредить металлический тру- Один из способов решения — присоединить
бопровод. Но сегодня нау чные работники кор- водород, то есть смешать его с метаном в су-
пораций и университетов бурят тестовые во- ществующем газопроводе. Такое смешивание
дородные скважины и запускают многолетние частично очищает систему от CO2 за счет за-
программы поиска водорода под землей. Их мещения водородом части природного газа.
предвидение похоже на то, которое возникло Эксперименты в Великобритании и Фран-
на самых ранних этапах разработки сланце- ции показывают, что смесь из 80% метана
вых пластов: здесь есть огромный ресурс, если и 20% водорода можно эффективно перегонять
инженеры придумают, как применять его де- по трубопроводу природного газа. В рамках
шево и безопасно. исследования, ведущегося в Дюнкерке (Фран-
ция) с середины 2018 г. по март 2020 г., исполь-
Водород можно также вырабатывать. В на- зовали смесь 80–20 для обеспечения топливом
стоящее время б льшая часть промышленно- 100 жилых домов и больничного котла отопле-
го водорода производится паровым преобразо- ния без дополнительного оборудования вдоль
ванием метана — добавлением тепла и горячей трубопровода или в зданиях.

3 Перенос водорода в других химических формах

К «переносчикам» водорода относятся газы или жидкости, труб, а затем соединяют его с водородом для образования
содержащие молекулы водорода, такие как муравьиная кис- носителя, который транспортируется по существующим тру-
блоытаиз(CвHл2еOк2а),тмь ептраинроолд(CнHы3йOHга) зи лиисмжеитгаанть(CеHг4)о. Вместо того что- бсмкооопслрфьоеквруоытд,оазпмнла.ичПверониибеяыгнлоеостжстдоие‑гэламанинисоисссиниуочнваиасзтвкиыиеедм.елCOяе2,твсзяяCтOо2г,онои,зпаот--
CлOяе2,мтыеххниисчтеосчкнииексорве,двсыттвяаг,ирваабюоттаCюOщ2 иизевноаз с образованием
энергии возобнов-
духа или дымовых

Добавить диоксид углерода (CO2) к водороду (H2) для образования воды (H2O) и метана (CH4)

Метан замещает природный газ
в трубопроводе

132 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Энергетика

4 Извлечение углерода в местах потребления при этом остается твердый угольный порошок, который вы-
возится из сборника потребителем или автоперевозчиком,
Углерод может быть изъят из природного газа в конце га- его можно продать в качестве сырья для производства, на-
зопровода, на стороне потребителя, а не в начале, на сто- пример, батарей или удобрений. Метан расщепляют плаз-
роне поставщика. В процессе, называемом пиролизом, про- ма, электрически заряженный газ (как в горящей неоновой
исходит расщепление поступающего метана с выходом вывеске) или тепло.
газообразного водорода, использующегося в отопитель-
ных приборах, плитах или производственных установках,

Добавить плазму или тепло к метану (CH4) для образования твердого углерода (C) и водорода (H2)

Метан из газопровода Остаточный углерод
собирается в твердом виде

Детали оборудования печей и плит, такие как у глерода и уже совместим с существующими
наконечники горелок, могут нуждаться в пере- труба ми, компрессора ми, хра ни лища ми, т у р-
делке или замене при применении смеси с бо- бинами и оборудованием.
лее чем 20-процентным содержанием водо-
рода, потому что, как и чистый водород, сме- Количество демонстрационных проектов
шанный газ горит при других температурах быстро множится. Финская промышленная
и скоростях. Еще одно соображение заключа- строительная компания W rtsil к 2023 г. го-
ется в том, что из-за низкой энергетической товит новое судно Viking Energy, которое бу-
плотности 20-процентного водорода по объему дет использовать аммиак в топливных элемен-
смесь дает на 14% меньше энергии из расчета тах, избегая таким образом выбросов парни-
на 28 дм3, чем природный газ. ковых газов и других загрязняющих веществ,
от которых страдает морское пространство.
Один из способов обойти проблемы затрат Авиакомпания Air France и аэропорт Париж —
и безопасности — перегонять по трубам водо- Шарль де Голль очень заинтересованы в ис-
род в соста ве дру гой х имической формы, с ко- пользовании водорода для снижения выбросов
торой мы у меем обра щатьс я, та кой ка к а мми- CO2 в авиациии. Следует отметить, что носите-
ак, имеющий один атом азота и три атома водо- л и водорода пок а на ход ятс я на ра н ней с та д и и
рода. Молек улы, содержа щие атомы водорода, изучения, поэтому трудно сказать, насколько
известны как его переносчики. Водород преоб- успешными могло бы быть их применение.
разовывается там, где его добывают или про-
изводят, затем он поступает в существующие Электростанции, сжигающие водород, также
трубопроводы и либо используется в этой фор- остаются пока на чертежных досках. В Делте,
ме, либо снова превращается в водород на ме- штат Юта, одна из крупнейших в США уголь-
сте назначения. ных электростанций Intermountain Power Plant
передает электричество за сотни километров
Обычные носители, такие как аммиак, мура- в Лос-Анджелес. Чтобы удовлетворить город-
вьиная кислота и метанол, находятся в жид- ские потребности в возобновляемой и низко-
ком состоянии в условиях, приближенных углеродной энергии на долгий срок, в 2025 г.
к окружающей среде, что облегчает их транс- владельцы электростанций заменят паро-
портировку по сравнению с газообразным во- вые котлы, использующие уголь, турбинами,
дородом. Хотя аммиак — едкое вещество, он которые могут сжигать водород. Они начнут
уже распространен по всему миру как компо- с 30-процентной водородной смеси с природ-
нент удобрений и его можно сжигать без обра- ным газом, а позже перейдут на стопроцент-
зования CO2. Метан может быть выбран как ный водород. Производство водорода будет
наиболее эффективный, потому что он не- осуществляться прямо на местах в процессе
сет четыре атома водорода на каждый атом электролиза с использованием энергии ветра

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 133

Энергетика

и солнца, а хранение — в более чем 100 суще- машин для улавливания газа и его хранения —
ствующих подземных соляных пещерах, каж- разросшихся предприятий, которым также
дая размером с Эмпайр-стейт-билдинг. понадобится много новых земель и электро-
энергии.
На конце трубопровода
Лишенный диоксида углерода газ позволит
Вместо удаления CO2 из природного газа перед нам воспользоваться вложениями на трилли-
его поступлением в трубопровод можно было оны долларов в существующие трубопрово-
бы изымать его в конце трубы, в местах потре- д ы, оборудова н ие и электроп риборы, п ри этом
бления газа. Например, метан можно разде- мы сэкономим огромные суммы денег и годы
лить в месте нахождения потребителя на во- на создание энергетической системы с нуле-
дород и твердый углерод, который выглядит вым выбросом углерода. Нам, конечно, придет-
как тонкодисперсная черная пыль. Такой про- ся устранить дефекты инфраструктуры. Утеч-
цесс, называемый пиролизом метана, эффек- ки можно свести к минимуму, заменив пнев-
тивен и исключает выбросы двуокиси углерода. матическое оборудование электрическими
На каждый килограмм водорода, полученного механизмами на буровых площадках, усовер-
при пиролизе ме та на, пол у чае тс я 3 кг твердо- шенствовав системы автоматического управ-
го углерода вместо 9 кг газа CO2, который выде- ления и контроля труб и резервуаров с помо-
лялся бы при сжигании метана. щью датчиков на беспилотных летательных
аппаратах и роботах и создав инструкции,
Скопления сажи внутри коллектора в печи не позволяющие закрывать глаза на утечки,
или на плите вывозятся раз в месяц или около а также на преднамеренные выпуск или сжи-
того. М ы у же п лати м за вы воз м усора и оч ис т- гание нежелательного газа. Благодаря возник-
ку твердых и жидких отходов коммунальным новению новых обязанностей появятся допол-
службам; мы должны платить и за то, что- нительные рабочие места для сотрудников не-
бы убирать отходы после использования газа. фтегазовой промышленности и станет чище
Надо сказать, что углеродные остатки на са- энергетическая инфраструктура, что, в свою
мом де ле и меют цен нос ть, потом у что и х мож- очеред ь, поможе т сн изить за грязнен ие в насе-
но продавать для использования в качестве ос- ленных пунктах, расположенных рядом с энер-
новного ингредиента в производстве графи- гетическими объектами.
та, резины, покрытий, батарей и химикатов,
а также для улучшения структуры почв в сель- Для обуздания изменения климата надо при-
ском хозяйстве. нять множество решений. Заявление о невоз-
можности участия, например, со стороны ком-
Инженеры изучали пиролиз метана десяти- паний по снабжению природным газом, только
летиями, но использовали его только в неболь- усиливает сопротивление прогрессу. Посколь-
ших демонстрационных проектах. Некоторые ку лишенный CO2 природный газ может до-
приспособления на конце трубопровода надо полнить источники возобновляемой электро-
будет заменить в целях удаления CO2, однако энергии и предоставить нам более быстрый,
не придется строить дорогостоящих водород- дешевый, а также эффективный способ элек-
ных трубопроводов, что значительно упроща- трифи ка ц и и тех с лоев насе лен и я, которые ис-
ет дело. Пиролиз обычного природного газа пытывают с этим трудности, мы не должны
может вывести всю систему на почти нулевой сбрасывать со счетов газ как вариант выбора.
уровень эмиссии углерода. Добавление в атмо- У нас огромная газовая инфраструктура, и мы
сферу метана из биореакторов или в виде про- должны разобраться, что с ней делать. Ее ути-
изведенного из CO2 с использованием возоб- лизация будет происходить медленно, дорого
новляемой электроэнергии могло бы довести и невероятно сложно, однако вместо этого мы
систему до отрицательных показателей высво- могли бы заставить ее работать, чтобы помочь
бождения углерода. создать будущее с низким уровнем выбросов
диоксида углерода.
Любой из этих вариантов декарбонизирован-
ного будущего может быть представлен с уча- Перевод: В.И. Сидорова
стием новых крупных промышленных ком-
плексов или миллионов небольших изменений ИЗ НАШИХ АРХИВОВ
оборудования со стороны потребителей. Надо
сказать, что то же самое сопровождает и дру- Burning Natural Gas. The Editors; June 23, 1888.
гие предложения по ограничению выбросов.
Перевод на электричество каждого обогревате-
ля, плиты и транспортного средства потребует
широкомасштабной замены техники. Планы
непосредственного извлечения CO2 из возду-
ха включают применение миллионов больших

134 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021



Охрана природы

Самка темноспинного альбатроса
по кличке Уиздом (Мудрость), впервые
окольцованная в 1956 г., — старейшая
из всех известных ученым птиц планеты

136 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

ОХРАНА П РИ РОДЫ

ЛЕТ КОЛЬЦЕВАНИЯ ПТИЦ

Богатейший архив данных проливает свет
на тайную жизнь птиц

Кейт Вонг

ел 1902 г. Сотрудник Смитсоновского института Пол
Барч (Paul Bartsch), занимавшийся изучением моллю-
сков, решал важную научную проблему: могут ли пти-
цы переносить на своих ногах из одного водоема в дру-
гой пресноводных улиток? Для выяснения этого во-
проса ученый разработал хитроумный план. Он взял
легкие алюминиевые колечки, на которых были вы-
гравированы текущий год, номер кольца и обратный адрес Смитсоновского инсти-
тута, и надел их на ноги 23 слеткам обыкновенной кваквы, пойманным на берегах
реки Анакостии неподалеку от Вашингтона, округ Колумбия. Затем Барч принялся
ждать известий об окольцованных птицах — где их видели, в какой ситуации и что
с ними сталось.

GREG JODER

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 137

Охрана природы

Пол Барч получил сообщение лишь об одной В 1920 г. в США было образовано федеральное ве-
из 23 окольцованных квакв. Птица была застре- домство по кольцеванию птиц, известное сегодня
лена вскоре после кольцевания, но место ее гибе- как Лаборатория кольцевания птиц Геологической
ли — город Абингдон в штате Мэриленд, в 88,5 км службы США. Эта организация, тесно сотрудни-
к северо-востоку от места кольцевания — указы- чающая с аналогичной канадской службой, осу-
вало на маршрут перемещения кваквы. Довольно ществляет Программу кольцевания североаме-
скромные результаты, но метод, использованный риканских птиц, в распоряжении которой имеет-
для их получения, был поистине революционным: ся более 77 млн архивных документов, связанных
Барч стал первым человеком в Северной Америке, с кольцеванием пернатых, и более 5 млн записей
начавшим систематически кольцевать птиц в на- встреч с окольцованными птицами за последнее
учных целях. столетие. Каждый год работники этой программы
рассылают около 1 млн колец орнитологам-кольце-
На следующий год Барч оснастил кольцами с по- вате л я м в СШ А и К а на де и доба в л я ю т в свои базы
рядковыми номерами еще большее количество данных примерно 100 тыс. новых отчетов о встре-
квакв, а вскоре в разных частях Северной Америки чах с окольцованными пернатыми. Птицы могут
биологи начали кольцевать и птиц других в идов.

Полвека кольцевания Кольцевание. Высота полосок соответ-
ствует количеству птиц каждой группы,
Лаборатория кольцевания птиц курирует все исследования в этой области орнитологии окольцованных в разные годы.
начиная с 1920 г. В 1959 г. многие из хранившихся здесь материалов уничтожил пожар, что Встречи. По вертикальной оси каждого
стимулировало переход к электронному способу документирования информации. По прак- блока показано число птиц, околь-
тическим соображениям большинство реализуемых сегодня исследовательских проектов цованных в определенные сроки
оперируют оцифрованными данными наблюдений за птицами, впервые окольцованными (горизонтальная ось) и позднее вновь
или повторно встреченными после 1960 г. Ниже показаны птицы, чаще всего упоминае- встреченных наблюдателями. Цвет
мые в документах лаборатории — в 70 593 588 отчетах о кольцевании и в 4 134 060 отчетах прямоугольников соответствует числу
о повторных встречах с окольцованными птицами за период с 1960 г. по 2016 г. птиц.

Показаны виды птиц Группы птиц с общим числом кольцеваний менее 500 тыс. 1–4 500–4999
разных групп, наиболее 5–49 5000–49999
часто подвергавшиеся Черношейная Черными столбиками отмечены годы, когда в той 0 50–499 50000+
кольцеванию* поганка или иной группе птиц было проведено больше всего
кольцеваний; в 1960 г. было окольцовано 1546 гагар
и поганок. Окольцованные птицы
4000

Гагары и поганки 1960 1970 1980 1990 2000 2010 0
1980 0
Общее число кольцеваний: 31 945
Общее число встреч: 1586 Этот прямоугольник показывает, 5
что из числа птиц, окольцован-
ных в 1982 г., две были позднее Количество встреч с ранее окольцованными птицами
встречены наблюдателями.
Малый лебедь 4000

Лебеди 1960 1970 1990 2000 2010 0
0
35 614
19 351 5

Для мечения лебедей часто используются такие хоро- 10
шо заметные издалека метки, как «ошейники» и яркие
ярлычки на крыльях, а потому, несмотря на сравни- 15
тельно небольшое число кольцеваний, наблюдатели 16 000
могли видеть каждую из этих птиц по много раз.

8000

Толстоклювая кайра 0
0
Чистиковые 1960 1970 1980 1990 2000 2010

280 816 5
5120 24 000

Практика кольцевания во многом зависит от конкретных 16 000
целей исследований. Локальные особенности этой практики
и определяют эпизодическое появление подобных пиков.

Американская 1960 1970 1980 1990 2000 2010 8000
лысуха
0
Цапли, ибисы и другие околоводные птицы 0
462 501 5
8268

*Время от времени систематика птиц меняется: используемые здесь названия групп пернатых не соответствуют их современным обозначениям.

138 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Охрана природы

Группы птиц с общим числом кольцеваний более 500 тыс.

Малый песочник 100 000
0
Кулики и другие прибрежные птицы 1960 1970 1980 1990 2000 2010 0
2000 2010
Общее число кольцеваний: 885 736 2000 2010 5
Общее число встреч: 14 091
10
Полосатый ястреб 1960 1970 1980 1990
15
Пернатые хищники (включая сов) 100 000
2 077 121 0
59 838 0

Плачущая горлица 1960 1970 1980 1990 5

Горлицы и голуби 10

2 798 024 15
123 735
100 000
0
0

5

Гуси 1960 1970 1980 1990 2000 2010 200 000
1970
Канадская 5 636 160 0
казарка 1 385 582 0
5
Темная крачка Высокие показатели встреч с морскими птицами 10
этой группы (внизу) отчасти объясняются наблю- 600 000
дениями за долгожителями‑альбатросами на их
гнездовьях. 400 000

Чайки, крачки и другие морские птицы 1960 1980 1990 2000 2010 200 000

7 661 115 0
600 865 0
5
10
15

Кряква 200 000

Утки 1960 1970 1980 1990 2000 2010 0
1980 1990 2000 2010 0
13 156 364 5
1 715 418 800 000

Серый юнко 600 000

Воробьинообразные 1960 1970 400 000

37 568 192 200 000
200 206 24 000

0
0
5

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 139

Охрана природы

Птицы в движении

Информация, получаемая в результате многолетнего кольцевания птиц, помогает ученым выявлять измене-
ния поведения пернатых, их популяций и местообитаний с течением времени. В свою очередь эти данные мо-
гут служить основой для разработки мер по защите животных и природной среды. Здесь мы приводим оциф-
рованные данные по кольцеванию птиц, проведенному в разных местах и в разные сезоны с 1960 г. по 2016 г.

КАК ЧИТАТЬ КАРТЫ Белыми кружками отмечены места, где
Размер каждого квадрата соответствует количеству определенного было окольцовано наибольшее количе-
вида птиц, окольцованных в том или ином месте. Географические ко- ство птиц за сезон. Так, за период с 1960 г.
ординаты этих точек (широта и долгота) даются в округленном виде. по 2016 г. к западу от Ниагарского водопада
в Онтарио было окольцовано 436 875 птиц.

1 тыс. 50 тыс. 500 тыс.

Цвет каждого квадрата определяется
индексом разнообразия Шеннона.

Доминирует один вид

Довольно равномерное
распределение видов,
но некоторые виды
численно преобладают
над другими
Сравнительно
равномерное
распределение
видов

Голубым кружком
отмечено место, где
за сезон было околь-
цовано наибольшее
число голубокрылых
чирков.

ВЕСЕННЯЯ МИГРАЦИЯ
С 16 марта по 15 мая
Общее число кольцеваний:
8 591 942

Отслеживание болезни Золотокрылый
пеночковый певун
Считается, что голубокрылые чирки играют опре-
деленную роль в распространении вируса птичьего Исчезающий вид
гриппа, представляющего опасность не только для птиц
и других животных, но и для людей. Ученые отслежива- Золотокрылый пеночковый певун — северо‑
ют перемещения чирков с целью выявления регионов, американская перелетная певчая птичка,
где эти утки могут передавать вирусы другим диким численность которой с 1960‑х гг. сократилась
пернатым, а также домашней птице. более чем на 70%. Данные, полученные с помо-
щью кольцевания, позволили ученым выяснить
Голубокрылый чирок современное распространение этих маленьких
пернатых, гнездящихся главным образом в рай-
140 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021 оне Великих озер и гор Аппалачи, а зимующих
в Центральной и Южной Америке. Кроме того,
эти данные помогли выявить области с высокой
плотностью популяций пеночкового певуна,
которые могли бы стать охранными зонами.

Охрана природы

В окрестностях Темная крачка Глупая крачка
Монтока, штат Нью‑
Йорк, окольцована «Горячая точка» размножения
555 171 птица.
Начиная с 1960 г. в окрестностях национального парка
СЕЗОН РАЗМНОЖЕНИЯ Всего окольцована Драй‑Тортугас на островах Флорида‑Кис в период гнез-
С 16 мая по 15 августа 364 841 птица дования с 16 мая по 15 августа в общей сложности была
Показано общее число шести видов. окольцована 364 841 птица. Большинство из этого коли-
окольцованных птиц: чества пернатых составляли темные и обыкновенные
30 101 246 глупые крачки — 348 366 и 8699 особей соответственно.

История успеха

Данные, полученные с помощью кольце-
вания, сыграли важную роль в восста-
новлении численности американского
фламинго. В 1950 г. в дикой природе
Северной Америки сохранилось всего
около 5 тыс. этих птиц; сегодня их число
возросло до 70 тыс. особей. Основные
усилия по охране фламинго были со-
средоточены в местах их размножения
на Багамских островах.

Июль 1975 г. ОСЕННЯЯ МИГРАЦИЯ
С 16 августа по 30 ноября
Показано общее число
окольцованных птиц:
22 903 146

Этой «горячей точке» в канадской
провинции Онтарио с рекордным
числом кольцеваний птиц во время ве-
сенних миграций принадлежит и пальма
первенства по числу осенних кольцева-
ний пернатых (всего 697 606 особей).

Зимой в округе Баллард, Заядлый путешественник SOURCE: ALLBIRDS CD, OBTAINED FROM USGS BIRD BANDING LABORATORY, JULY 2020;
штат Кентукки, было PATUXENT WILDLIFE RESEARCH CENTER, LAUREL, MD. (data)
окольцовано 213 344 птиц. Южнополярный поморник — одна из птиц, совершающих
самые далекие перемещения между местами кольцева-
ОСЕДЛАЯ ЖИЗНЬ ния и местами повторных встреч с наблюдателями. Так,
В НЕГНЕЗДОВОЙ ПЕРИОД поморник с номером кольца 877‑34271 был окольцован
С 1 декабря по 15 марта 1 января 1975 г. на острове Шорткат в Антарктике, а через
Показано общее число полгода убит на юго‑западном побережье Гренландии
окольцованных птиц: 8 997 254 на расстоянии примерно 14,5 тыс. км от места коль-
цевания. (Пунктирная линия показывает кратчайшее
Желтым кружком отмечено расстояние между местами кольцевания и гибели птицы
место с наибольшим числом и, скорее всего, не отражает истинного маршрута ее
окольцованных за сезон золо- перемещения.)
токрылых пеночковых певунов.
[05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 141
Январь 1975 г.

w w w.sci-r u.org

Охрана природы

быть оснащены и дополнительными маркерами — с ократилась до 16 особей. Сегодня, спустя пять де-
например, цветными кольцами или спутниковы- сятилетий разведения в неволе и тщательного на-
ми передатчиками. Полученные данные использу- блюдения за окольцованными птицами, уже суще-
ются учеными всего света для отслеживания пере- ствуют четыре популяции диких американских
мещений оседлых, кочующих и перелетных птиц. журавлей, а общая численность этих птиц превы-
шае т 660 особей. Ви д все еще на ход итс я под у гро-
Исс ледова ния, связа нные с кольцева нием птиц, зой исчезновения, но его будущее уже представля-
пролили свет на скрытую жизнь более чем 900 ви- ется вполне благополучным.
дов пернатых Северной Америки — от певчих
птиц и хищников до обитателей пресных водое- В последние годы, говорит Селис-Мурильо, уче-
мов и морских просторов. Так, изучение сокола ные, использующие в своей работе данные по коль-
сапсана в прибрежном штате Вашингтон на севе- цеванию птиц, уделяют большое внимания спасе-
ро-западе США показало, что этот грозный хищ- нию не только самих птиц, но и мест их обитания.
н и к и са мое быс т рое ж и во тное п ла не ты не т ол ько Например, с помощью кольцевания пернатых ор-
охо тит с я на ж и ву ю добы ч у в возд у хе, но и довол ь- н итологи обнару ж и л и ра нее неизвес тное кру п ное
но часто кормится падалью на земле. А в ноябре место зимовки атлантического подвида желтоно-
2020 г. ученые увидели, как на гавайском атолле гого зуйка, маленькой прибрежной птички с опе-
Мидуэй самка темноспинного альбатроса по клич- рением песочного цвета, бегающей вдоль кромки
ке Уиздом (Мудрость), впервые окольцованная воды и питающейся червями и прочими беспозво-
в 1956 г., насиживает недавно отложенное яйцо; ночными. Около трети всех представителей это-
наблюдение показало, что морские птицы живут го подвида зуйка, размножающегося на атланти-
и размножаются гораздо дольше, чем считалось ческом побережье США, проводят зимние меся-
прежде. цы на кучке маленьких островков под названием
Джоултер-Кейс в составе Багамского архипелага.
Практика кольцевания Это открытие способствовало тому, что в 2015 г.
всегда опиралась у каза нный регион бы л объ явлен ох ра няемым на-
на орнитологов‑ циональным парком.
любителей —
от энтузиастов, прошедших Практика кольцевания всегда опиралась на ор-
основательную подготовку нитологов-любителей — от энтузиастов, про-
по отлову и кольцеванию шедших основательную подготовку по отлову
пернатых, до добровольцев, и кольцеванию пернатых, до добровольцев, сооб-
сообщающих о результатах ща ющи х о результата х свои х наблюдений за пти-
своих наблюдений цами. По мнению биолога Дэнни Быстрака (Danny
за птицами Bystrak) из Лаборатории кольцевания птиц, в боль-
шинстве случаев сообщения об окольцованных
Во многих случаях сведения, полученные с по- пернатых поступают от охотников на водоплаваю-
мощью кольцевания, позволяли ученым выяв- щую дичь. А одно из основных практических при-
лять виды и популяции птиц, находившиеся под менений да нны х, пол у ченны х с помощью кольце-
угрозой исчезновения, и помогали им разрабаты- вания, предусматривало разработку правил охо-
вать соответствующие стратегии по их спасению. ты, способствующих поддержанию устойчивых
Как отмечает заведующий Лабораторий кольцева- популяций пернатой дичи.
ния птиц Антонио Селис-Мурильо (Antonio Celis-
Murillo), один из самых блистательных примеров Но времена меняются. «Охота теряет популяр-
этой работы — история американского журавля, ность, зато все больше людей увлекаются наблю-
эффектного эндемика Северной Америки ростом дением за птицами и их фотографированием», —
1,5 м с белоснежным оперением. В 1940-х гг. дан- говорит Селис-Мурильо. Для многих людей такое
ный вид находился на грани вымирания. В ре- хобби сегодня — луч света в темном царстве панде-
зультате бесконтрольной охоты на птиц ради мии корона вирусной инфекции. Ученый предска-
мяса и красивых перьев, а также уничтожения зывает, что в ближа йшее время начнется настоя-
их природных болотистых местообитаний чис- щий бум наблюдений за пернатыми. И все фана-
ленность последней уцелевшей популяции птиц ты этого хобби смогут сообщать о своих находках
и наблюдениях в центры кольцевания птиц — их
данные помогут ученым инициировать новые ис-
следования птиц и изучение мест их обитания.

Перевод: А.В. Щеглов

ИЗ НАШИХ АРХИВОВ

В он г К. К а к п т и ц ы р ас п р а ви л и к ры л ь я // ВМ Н, № 3, 2 021.

142 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021



Биомеханика

144 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

ОБ АВТОРАХ

Террил Уитлэтч (Terryl Whitlatch) — иллюстратор, специа-
лизирующийся на изображении анатомии животных, пале-
онтологических реконструкциях и воссоздании мифоло-
гических существ. Участвовала в разработке персонажей
«Звездных войн» и других фильмов.

Майкл Хабиб (Michael B. Habib) — палеонтолог
и биомеханик из Лос‑Анджелесского музея есте-
ственной истории. Изучает анатомию и локомо-
цию птерозавров, птиц и оперенных динозавров.

Illustrations by Terryl Whitlatch БИОМЕХАНИКА

w w w.sci-r u.org Полеты
фантазии

Палеонтолог и иллюстратор
воссоздают мифических существ,
строго следуя законам биомеханики

Террил Уитлэтч и Майкл Хабиб

Мифы и легенды разных культур мира изобилуют причудливыми
фантастическими существами, принимающими самые необычные
формы. Одни из них бегают или ползают по земле, другие плава-
ют в воде, а тре тьи ле та ют по возд у х у. Од и н из а второв нас тоя щей
статьи (Майкл Хабиб) — палеонтолог, изучающий ископаемых птиц
и птерозавров, другой (Террил Уитлэтч) — иллюстратор, выдумыва-
ющий необычных крылатых персонажей для книг и фильмов. Неу-
дивительно поэтому, что биомеханика полета и способы правдопо-
добного изобра жения лета ющи х животны х предста вляют д ля нас
особый интерес. Недавно мы решили объединить наши усилия и со-
вместно создать книгу, посвященную этим вопросам, под названи-
ем «Крылатые чудовища: как изображать летающих позвоночных»
(Flying Monsters: Illustrating Flying Vertebrates). Она должна выйти
в свет в 2021 г., а ее героями станут как реальные, так и выдуман-
ные персонажи. В этой статье мы расскажем о трех из них и объяс-
ним научные законы, благодаря которым они могут подниматься
в воздух и опускаться на землю.

[05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 145

Биомеханика

ДВУНОГИЙ ГИППОГРИФ

КЕЦ А ЛЬКОАТЛЬ

ПЕРЕОСМЫСЛЕНИЕ КЛАССИКИ: летающие лошади

Летающие кони встречаются в мифах и легендах на каждом реальные лошади не могут разводить передние конечности
шагу. Самый знаменитый из них — пожалуй, Пегас, крылатый в стороны и тем более поднимать их выше спины.
конь древнегреческих мифов, который выпрыгнул из тулови-
ща змееволосого чудовища Медузы, когда легендарный ге- Самый реалистичный способ поднять в воздух фантасти-
рой Персей отрубил ей голову. Гораздо менее известен гип- ческое существо величиной с лошадь — это обеспечить кон-
погриф — наполовину конь, наполовину пернатый хищник такт его крыльев с землей и заставить летательные мышцы
(грифон), способный скакать по земной тверди наподобие выполнять двойную работу. Если учитывать физиологические
лошади, а затем взлетать и парить в воздухе наподобие орла. характеристики мышц и прочность костей, типичные для по-
звоночных животных, а также особенности телосложения,
Мы слегка изменили классический образ гиппогрифа и пре- характерного для животных типа птерозавров, можно ду-
вратили его в помесь лошади и птерозавра. Такое гибридное мать, что вес тела, при котором такое существо будет сохра-
существо вполне могло бы подниматься в воздух, даже если нять способность к полету, не должен превышать 360 кг. Если
бы оно не уступало размерами крупному коню. Кецалькоатль, бы кости летающих лошадей изобиловали воздушными поло-
криодракон, хацегоптерикс и прочие гигантские птерозавры стями, как кости гигантских вымерших птерозавров или мно-
достигали громадных размеров и сохраняли при этом способ- гих современных птиц, они вполне могли бы достигать разме-
ность к полету благодаря целому ряду факторов: их полые ко- ров реальных лошадей и при этом весить менее 360 кг. А если
сти отличались большой легкостью, но высокой прочностью; бы эти существа были оснащены более крупными и сильными
крылья были образованы кожно‑мышечной перепонкой, а не мышцами и более длинными прыгательными конечностями,
сравнительно тяжелыми перьями; во время взлета эти репти- чем гигантские древние птерозавры, их масса могла бы быть
лии, по‑видимому, отталкивались от земли не только задни- и больше. Надлежащая анатомия смогла бы обеспечить полет
ми конечностями, но и сложенными крыльями — это позво- даже лошади весом около 540 кг.
ляло им совершать гораздо более мощный прыжок, чем при
отталкивании от земли только ногами. Наш гиппогриф (а точ- У нашего гиппогрифа, как у современных летучих мышей
нее — «гиппоптер») тоже может использовать крылья в каче- и вымерших птерозавров, крылья поднимаются вверх за счет
стве прыгательных конечностей для отрыва от земли. сокращения мышц спины, а опускаются вниз за счет сокраще-
ния грудной мускулатуры. У птиц же в отличие от этих существ
Такой стиль взлета вполне доступен как двуногому кры- мышцы груди отвечают и за поднимание, и за опускание кры-
латому коню, у которого пара передних конечностей пред- льев. Если летательные мышцы расположены у гиппогрифа
ставлена крыльями, так и четвероногой лошади, у которой так же, как у летучих мышей или птерозавров, его грудная
крылья представляют собой третью пару конечностей. В по- клетка может иметь вполне приемлемые размеры. Но если
следнем случае существо во время взлета отталкивается летательные мышцы будут размещаться как у птиц, грудная
от земли с помощью пары распростертых крыльев и четырех клетка этого существа станет очень громоздкой, а его дви-
бегательных ног. Но эти две анатомические конфигурации жения — неуклюжими. Принципы анатомического строения,
гиппогрифа имеют существенную разницу: если крылатое характерные для летучих мышей и птерозавров, представ-
четвероногое животное нуждается лишь в дополнительной ляются более реалистичными и для крылатых четвероногих
паре «птичьих» лопаток, то двуногому гиппогрифу требу- гиппогрифов, у которых движения лопаток не смогло бы обе-
ется полная «реконструкция» плечевого пояса, потому что спечить «птичье» расположение мышц.

146 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021

Анатомия Биомеханика
четвероногого
гиппогрифа Скелет

Размеры Глубокие мышцы
в сравнении
с человеком Поверхностные мышцы

Длинный жесткий
хвост, напоминающий

хвост птерозавра
рамфоринха
Внешний вид

w w w.sci-r u.org [05/06] май/июнь 2021 | В мире науkи 147

Биомеханика

МЕТАФИЗИЧЕСКАЯ ЖИВОПИСЬ: библейские ангелы

Несмотря на то что ангелы занимают центральное место листами: Марк ассоциировался с образом льва, Лука — с об-
в иудеохристианских преданиях, искусстве и традициях, де- разом быка, Иоанн — орла, а Матфей — человека.
тальные описания их внешнего облика в дошедших до нас
религиозных текстах встречаются крайне редко. В совре- При изображении ангела, символизирующего Матфея,
менных источниках эти небожители нередко изображают- мы следуем в основном описанию, приведенному в книге
ся в виде крылатых людей, но скудные описания ангелов Иезекииля. Чтобы летящая фигура воспринималась как мож-
в Библии свидетельствуют о том, что они могут выглядеть но более реалистично, мы обратились к окаменелостям вы-
и совершенно иначе: во многих случаях они описываются как мерших существ. Некоторые черты мы позаимствовали у ми-
существа, один взгляд на которых внушает человеку страх крораптора — летающего динозавра с четырьмя крыльями.
и ужас. Наиболее подробные описания ангелов содержат Как показали недавние исследования, микрораптор и его
две книги Библии — книга пророка Иезекииля и Откровение родственники, вероятно, летали за счет взмахов передних
Иоанна Богослова. В обеих книгах, похоже, описываются крыльев, а задние крылья при этом они удерживали под туло-
одни и те же четыре ангела, иногда называемые четырьмя вищем, используя их для сохранения равновесия и маневрен-
живыми существами. ности. Соответственно, и у нарисованной нами фигуры анге-
ла передние крылья совершают регулярные взмахи, а задние
Описания, приводимые в этих двух религиозных текстах, опущены вертикально вниз.
совпадают в некоторых деталях, но в то же самое время силь-
но различаются по сути. В Откровении четыре могуществен- Для воссоздания общих пропорций летящей фигуры небо-
ных ангела изображены в виде существ, похожих на льва, жителя мы обратились к крупнейшим летающим существам
быка, человека и орла. Согласно же книге пророка Иезекииля, в истории планеты — гигантским птерозаврам‑аждархидам.
сходством с перечисленными существами обладают лишь К группе этих крылатых рептилий относились кецалькоатль
лица ангелов. У Иоанна Богослова ангелы имеют по три пары и криодракон — животные, чья масса достигала 200 кг, а раз-
крыльев, а у Иезекииля — по две пары крыльев, покрытых мах крыльев — 10–11 м. Эти огромные птерозавры обладали
глазами. Шум их крыльев во время полета «подобен реву мо- массивной головой и мощными шеей, грудью и передними
гучих вод», а когда они порхают вокруг Божьего престола, их конечностями. Изображенная нами фигура летящего ангела
окружают пламя и молнии. также обладает массивной шеей, увенчанной человеческой
головой. На широкой груди находятся сильные мышцы, а пря-
Знаменитая ранняя интерпретация этих текстов, популя- мая стреловидность крыльев выравнивает центр подъемной
ризированная христианским духовным писателем, еписко- силы с центром массы. Изображенная в результате фигура об-
пом III в. и священномучеником Викторином Петавским, ладает, на наш взгляд, грозным и величественным обликом,
отождествляла четыре живых существа с четырьмя еванге- а ее полет выглядит весьма реалистично.

148 В мире науkи | [05/06] май/июнь 2021