От рассвета до заката миллиард лет

Древние Уральские горы – кладезь источников ценных геологических и палеонтологических данных, которые могут поведать о том, какой была наша планета на заре существования живых организмов. В последнем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences опубликована совместная работа российских и американских ученых, посвященная изучению древней Земли с помощью ископаемых останков первых организованных сообществ живых организмов – строматолитов.

Об истории работы и проблемах, с которыми сталкиваются ученые уральского отделения Российской академии наук, «Газете.Ru» рассказал один из авторов статьи, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией литологии Института геологии и геохимии УрО РАН, доктор геолого-минералогических наук Андрей Маслов.

– Как началась эта работа?
– Сотрудничество с американскими учеными в исследовании строматолитов началось фактически случайно. Пару лет назад Владимир Сергеев из Геологического института РАН (Москва) был в США по своим рабочим вопросам. Там он познакомился с геологами из Массачусетского технологического института (МИТ), которые занимаются исследованиями строматолитов.

– Почему важно исследовать именно строматолиты?
– Строматолиты – это ископаемые останки цианобактериальных матов, древних высокоинтегрированных сообществ бактерий, как фотосинтезирующих (вырабатывающих кислород), так и аэробных (вырабатывающих энергию, поглощая кислород) и анаэробных (вырабатывающих энергию без кислорода). Возраст наиболее древних из них приближается к 3 миллиардам лет, а в породах они имеют вид цилиндрических трубок или сложных совокупностей таких трубок.

Таким образом, изучая строматолиты, мы можем получить представление о том, какой наша планета была миллиарды лет назад.

– Какова методика изучения строматолитов?
– Наши американские коллеги сравнивают их с аналогичными организмами, которые сейчас живут на Земле – в соленых озерах или, например, заливах и лагунах. На основании этих данных и информации по древним строматолитам они моделируют поведение таких систем и на основании этих моделей, в свою очередь, получают данные о древней Земле.

Профессор Таня Босак из МИТа достаточно давно занимается строматолитами, в том числе и изучая русскоязычную литературу на эту тему (оказалось, что у них в институте очень хорошая подборка русских источников). Она давно мечтала попасть на Урал, где известны нижнерифейские строматолиты. Она попросила Сергеева найти людей, которые могли бы показать те места на Урале, где строматолиты. Так она вышла на нас, и началась совместная работа.

Мы, со своей стороны, не только знаем места, где есть строматолиты, но и представляем условия их формирования и формирования вмещающих их пород. В начале июня прошлого года мы уже встречали Таню Босак и трех ее студентов в аэропорту Екатеринбурга. Оказывается, в США очень легко направить студентов в заграничную командировку, своего рода практику, на другую сторону глобуса, заметно легче, чем в России. Они прилетели из Бостона в Москву, оттуда в Екатеринбург, а дальше мы их на машине забрали для работы на местности под Челябинском. Собственно, полевая фаза работы длилась неделю.

– Какова была цель исследования?
– Тут нужно подробнее пояснить, что такое строматолиты. Внешне они выглядят как конические трубки, похожи, скажем, на очень большой тупо заточенный карандаш. «Карандаш» растет отдельными слойками, а скорость роста связана с длительностью светового дня на Земле во время существования бактериального сообщества.

Для ученых долго оставалось загадкой, какое время (день, неделя, месяц или более) необходимо для того, чтобы была создана новая известковая полоска в строматолите, чтобы новая полоска наросла поверх предыдущего. Было предложено много гипотез. Измеряли толщину полосок, искали годичные маркеры, пытались предположить, что миллиарды лет назад Земля вращалась быстрее и длительность дня была другой. Словом, было много спекуляций, не всегда обоснованных.

Наши американские коллеги применяют для исследований комплексный подход. С одной стороны, они осмотрели и изучили много обнажений – каменных стенок вдоль рек, автомобильных и железных дорог, где находятся отложения, в которых когда-то жили строматолиты. С другой стороны, они разработали математический аппарат для описания жизненных циклов бактериальных матов. Создали они его на основе существующих и сейчас сообществ. Где их искать? Если существует промежуточная зона между морем и сушей – болотистая, влажная полоса – там могут жить бактериальные корки, прообраз которых – древние строматолиты. Затем математические закономерности роста корок они пытаются приложить к строматолитам. Так, разработанная ими модель была применена и к нашим уральским строматолитам с возрастом около 1 миллиард 400 миллионов лет, известным в окрестностях городов Бакал и Сатка в Челябинской области.

В результате совмещения математических и палеонтологических данных удалось установить, что возможная длительность формирования каждого слоя в строматолитах – 20 часов. Спроецируем эти 20 часов в ранний рифей и получим примерно ту же длительность дня, что и сегодня.

– Каково главное достижение исследования?

– Выдвигались гипотезы, что миллиард лет назад сутки были короче, то есть Земля вращалась быстрее. Мы можем сейчас сказать, что это не так.

На основании наших данных можно заключить, что ощутимых изменений химических и физических параметров на Земле, начиная с 1 млрд 500–600 млн лет назад, по всей видимости, не было.

Подчеркну, что это лишь одна линия доказательств, оппоненты, наверное, приведут другие аргументы. Работа будет продолжена. Цель ее – попытаться точно установить хотя бы одну реперную точку для древних процессов жизни Земли, например, длительность дня. С помощью этого можно формировать и всю картину древней Земли.

– Почему исследование такого интересного объекта на территории России ведется силами в основном иностранных ученых?
– В России исследования строматолитов развивались еще с довоенного времени, но все основные достижения были сделаны в середине 1960-х – начале 1980-х гг. Образно говоря, мне сейчас 53 года, и за те 30 лет, что я работаю в науке, перед моими глазами прошли и расцвет, и пик, и вот теперь почти полный упадок исследований. Интерес к данной области, конечно, не потерян, однако такие разработки не могут вестись в условиях безденежья. С 1990-х годов у нас совершенно исчез приток молодых людей. Я знаю многих людей моего возраста, тех, кто пришел в институты РАН, а тогда еще АН СССР, вместе со мной, многие из них работают на очень хорошем уровне. А после нас – почти полный провал, много лет молодых вообще не было. Поэтому естественно, что иностранцы едут изучать объекты здесь –

у нас в стране много очень интересных и подчас уникальных геологических объектов, но изучать их на мировом уровне у нас просто нет возможностей.

– Как вы оцениваете ситуацию в уральском отделении Российской академии наук? Какие проблемы и задачи вы считаете самыми сложными?
– Повторюсь, нам нужно привлекать в науку молодежь. Для этого нужно платить достойную зарплату и решать вопрос с жильем. Конечно, необходимо, чтобы у человека было желание, стремление работать, трудиться, искать. Но материальные трудности занимают не последнее место. У нас были очень большие надежды на улучшение ситуации, когда в декабре прошлого года президент России Дмитрий Медведев в Москве встретился с членами президиума РАН и прямо спросил, что нужно, чтобы молодежь пошла в науку.

Ему тогда ответили, дайте хотя бы 5 тыс. квартир для молодых сотрудников, но пока этот проект не реализован. Был пилотный проект по сокращению ставок и росту зарплаты за счет этого, и академия просила после него хотя бы тысячу целевых ставок для молодежи. Однако Дмитрий Медведев дал поручение министру образования и науки Андрею Фурсенко, тот это поручение принял, и с тех пор все ушло в песок, никаких результатов, никакого продвижения. На прошедшем недавно Общем собрании РАН опять поднимался вопрос – возможно, что-то изменится.

В качестве примера проблем современной науки и образования в России приведу Горный институт в Екатеринбурге. Это, можно сказать, знаменитое учебное заведение – ему 90 лет, это годы хорошей истории, традиций, одним словом, хорошая марка. Сейчас, как и в большинстве других вузов, особенно в результате последних поправок в закон о статусе государственных образовательных учреждений, ректорат озабочен привлечением студентов-платников. Во что это выливается: люди не сдают по 2–3 сессии, а их нельзя отчислить. И вот эти «дипломированные специалисты» пойдут если не в науку, то на производство, что едва ли не хуже. Такая ситуация недопустима.

– Как вы оцениваете выступление премьер-министра России Владимира Путина на Общем собрании РАН? Какую мысль он хотел донести до членов академии?
– Вообще, это совершенно понятно, что хотел сказать премьер. Российской науке предстоит принципиально измениться. Ведь мы отчасти живем еще старыми категориями:

мы большая страна, мы хотим (и мы раньше имели такую возможность) работать по всему фронту – от китаеведения до самостоятельного создания колоссальных ускорителей.

Так работала наука в СССР. Теперь Путин говорит, что на все денег не хватает и нужно сосредоточиться на отдельных принципиально важных направлениях, тех, что более востребованы обществом, более перспективны.

Но пока совершенно непонятно, что нужно нашей стране – наука, инновации или еще что-то. Слова Путина – это только слова. Если бы были хоть какие-то действия, хоть какой-то заказ государства, бизнеса на науку – было бы понятно, как провести такую реформу. Но пока это невозможно.

Существует, однако, и другая сторона этой медали. Вот, например, выбрали мы несколько приоритетных направлений, условно скажем, математика, физика и биология. То есть моя область, геология, неперспективна.

Куда я пойду в таком случае, я, специалист с 30 годами опыта работы? Ни в математике, ни в физике я не нужен.

А если полностью закрыть мою область, тогда мы потеряем последних специалистов, которые хотя бы знают, почему появляется метан в шахтах. Тогда некому будет объяснять, почему так важно соблюдать технику безопасности. И будем мы ради плана прикрывать датчики телогрейками, что уже и делается сейчас.

Поэтому совершенно обоснованно возражал Владимиру Путину президент РАН Юрий Осипов. Он предлагает сохранить все направления, пока мы не знаем, что именно нам нужно. Ведь фундаментальные исследования – это не прикладная наука, где есть план, например, создать ракету, и ее по этому плану и создадут. Нельзя предсказать, где произойдет тот научный прорыв, которого мы и общество ждем. Вполне возможно, это будет не то магистральное направление, что мы наметили «по плану», а если мы его упустим, мы гарантированно останемся на обочине.