«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 03 (10)

Ответ: Что мы делаем на ускорителе? Мы разгоняем и сталкиваем частицы, чтобы они максимально сильно ударились друг об друга и разлетелись на осколки. Таким образом мы видим, из чего они устроены. Поиск элементарных частиц ведет нас к пониманию, как устроен мир. Но наши средства всегда ограничены, ведь мы не можем построить ускоритель больше размеров Земли. А в дальнем космосе те же самые процессы осуществляются «бесплатно» — там такие высокие температуры, которых мы ни представить, ни, тем более, воспроизвести не можем. Получается, что мы имеем дело с уникальным источником информации о физике элементарных частиц, гак как для ученых все средства хороши. Люди всегда будут интересоваться космологией в том смысле, в каком она дает ответы на фундаментальные вопросы. Современные астрономические средства, выведенные на орбиту, являются приборами, предназначенными изучать в том числе и фундаментальную физику. Обойтись без них сейчас невозможно.

Вопрос: Приведите, пожалуйста, конкретные примеры.

Ответ: Использование космических лабораторий и спутников, находящихся в Солнечной системе, началось не так давно. Яркий пример — это метровый телескоп имени Хаббла, который находится на спутнике, вращающемся вокруг Земли. Он был запущен в 90-е годы, и на сегодняшний день представляет собой богатейшую астрономическую обсерваторию, поскольку дал огромное количество новой информации. Там, где он летает, нет атмосферы, и значит, мы можем фотографировать интересующие нас объекты из телескопа гораздо меньших размеров, чем если бы мы их снимали на Земле. Есть планы делать телескопы следующего поколения для орбит, которые будут видеть еще дальше, чем сейчас.

Другой пример касается спутников, собирающих свет, но не только в оптическом интервале. Свет, мы знаем, имеет волны разной длины, хотя своими глазами мы видим лишь маленькую часть этого спектра. Некоторые разновидности, такие, как инфракрасный свет, мы чувствуем как теплоту. А есть более короткое, чем видимый свет, излучение — ультрафиолетовое. Но общая гамма на самом деле невероятно широка. Поэтому есть и рентгеновские телескопы, есть приборы для гамма-излучения, есть радио-телескопы, есть телескопы миллиметрового диапазона, обрабатывающие электромагнитное излучение длиной волны в миллиметр. Знаменитое космическое микроволновое излучение изучается именно такими телескопами. Прорыв в космологии, который произошел за последние 15 лет, как раз связан с тем, что были запущены спутники с телескопами, изучающими микроволновое космическое излучение. Впервые его наблюдали в знаменитом спутниковом проекте СОВЕ. В каком-то смысле наша фантазия занята тем, какие еще мы можем телескопы запустить в космос.

Это можно объяснить, но нельзя постигнуть.

Ното Sapiens не может не восхищаться этим творением Природы

Вопрос: Но не накладывает ли прямая зависимость от техники ограничение на научную фантазию? Сложилась парадоксальная ситуация: новая техника не только создается под конкретную научную задачу, а также ставит новые проблемы.

Ответ: Открытие анизотропии космического излучения как раз и имеет такую историю. Непонятно, что было раньше: теория или технология. Дело в том, что наше представление об устройстве Вселенной менялось. В 70-е годы XX века ученые думали, что Вселенная состоит из обычного вещества, которое может светиться. Для этой космологической модели предполагалось, что флуктуация (то есть максимальные отклонения) реликтового излучения на уровне 10-3. Чтобы вы представляли: если мы возьмем биллиардный шарик и станем его царапать, то размер царапины был бы одна тысячная от размера этого шарика. Вот что означает малость этих неровностей. Соответственно строились телескопы, которыми предполагалось измерять флуктуации на этом уровне. Но они ничего не намерили. Затем сроились новые приборы, и тоже безрезультатно. Стало ясно, что данная модель устройства Вселенной несовершенна. Тогда в 80-е годы была предложена новая теория, включающая в себя скрытое вещество и предсказывающее неоднородности на уровне 1 к 10 тысячам. Правильная теория, оказывается, дает неоднородность на уровне 1 к 100 тысячам.

Вопрос: Чья это была идея?

Ответ: Точнее — это была целая цепочка разных моделей со скрытым веществом — «горячим» и «холодным». «Горячая» модель была предложена в СССР группой академика Я.Зельдовича, в которой участвовал и профессор С. Шандарин. А «холодная» модель была предложена канадскими и американскими учеными. В частности, мой коллега по институту профессор Дик Бонд придумал сами термины — «холодное» и «горячее» вещество. Теория с «горячим» веществом предсказывала флуктуацию 10-4. Возвращаясь к примеру с биллиардным шаром: царапинки на нем были бы одна десятитысячная от радиуса. «Холодная» же модель подразумевала флуктуацию 10-5. Но когда делали замеры, то сами флуктуации все равно не находили, а лишь предполагали верхние пределы — т. е. выше чего они быть не могут. В тот момент для ученых сложилась фрустрирующая ситуация. Наконец в 1992 году флуктуации были обнаружены на том уровне, который объяснялся моделью с «холодным» веществом. Правда, не самой ее экономичной версией — моделью, которая включала в себя так называемую «темную энергию». В то время физики не хотели вводить в оборот понятие «темной энергии», поскольку такие фундаментальные вещи не вводятся без глубоких причин. И уже в 1990-х годах стали накапливаться факты, которые убедили ученых в том, что ее (темную энергию) просто необходимо ввести.

Сейчас технические достижения используют для подтверждения еще одной теории — гравитационных волн. Их пытаются измерить на Земле, поскольку в данном случае атмосфера не помеха, но для этого требуется широкая (в буквальном смысле) база, и потому гравитационно-волновой телескоп должен быть очень большим. Сейчас такой наземный телескоп 4-х километровый, и больше его уже не сделать. А вот если вывезти на орбиту три спутника, то они образуют очень большой треугольник — 100 тыс. км (одна сторона), что дает нам новые возможности. Таким образом, планируется новый проект для измерения гравитационных волн.

Это можно объяснить, но нельзя постигнуть

Вопрос: Кто будет строить?

Ответ: Коллаборация, в которой лидируют американцы. В России есть группа Брагинского с мировой известностью. И в этом смысле нашей фантазии не надо идти дальше. Потому что тут есть куда двигаться. Эти проекты безусловно дадут научные открытия.

Вопрос: То есть такие патовые ситуации, как в физике элементарных частиц — когда могут направления закрыть, если ускоритель новый ничего не даст, так как денег больше не собрать — вам такие перспективы пока не грозят? Вам в буквальном смысле есть куда двигаться — Вселенная бесконечна?

Ответ: Да, нам ничего не грозит. Пока мы прогнозируем технологические проекты такого рода до 30-х годов XXI века.

Вопрос: В области космологии Америка сейчас безусловный лидер. А что собой представляет Канада?

Ответ: Канада — маленькая страна, всего 30 с небольшим миллионов жителей, но в области астрофизики она котируется под 3-м номером в мире. Уступая, кроме Штатов, пожалуй, только Англии. Одна из причин успеха Канады в этой области — вкладывание денег не в крупные проекты, а в людей. В Канаде мощные теоретические центры, которые требуют меньших денег, чем строительство больших научных инструментов, но от которых очень большой коэффициент полезного действия. Разумеется, Канада участвует во многих современных астрофизических проектах. Как и Россия, впрочем, поскольку имеет флот ракет, которые можно запускать на орбиту. Особенно тесны русские контакты с европейцами. Академик Рашид Сюняев, содиректор немецкого института астрофизики Макса Планка, осуществляет связь между русскими космическими технологиями и западными научными проектами.

Вопрос: Не так давно СМИ рассказывали о группе исследователей под руководством доктора Дипто Чакрабарти из Массачусетского технологического института (MIT).

Им удалось при помощи орбитального инфракрасного телескопа Спипщера открыть газопылевой (по всем признакам — протопланетный) диск у одного из объектов в созвездии Кассиопеи. Почему этого не видели раньше?

Ответ: Данный телескоп работает в инфракрасной области, он очень мощный и многое может увидеть. И данное открытие является как раз иллюстрацией новых технических возможностей. Люди научились различать такие диски. Они очень маленькие по сравнению с массой самой звезды, но ученые считают их забавными — ведь в них могут образовываться планетки.

Вопрос: А что указывает на то, что это именно протопланетный диск?

Ответ: Для этого надо вспомнить, как образуется нейтронная звезда. Взрывается сверхновая звезда, и большая часть ее огромной массы выбрасывается в открытое пространство. Тогда на прежнем месте остается сжатый объект. И если масса этого сжатого объекта больше некоторой физической массы, то образуется черная дыра, а если меньше — образуется нейтронная звезда. Нейтронная звезда — это маленькая звезда диаметром около 10 км и массой порядка Солнечной массы. Плотность — как в ядре атома или выше. Вот такой получается уникальный объект, но это еще не все — от взрыва сверхновой звезды остаются так называемые «дебри».

Космос — это не Хаос, а Порядок

Вопрос: Что это?

Ответ: Это пыль, состоящая из тяжелых элементов: углерода, кислорода, железа, водорода, гелия. Часть из них может притягиваться обратно к звезде. А поскольку звезда вращается, то дебри тоже будут увлечены этим вращением. И из-за центробежной силы во время вращения эти элементы превращаются в диск. Это универсальный механизм, можно сказать, что так же образуются звезды вроде Солнца или планетные системы вроде Солнечной. Любая протозвезда существует не в пустоте, а в среде из пыли и газа, и когда она сжимается и образует нормальную звезду, то ее всегда сопровождает процесс вращения, и она оказывается окруженной пылью и газом. Практически каждая звезда может иметь такой газо-пылевой диск. Потом он постепенно охлаждается, и в нем могут образовываться планеты. Так, мы предполагаем, наша солнечная система и образовалась.

Вопрос: Как вы можете прокомментировать компьютерное моделирование роста Вселенной, о котором рассказывалось в одном из номеров журнала Nature. Там ведь речь шла о том, что современные космологические структуры — галактики и их кластеры — формировались из газовых “пузырей”, которыми космос был наполнен спустя 300 млн. лет с момента Большого взрыва. И якобы произошло это все гораздо раньше, чем мы предполагали.

Ответ: Есть крупномасштабная структура Вселенной, в которой задействовано то, что больше всего может гравитировать (притягивать). Больше всего в ней скрытой темной материи. Хотя мы и не знаем ее микрофизику, но мы предполагаем, что она состоит из реликтовых осадочных частиц, оставшихся от ранней Вселенной. Частицы эти распределены неоднородно, они начинают стягиваться в объекты, которые изначально могут быть совсем малыми, потом объекты сливаются и образуют объекты большего размера. Возникает такое иерархическое скучивание. Наиболее впечатляющими будут скопления галактик темного вещества. Потом идут сами галактики — вроде нашей. Потом идут карликовые галактики. И так далее. И все это то, что мы могли бы различать, если бы имели «глаза», видящие темное вещество. Глаз таких у нас нет, но по гравитационным проявлениям мы можем судить насколько наше моделирование адекватно, и сейчас оно очень удачно. Когда мы видим, как пробные тела движутся в гравитационном поле, которое создается темным веществом, это подтверждает структуру этого скрытого темного вещества. Это первый слой. Но теперь мы добавим немножко вещества — те самые 4 процента во Вселенной, состоящие из протонов, нейтронов и электронов, которые уже могут светиться. Обычное вещество не доминирует по массе во Вселенной, но оно очень полезно. Из него состоят звезды. С другой стороны, физика обычного вещества сложней, там имеют место такие вещи, как ударные волны, охлаждения, излучения цвета. Это новый уровень. Космологическая парадигма состоит в том, что у нас доминирует темная материя, которая может быть неоднородной и образовывать гало галактики. Эти гало порождают гравитационное поле вокруг себя. Обычное светящееся вещество сваливается в это гравитационное поле, захватывается им. Гало в нашей галактике притягивает вещество ближе к центру. Но дальше возникает вопрос: и как буквально оно работает? Как внутри этого скопления вещества образуются звезды? Как буквально эти звезды вспыхивают, перемешивают химические элементы? Это сложные нелинейные задачи. А точность ответа на них зависит от уровня численного расчета, который включает в себя нелинейную физику светящегося Вещества. И прогресс состоит в том, чтобы компьютеры были более быстрыми и ловкими. Так что результаты, описываемые в упоминаемой вами статье, не изменили картину Вселенной, но существенно углубили.

Вопрос: А о каких пузырях там идет речь?

Ответ: Когда говорят о пузырях, которые образуются, то не имеют в виду гигантские пузыри между скоплениями галактик, а упоминают сравнительно маленькие пузыри — с точки зрения космологии — внутри нашей солнечной системы. Это такая своеобразная внутренняя структура в межзвездной среде. Авторы статьи утверждают, что они хорошо воспроизводят свойства так называемых эллиптических галактик (галактики делятся на спиральные и эллиптические). Спиральные галактики сплющенные и у них есть характерный узор спирали.

Вопрос: А как различать космологию и космогонию?

Ответ: Космогония — старое слово, относящееся к истории образования планетных систем и галактики. А космология — это наука о строении Вселенной в целом.

Вопрос: Кроме физики элементарных частиц, с какими еще научными дисциплинами космология непосредственно связана?

Ответ: В свое время астрономия привела к развитию физики, математики. В таком же смысле космология сегодня относится к физике элементарных частиц, к теории гравитации, к численному моделированию.

Вопрос: А не наоборот? Если раньше из астрономии рождались научные области, то сейчас космология питается новыми направлениями?

Ответ: Нет, не так. Если бы наша Земля была огорожена зеркальной оболочкой, и мы не видели, что происходит в космосе, мы не обнаружили бы темной материи, темной энергии, мы бы не знали, что вещества больше, чем антивещества и мы имели бы теоретическую картину в физике элементарных частиц, которая сильно отличалась от сегодняшней. Есть так называемая стандартная модель физики элементарных частиц, которая очень хороша, но внутри ее мы не можем объяснить темное вещество, мы не можем объяснить, почему нет антивещества в космосе, мы не можем объяснить сущность темной материи, а это очень обширная тема. Потому мы и ждем результатов большого адронного ускорителя в ЦЕРНе, что он как раз будет сталкивать частицы на энергиях, приближающихся к необходимым для образования скрытого вещества. Или, например, мы не можем объяснить так называемую инфляционную стадию очень ранней Вселенной. Каждая из этих причин очень серьезная проблема, заставляющая нас строить теорию вне стандартной модели. И все это диктуется астрофизикой и космологией. Они определяют физикам то, что является проблемой.

Так же космологией стали увлекаться люди, которые изучают теорию струн. Когда Вселенная была на эмбриональной стадии, и масштабы Вселенной были столь маленькими, то мы оказываемся на территории, где оперируют теорией струн. Нам нужно теперь учить теорию струн, а это захватывающе интересные вещи. Ведь теория струн формулируется не в 4-х измерениях, а в 10-ти. Мы должны постоянно учить новые вещи. Поэтому космология — это бесконечный источник новых физических задач. В каком-то смысле космология — дом для всей физики.

Вопрос: В этом одна из причин популярности космологии?

Ответ: Да. Есть наука живая и есть мертвая. Термодинамика, скажем, сделана в 19 — м веке и ничего в этой области не сделаешь. А интересно заниматься тем, что живо. Сейчас в космологию идет очень много молодежи в Америке, в Канаде и в Европе. Интересные ученые появляются в Испании, Португалии. Но, к сожалению, адекватного представительства от новой России в космологии на мировом научном горизонте не видно. Хотя все понимают, что наука интернациональна. И надо различать утечку мозгов, что само по себе не есть хорошо, и международное сотрудничество, что всегда замечательно.

Вопрос: История российской науки знавала периоды, когда становление российского ученого шло через иностранные школы — правда это было в XVIII веке…

Ответ: Нет, почему же, и в ХХ-м тоже. Наши физики-теоретики Ландау, Гямов провели немало времени на Западе. И еще мне кажется, что в России вообще недостаточно популяризируют историю космологии.

Вопрос: Это модный сюжет в западных научно-популярных СМИ?

Ответ: Чрезвычайно. Сейчас космологией интересуются все. Про черные дыры, про теорию струн снимаются фильмы, пишутся книжки. А ведь именно из России вышли такие ключевые в этой области фигуры, как Фридман, Гамов, Зельдович.

Вопрос: А сейчас где искать русские дарования?

Ответ: В лесу, конечно (смеется). Мы с коллегами всегда отслеживаем, где есть таланты. Я помню, будучи молодым студентом, я задумывался: как бы мне попасть к такому-то профессору? А сейчас я понимаю, что все наоборот — зрелый ученый задумывается о том, где бы ему найти талантливого молодого ассистента. Если серьезно, то остались личные связи. Мы постоянно напоминаем нашим друзьям в России, чтобы их ученики подавали на позиции на Западе, в частности у нас. В нашем институте, например, большую часть исследователей составляют так называемые «постдоки» (молодые люди, только что защитившие диссертацию). Мы получаем около 200 заявлений в год на эти позиции. Поэтому мне легко увидеть статистику — и качественную, и количественную. Молодым ученым из России необходимо больше ездить на конференции, смотреть, что происходит.

Вопрос: Но у них не так много для этого возможностей.

Ответ: Да, перестать финансировать фундаментальную науку там, где есть мощные традиции, — это просто преступление. В науке не может быть перерывов, она либо живет, либо умирает.

• ПАЛЕОНТОЛОГИЯ И КРИПТОЗООЛОГИЯ

Динозавры все больше и больше

Грэхам Лоутон

Каждый сентябрь группа палеонтологов из Чикагского университета направляется в пустыню Тенере, расположенную в африканской стране Нигер, огромную пустынную область, простирающуюся между границей Алжира и Сахарой. Эта область настолько удалена от цивилизованных мест, что получила название “пустыня среди пустыни”. Для того, чтобы добраться туда, необходимо использовать грузовики повышенной проходимости, снабженные системой спутниковой навигации. Эта область не пользуется популярностью известного места раскопок динозавров, однако там можно найти новые удивительные виды этих ящеров. Эта группа палеонтологов не одинока. От Южной Америки и до Мадагаскара палеонтологи откапывают все новые и новые останки необычных динозавров, живших в третьей и последней части Эры динозавров, начиная с 144 миллионов и заканчивая 65 миллионами лет тому назад.

Те животные, которые откапываются в настоящее время, дают значительно более ясную информацию о том, как выглядел мир в последний период жизни динозавров. Оказывается, что сведения о последнем периоде их жизни до сих пор были очень неточными. Известные виды этих ящеров были найдены, в основном, в различных районах северного полушария. Ситуация напоминала ситуацию в зоологии, которая сложилась бы, если бы по раскопкам сумчатых в Австралии судили бы обо всем современном обилии млекопитающих.

Если открыть популярную книгу о динозаврах, то скорее всего, можно столкнуться с разделением всех видов этих ящеров на три основные категории, соответсвующие трем основным периодам жизни динозавров. Во-первых, был Триасовый период, когда жили примитивные формы, такие как Плагеозавр, или существо с гребнем на спине, напоминающим парус, и кривыми зубами, под названием Диметродон (в сущности, не рептилия, а предок современных млекопитающих). Затем был Юрский период, населенный знаменитыми ящерами, такими как ящероподобные длинношеие диплодоки, бронтозавры и брахиозавры, бронированный растительноядный Стегозавр и двенадцатиметровый хищник Аллозавр. Затем был последний Меловой период, населенный такими ящерами, как тиранозавр, трицератопс и прочими.

Но все эти широко известные ящеры в скором времени будут вынуждены посторониться. В соответствии с результатами исследований, которые проводят чикагские ученые, стандартная точка зрения на последний период жизни динозавров не учитывает изменения видового состава в зависимости от места обитания и основывается только на раскопках, произведенных в Северной Америке, Монголии и нескольких других местах. Раскопки динозавров в менее исследованных южных районах привели к удивительным результатам.

Так оказалось, что южные районы были населены настоящими гигантами. К примеру, в Африке существовал хищник с размерами больше, чем Тиранозавр. В Аргентине существовали две или три разновидности с еще большими размерами: один аргентинский ящер — Аргентинозавр — был наибольшим наземным животным, когда бы то ни было существовавшим на Земле! Его вес достигал 120 тонн! С другой стороны, на юге эволюция протекала медленнее, чем на севере. В то время как на севере появлялись все новые и новые формы, на южных континентах жизнь была более размеренной. Некоторые палеонтологи считают, что в конце эры динозавров на севере случилось что-то совсем необычное, тогда как на юге эти ящеры хотя и стали более совершенными, чем динозавры Юрского периода, но эволюционировали значительно медленнее.

Динозавры, которые были раскопаны в Нигере, были так необычны, что понадобилось почти два года, чтобы классифицировать их. Первым было найдено существо с гребнем на спине и зубами, похожими на зубы крокодила, которое рыбачило в реках Западной Африки сто миллионов лет тому назад. Затем ученые открыли примитивного длинношеего ящера, который был “живым ископаемым” уже сто миллионов лет тому назад, когда он бродил по африканским болотам. Фактически, он выглядел на сорок миллионов лет старше. Последним был Нигерзавр, загадочный растительноядный ящер с головой, похожей на лопату, и сотнями зубов, который выглядел удивительно причудливым даже для видавших виды палеонтологов. С другой стороны, в Африке отсутствовали типичные для более северных районов формы рептилий, так что в некотором смысле это был “затерянный мир”.

В течение основного времени существования динозавров все континенты были связаны друг с другом в один огромный материк, который назывался Пангея, и динозавры, которые эволюционировали в одной части мира, быстро распространялись в другие. К примеру, кости хищных аллозавров были найдены повсюду, — начиная с Соединенных Штатов и заканчивая Португалией, Австралией и Танзанией. Однако, в конце Юрского периода мир стал изменяться. Дрейф континентов разделил Пангею на две части, и 140 миллионов лет тому назад, суша разделилась на два континента. На севере возникла Лавразия, которая в настоящее время разделилась на Северную Америку и Евразию, на юге возникла Гондвана (Южная Америка, Африка, Мадагаскар, Индия, Австралия и Антарктика). Разлом континентов продолжался и после, расщепляя Лавразию на две части и дробя Гондвану на все более мелкие ломтики. После этого разлома континентов динозавры уже не могли свободно разгуливать по всему миру, и разные типы ящеров начали эволюционировать по-разному в различных частях суши. Наиболее серьезные различия были между Лавразией и Гондваной. Палеонтологи давно признали, что так следовало быть, однако до сих пор имели мало доказательств в поддержку этой гипотезы. Основное большинство исследователей удовлетворялись раскопками богатых меловых отложений останков в современной западной Северной Америке и восточной Азии, и только несколько исследователей интересовались южными областями. Всего только 10 лет тому назад все пять наиболее изученных типов фауны динозавров Мелового периода были найдены в Лавразии (США, Монголия, Китай и Великобритания). Ситуация изменилась в 1985 году, когда аргентинский палеонтолог Жозе Бонапарте выкопал двух новых плотоядных динозавров в Патагонии. Один их них, Карнотаурус, был в превосходном состоянии со скелетом, сохранившемся настолько, что его кожа оставила отпечатки в окружающих его камнях. Он жил в середине Мелового периода, около 100 миллионов лет тому назад, однако он не был похож на своих современников. Он имел рога над глазами, и этим объясняется его имя — бык-мясоед. Форма его черепной коробки (один из самых простых способов определения плотоядных ящеров) была необычной. В целом, он выглядел очень примитивным. Скелет другого вида, Абелизавра, был найден не в полном виде, однако он имел много общего с Карнотаурусом. Это открытие указывало на существование неизвестной группы плотоядных ящеров, бродящих но Аргентине примерно в то время, когда тиранозавр жил в северном полушарии. Фактически, Карнотаурус и Абелизавр были так необычны, что ученые определили их в полностью новую группу динозавров, абелизавриды, которая отделилась от главной группы плотоядных ящеров около 230 миллионов лет тому назад. Впоследствии абелизавриды были найдены в Индии и на Мадагаскаре.

Растительноядный Стегозавр

Патагония тем временем продолжала “выдавать” удивительных существ. В 1991 году Бонапарте вырыл Титанозавра, длинношее ящерицеподобное растительноядное существо длиной около 24 метров. Через два года он нашел еще одного представителя этого вида. Хотя выкопанный скелет был весьма фрагментарным, было ясно, что он принадлежал существу длиной около 45 метров, весящему около 100 тонн. Это было крупнейшее существо, когда-либо разгуливавшее по Земле. Бонапарте и его коллега, Рудольфо Кориа, назвали его Аргентинозавр. Сам Кория нашел несколько замечательных существ. Работая в 1995 году с другим палеонтологом, Леонардо Салгадо, он открыл хищника, который прославил патагонийских динозавров. Он выглядел похожим на Тиранозавра, но был больше. Гигантотаурус, как они его назвали, был длиной 14 метров — много больше, чем самый большой тиранозавр, который до этих раскопок считался самым большим хищником, жившим на Земле когда бы то ни было. Однако, Гигантотаурус проигрывал тиранозавру в одном отношении: его мозг был в два раза меньше. В марте того же года Кория и Филип Курье провозгласили открытие еще большего хищника. Эти открытия привели к неоспоримому выводу: в Южной Америке меловые динозавры были больше, глупее и примитивнее чем их северные современники. Наиболее изобильными травоядными были длинношеие ящерицеподобные существа, группа, которая вымерла в Лавразии в начале Мелового периода. В то же время наиболее обычными хищниками были абелизавриды, которые процветали на южном континенте» но отсутствовали на севере. На вершине пищевой пирамиды были огромные звери с мозгом, размером с горошину, типа Гигантогауруса, похожие на аллозавров более древнего времени.

Как сказал Кория, большинство динозавров Южной Америки были представлены формами огромного размера, и относящимися к примитивным видам, широко распространенным по всему земному шару в Юрский период. В Меловом периоде эти формы прожили на 50 миллионов лет дольше в Южном полушарии по сравнению с Северным полушарием, и таким образом Южное полушарие было “последним бастионом” исчезающих видов. Многие образцы, найденные в Патагонии, в дальнейшем были найдены в других местах. К примеру, абелизавриды были найдены в Индии, Мадагаскаре и в Африке. Титанозавры также были найдены по всему Южному полушарию. Как оказалось, повсюду в Южном полушарии были широко представлены ящерицеподобные формы динозавров. К примеру, в Африке, кроме титанозавров, были найдены две другие группы ящерицеподобных динозавров, таких как Нигерзавр. Хотя Нигерзавр и произошел от диплодока, неуклюжего ящерицеподобного динозавра Юрского периода, он выглядит весьма своеобразно. Это один из самых мелких ящерицеподобных динозавров, его длина составляет всего 15 метров. Его рот содержит около 600 зубов. Нигерзавр занимал ту же экологическую нишу, что и утконосые динозавры. Существуют некоторые свидетельства того, что подобные существа населяли также и Южную Америку. Нигерзавр был не единственной оригинальной африканской растительноядной формой. В 1999 году был открыт Лурдузавр (дословно: «тяжелая ящерица»). Он выглядел похожим на приземистого бегемота, с бочкообразной грудью, маленькой головой и мощными когтями. В Африке также водились большие хищники, похожие на южноамериканских. В 1993 году был откопан наилучший скелет хищника, когда бы то ни было найденного в Африке. Он был назван Афровенотор (дословно: «африканский охотник») и причислен к группе так называемых торвозавров. Они встречались во время Юрского периода, но, до африканской находки, были неизвестны в Меловом периоде. Двумя годами позже, в Марокко, были открыты еще два хищника. Один из них, Дельтадромеус, был стремительным и грациозным бегуном, который, как казалось, эволюционировал в изоляции в Африке. Другой, Кархародонтозавр («ящер с акульими зубами»), был плотоядный ящер, подобный ящерам Южной Америки. Подобно Гигантотаурусу, Кархародонтозавр был более 14 метров в длину и весил около 8 тонн. Затем в Нигере был найден торвозавр, названный Сухомимус, обладающий зубами, подобными зубам крокодила. Он был наиболее распространенным хищником в свое время, обладал удлиненным рылом, набитым крючкообразными зубами для ловли рыбы, и был 11 метров в длину. В 1998 году следы похожего существа были найдены в Марокко. В Южной Америке также был найден похожий рыбоядный ящер, названный Ирритатор Челлежери (имя происходит от английского “вызывающее раздражение”). Такое название этот ящер получил просто потому что любители-палеонтологи повредили единственный известный череп этого вида!

Кархародонтозавр — ящер с акульими зубами

Картины, возникающие при раскопках в Африке и Южной Америке, удивительно похожи. На обоих континентах были найдены гигантские ящерицеподобные динозавры и хищники, похожие на аллозавров, которые жили там долгое время после того, как эти группы рептилий вымерли в Лавразии. Также оба континента имели много ящеров странного вида, которые эволюционировали в изоляции, вызванной расщеплением Пангеи. Палеонтологи говорят, что они находили животных только этих двух разновидностей: реликтовых животных, которые выжили на южном континенте после расщепления Пангеи, и эндемичных животных, которые эволюционировали на южном континенте и не встречаются в других местах.

В этой теории эволюции динозавров встречаются, однако, некоторые сложности. Динозавры Австралии и Антарктики выглядят гораздо более похожими на динозавров Лавразии. К примеру, в 1998 году зуб утконосого динозавра был найден в меловых отложениях в Антарктиде. Гондванийские животные также были найдены и в Лавразии. Сухомимус, к примеру, имеет близкого европейского родственника, названного Барионикс и найденного в меловых отложениях на островах к югу от Англии. Оба этих животных настолько похожи, что могут принадлежать к одному и тому же виду. Более того, титанозавры были найдены и в Западной Европе, и в Северной Америке, и в Монголии. Одно из объяснений этих открытий состоит в том, что после разделен и я материков, время от времени возникали мосты между ними из-за изменения уровня моря, которые позволяли миграцию и взаимопроникновение различных видов. Другая возможность объяснения состоит просто в том, что найденных остатков еще недостаточно для того, чтобы представить полную картину. В любом случае, динозавры Северного полушария, даже такие известные как Тиранозавр, возможно представляют только малую часть населения Земли Мелового периода, и возможно, именно динозавры Южного полушария являются основными представителями племени динозавров в этот период.

• ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ

Стекла в окнах души

По меньшей мере 10 миллионов человек во всем мире слепы из-за больных роговых оболочек глаза. Единственный способ помочь этим людям — пересадка роговицы от мертвого человека. Но это не самый надежный путь излечения. Теперь — появилась удивительная альтернатива.

Примерно 20 % пересаженных от мертвых доноров роговиц отторгаются реципиентами. Эту проблему могли бы решить искусственные роговицы, да только их создание оказалось задачей едва ли не более сложной, чем создание искусственного хрусталика. Потому творение американских ученых можно смело назвать переворотом в данной области.

Специалисты по инженерной химии и медики из университета Стэнфорда разработали искусственную роговицу, отличающуюся от всех прежних попыток создания таких материалов уникальными параметрами: как оптическими, так и биологическими. Тут надо сказать, что над искусственной роговицей работают независимо несколько групп в разных странах. Более того, есть даже образцы, уже применяющиеся в медицине. Однако, очевидно, свойства этих роговиц недостаточно хороши, ибо используют их в самых крайних случаях: как последнюю надежду, только тогда, когда отторжена роговица донорская. Стэнфордцы же надеются, что их творение заменит трансплантацию роговиц от трупов практически полностью. А это важно хотя бы из-за постоянной нехватки донорских органов.

Чтобы изготовить эту синтетическую роговицу, отличающуюся тончайшей выверенной структурой, авторы изобретения применяли последние достижения химии, наряду с фотолитографией

Столь крупное достижение стало возможным благодаря междисциплинарному подходу — исследования грех ученых соединили вместе химию, нанотехнологию, биологию и медицину. Команда, совершившая прорыв, — это инженер-химик Куртис Фрэнк, медик и химик-технолог Дэвид Мюн и офтальмолог Кристофер Та. Они создали необычный материал, получивший название Duoptix. Это гидрогель сложного состава, в котором доля воды может достигать 80 %, что идентично содержанию воды в человеческих тканях. В гидрогеле есть твердая фаза, и здесь это — спроектированная трехмерная сеть сложной формы. Причем авторы сплели в искусственной роговице два разных материала. Один из них — полиэтиленгликоль. Он сопротивляется накоплению поверхностных белков и воспалению ткани. Второй — полиакриловая кислота, которую авторы сравнивают с впитывающим воду материалом в подгузниках.

“Представьте себе рыболовную сеть, но трехмерную, — говорит Фрэнк. — Это прочный и эластичный материал”. Потому новая искусственная роговица прекрасно выдерживает процедуру имплантации — пришивание к глазу. Важно еще и то, что новый биологически совместимый гидрогель очень прозрачен и проницаем для питательных веществ, включая глюкозу, любимую “пищу” роговой оболочки.

Двойная структура полимерной роговицы придумана очень изящно. Центральный диск — чист и прозрачен. А окружающий его “гравированный” круг насыщен мельчайшими порами, приманивающими живые клетки из тканей, окружающих имплантат. Прибывающие клетки охотно размножаются и вырабатывают коллаген, надежно соединяющий вживленную искусственную роговицу с глазным яблоком пациента. А снаружи на диске роговицы вырастает тончайший слой прозрачных клеток эпителия.