Текст книги "Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего"

В последующих опытах в 1798 г., через год после смерти Геттона, Холл серьезно усовершенствовал свой эксперимент – применил к нагретым образцам давление. Для этого он забил отпиленные ружейные стволы известняком и глиной, заварил их и поместил в горячую печь. Расширение газов, высвобожденных теплом, создало высокие внутренние давления – гораздо, гораздо выше тех, что на поверхности Земли. Многие эксперименты Холла не удались из-за того, что сварной шов был негерметичным или металл расплющивался, а один опыт, в котором реагенты оказались недостаточно высушены, закончился катастрофическим взрывом. «Печь разорвало на части, – писал Холл. – Доктор Кеннеди, который присутствовал при этом… едва остался жив»[39]39
  Hall, “Account of a Series of Experiments,” 81.


[Закрыть].

Но некоторые из заваренных Холлом стволов с известняком выдержали всё, и он доказал, что известняк под давлением может нагреваться до высоких температур, даже выше точки плавления, не распадаясь с образованием извести. Холл представил свой инновационный труд «Отчет о серии экспериментов, показывающих, как эффекты сжатия изменяют действие тепла» на собрании Эдинбургского королевского общества (президентом которого он станет семь лет спустя) в 1805 г. Джеймс Холл не только подтвердил идеи Геттона, но и положил начало эпохе исследований высокого давления – направления, которое процветает по сей день, проливая свет на глубинный углеродный цикл Земли.

Редчайшие минералы Земли

Известняки, состоящие из весьма распространенной минеральной разновидности карбоната кальция – кальцита, – это крупнейшее хранилище углерода в земной коре. Но кальцит лишь один из нескольких сотен зарегистрированных углеродсодержащих минералов. Если мы действительно желаем разобраться с земным углеродом, нам нужно переместить фокус внимания с обычных минералов вроде кальцита на более экзотические минеральные виды, каждый из которых обладает уникальным сочетанием химического состава и кристаллической структуры. Мы должны приглядеться к некоторым самым редким кристаллам на Земле.

Если вы хотите узнать секреты природы, вам потребуется максимально овладеть информацией. Каждому ученому знакомы периоды одержимости, когда целыми днями раздумываешь над графиками и разбираешься в таблицах, заполняя ум страницами подробностей. Это своего рода временное безумие – размышлять над анализами, пока ешь, пока притворяешься, что беседуешь с коллегами и родственниками; засыпать, думая о числах, и просыпаться, думая о числах. Если вам повезет, если вам откроются скрытые закономерности, если ваш мозг установит правильные взаимосвязи, тогда вы сможете увидеть что-то новое – что-то, чего никто раньше не видел.

Признаюсь, я знавал такие времена. Летом 2015 г. я был поглощен осмыслением особенностей всех известных минеральных видов, которых более 5000. Я погрузился в их сложную химию и замысловатые кристаллические структуры, их свойства и способы образования, разнообразие проявлений и минеральные ассоциации. На много дней я изолировался от насущных забот. Коллеги сердились за оставшиеся неотвеченными письма. Семья все больше отдалялась от меня в ответ на мою невнимательность, мою глухоту.

Пять тысяч видов – это много, но их вполне возможно изучить за неделю, если не отвлекаться. За неделю вам удастся «прочувствовать» масштаб и богатство минерального царства. Что поражает меня больше всего, так это насколько же мало количество тех минералов, которые распространены повсеместно, – 99,9 % объема земной коры представлено менее чем 500 видами.

Минералогия углерода отнюдь не ограничивается алмазом и графитом. Геологи насчитывают более 400 углеродсодержащих минералов, каждый из которых представляет собой уникальную комбинацию углерода с другими химическими элементами, а каждая такая комбинация уникальна особым геометрическим расположением атомов в регулярно повторяющейся кристаллической структуре. Некоторые из этих видов можно в изобилии найти на всех континентах: вездесущий кальцит в известняковых утесах и школьном меле, арагонит коралловых рифов и раковин моллюсков, формирующий горы доломит и практичный магнезит – магниевая руда. Углерод также содержится в прекрасных ювелирно-поделочных цветных камнях, находящихся по «шкале желания» на одну ступень ниже рубинов и изумрудов, – нежно-розовый родохрозит, насыщенно-зеленый малахит и темно-синий азурит, мой любимый минерал.

Но на каждый распространенный углеродный минерал приходится десяток малоизвестных видов – минералов, о которых большинство людей, включая и большинство минералогов, никогда не слышали. Есть множество необычайно редких, микроскопических кристаллов, которые были найдены лишь в одном или паре мест в мире. Например, крошечные кристаллы пурпурного абелсонита были извлечены только из образцов керна горючих сланцев возрастом 50 млн лет в районе Грин-Ривер (штаты Колорадо и Юта). Чудесный небесно-голубой хуангодойит найден лишь на серебряном руднике Санта-Роса в чилийской провинции Икике. Кристаллы прекрасного изумрудно-зеленого уиджимулталита (попытайтесь быстро сказать это слово три раза подряд!) были обнаружены исключительно на руднике Маунт-Эдвардс в Уиджимулте, Западная Австралия. А все известные запасы хрутфонтейнита Земли, открытого в виде микроскопических зерен на руднике Комбат в Намибии, поместятся в наперсток, да еще и место останется.

Почему столь многие минеральные виды редки? Почему бы атомам не найти несколько десятков оптимальных компоновок и не придерживаться их? Мы с моими коллегами никогда не задумывались об этом. Поэтому так важно иметь умных, любознательных, пылких и обладающих широким кругозором друзей, которые не являются экспертами в вашей области. Здесь как с углеродом: чем более разнообразные связи мы формируем, тем больше наш потенциал. Жизненно необходимо иметь коллег в других областях – коллег мыслящих, не боящихся задавать действительно оригинальные вопросы, которые эксперты в вашей области никогда и не подумают задать. Для меня таким другом и коллегой стал Джесси Аусубел.

Джесси называет себя промышленным экологом, изучает источники и потоки энергии в разных социумах. Он слывет весьма осведомленным специалистом с провокационными взглядами на энергетическую политику, но его профессорская позиция в Рокфеллеровском университете в Нью-Йорке дает ему возможности для гораздо более разнообразных и творческих интеллектуальных поисков. Джесси – эксперт по творчеству Леонардо да Винчи и его жизни. Он предложил новые и убедительные гипотезы причин различных явлений – от массовых вымираний до авиакатастроф. Джесси – компетентный специалист в области разнообразия и распределения морских организмов, также он разбирается в использовании ДНК-дактилоскопии для идентификации видов растений и животных, так как участвовал в глобальной программе под названием «Штрихкод жизни»[40]40
  См.: «Штрихкод жизни» по ссылке: https://phe.rockefeller.edu/barcode, доступной на 17 сентября 2018 г.


[Закрыть].

Аусубел – потрясающий наставник молодых ученых, он использует для обучения весьма замысловатые методики и способствует профессиональному росту начинающих, предлагая им участвовать в проектах, на редкость оригинальных. В 2011 г. он консультировал подростков Кэтрин Гэмбл, Роана Кирпекара и Грейс Янг из манхэттенской Тринити-скул, как разбираться в ингредиентах чая[41]41
  Mark Y. Stoeckle et al., “Commercial Teas Highlight Plant DNA Barcode Identification Successes and Obstacles,” Scientific Reports 1 (2011): art. 42.


[Закрыть]. Оказывается, многие чайные рецепты хранятся в тайне – самые важные ингредиенты никогда не раскрываются. Но ДНК-тестирование может выявить даже незначительные компоненты любого чая, от «Липтона» до самых экзотических азиатских смесей. Применив методы баркодирования ДНК, юные сыщики обнаружили удивительный ряд не указанных в описании добавок – среди них петрушку, пырей, люцерну и обычные сорняки вроде белой мари или красной зубчатки.

Через год, в 2012 г., Джесси стал наставником старшеклассниц Кейт Штокл и Луизы Штраусс, также учениц Тринити, которые обошли более десятка дорогих суши-ресторанов и рыбных магазинов. Тайком от их владельцев Штокл и Штраусс взяли маленькие образцы сырой рыбы в лабораторию для ДНК-дактилоскопии. Результаты оказались поразительными – каждая четвертая рыба подменялась другой, которая выдавалась всегда за более дорогой деликатес: обычная треска «играла роль» красного луциана, икру обычной корюшки продавали как икру летающей рыбы, дешевую тилапию любовно презентовали в качестве дорогого белого тунца. Когда топовые новостные СМИ Нью-Йорка узнали эту историю, она произвела фурор. Скандал, получивший название «сушигейт», доставил много неприятностей престижным японским ресторанам и заставил Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов ввести новые правила тестирования и маркировки рыбной продукции[42]42
  John Schwartz, “Fish Tale Has DNA Hook: Students Find Bad Labels,” New York Times, August 21, 2008, A1.


[Закрыть].

Джесси Аусубел, конечно, понимал социальные последствия исследований чая и суши, но он смотрел шире – искал возможность привнести науку в повседневную жизнь людей. The New York Times приводит его фразу: «Триста лет назад наука была менее профессиональной. Возможно, колесо истории вновь поворачивается туда, где в ней сможет участвовать больше людей»[43]43
  Jesse Ausubel, цит. по: Schwartz, “Fish Tale Has DNA Hook.”


[Закрыть].

Джесси изменил мою жизнь в бытность его координатором программ фонда Слоуна, благодаря которому и появилась Обсерватория глубинного углерода[44]44
  Далее в тексте также будет использоваться аббревиатура DCO. – Прим. ред.


[Закрыть]. Быстро перемотав потребовавший нескольких лет этап предварительного одобрения грантов, рабочих встреч, подготовки предложений и формирования команды, перейдем сразу к кульминационному пункту работы DCO. На всем пути ее становления Джесси был нашим энергичным коллегой, принимающим в работе деятельное участие, полностью погруженным в науку и ее планирование.

Один наш памятный разговор состоялся в октябре 2015 г. на исходе напряженного дня, проведенного в знаменитом вулканическом кратере Сольфатара неподалеку от Неаполя. Минерализация этой активной зоны выхода углекислого газа и едких насыщенных серой паров весьма разнообразна. Великолепные красные, оранжевые и желтые кристаллы конденсируются прямо из горячих газов, насыщенных серой, мышьяком, ртутью и другими ядовитыми элементами. Минералообразующая мощь создающих кристаллы зловонных вулканических паров потрясла меня – я в жизни не видел подобного минералогического спектакля и никак этого не ожидал.

Тем вечером, проезжая по Риму на такси, мы с Джесси обсуждали богатое разнообразие минералов и их неравномерное распределение – с учетом изобилия редких видов. Вот тогда он и задал вопрос, который большинство геологов не задали бы: а почему редких минералов так много? И сразу пришло осознание: если мы хотим понять все формы углерода, нам бы лучше ухватиться за многочисленные малораспространенные углеродсодержащие кристаллы. Почему существуют целые сотни редких углеродных минералов, каждый с уникальным сочетанием химии и структуры? Дальнейшее обсуждение, начавшееся с этого вопроса, Джесси подкрепил своими сведениями об экзотической морской жизни, а я – своими познаниями по минералогии. К концу поездки идея статьи обрела форму[45]45
  Наши результаты опубликованы в статье: Robert M. Hazen and Jesse Ausubel, “On the Nature and Significance of Rarity in Mineralogy,” American Mineralogist 101 (2016): 1245–51, https://doi.org/10.2138/am-2016-5601CCBY. Мы обнаружили, что редкость минералов имеет несколько параллелей с биологической редкостью, что рассматривается в работе: Deborah Rabinowitz, “Seven Forms of Rarity,” in The Biological Aspects of Rare Plant Conservation, ed. J. Synge (New York: Wiley, 1981), 205–17.


[Закрыть].

Мы с Джесси поняли, что минералы могут быть редкими по четырем причинам. Тысячи минеральных видов редки, поскольку содержат один или несколько редких химических элементов, которые должны быть обособлены и сконцентрированы до того, как сможет образоваться минерал. Поэтому в относительно малом количестве минералов присутствуют кадмий, йод, рений или рутений – содержание атомов любого из этих элементов в земной коре меньше одного на миллиард других атомов. К образованию редкостей приводят также странные, невероятные сочетания элементов. Бериллий с сурьмой вместе встречаются только в одном минерале – велшите. Названный в честь Билла Велша, заядлого коллекционера минералов (и, к счастью, моего учителя естественных наук в восьмом классе), велшит можно найти исключительно в исторической горнодобывающей области Лонгбан в Швеции. Ванадий и молибден объединяются также в одном-единственном минерале из одной-единственной местности: герероите из уже упоминавшегося свинцово-цинкового рудника Комбат неподалеку от Хрутфонтейна в Намибии.

Еще одна группа минеральных диковинок содержит распространенные элементы, но их редкость объясняется весьма жесткими ограничениями по условиям, необходимым для их образования. Кальций, кремний и кислород – одни из самых распространенных элементов на Земле, но минерал хатрурит, для которого соотношение этих элементов 3:1:5, был найден лишь в формации Хатрурим в Израиле. Хатрурит кристаллизуется только в узком диапазоне состава и при необычайно высоких температурах (выше 1150 °C). Но стоит лишь чуть-чуть изменить условия, особенно если присутствует распространенный элемент алюминий, и вместо хатрурита образуются другие минералы.

Некоторые минералы редки в силу своей неустойчивости: едва образовавшись, они быстро исчезают. Скаккит, минеральная форма хлорида магния, впитывает воду из воздуха и рассыпается при определенной его влажности. Названный в честь меня минерал хазенит, найденный только в озере Моно в Калифорнии, растворяется под дождем. (Милые маленькие кристаллики представляют собой какашки микроорганизмов; как говорит один мой коллега: «Хазенит случается»[46]46
  В оригинале: “Hazenite happens” – явный отсыл к знаменитому американскому выражению “Shit happens”, получившему особую известность после фильма «Форрест Гамп». – Прим. ред.


[Закрыть].)[47]47
  Речь идет о Шоне Соломоне, директоре Обсерватории Земли Ламонт – Доэрти в Колумбийском университете; это его комментарий к лекции “Mineralogical Coevolution of the Geo– and Biospheres: Metallogenesis, the Supercontinent Cycle, and the Rise of the Terrestrial Biosphere”, прочитанной автором в этой обсерватории 11 октября 2013 г.


[Закрыть] У других редких видов происходит дегидратация на воздухе, они распадаются под действием солнечного света или попросту испаряются. Некоторые из этих минералов, должно быть, образуются часто и в гораздо большем числе мест, чем мы знаем, но так ведь нужно оказаться в нужном месте в нужное время, чтобы их найти.

И наконец, о некоторых минералах нечасто сообщают просто потому, что они находятся слишком далеко или их слишком опасно собирать. Минералов из активных вулканов или глубоких шахт, вмерзших в антарктический лед или находящихся глубоко под океаническим дном, может быть и много, но они вряд ли окажутся в музеях и уж тем более в коллекциях собирателей минералов.

Чтобы считаться редким – а это бóльшая часть всех минеральных видов, – минерал должен обладать по крайней мере одним из этих четырех признаков: причудливый состав, жесткие ограничения по условиям образования, мимолетное существование или образование в опасном окружении. В очень немногих случаях особенно редким минералам присущи все четыре. Примером этого является фингерит – минерал, названный в честь Ларри Фингера[48]48
  Редкий минерал фингерит был описан в статье: John M. Hughes and Chris G. Hadidiacos, “Fingerite, Cu₁₁O₂ (VO₄)₆, a New Vanadium Sublimate from Izalco Volcano, El Salvador: Descriptive Mineralogy,” American Mineralogist 70 (1985): 193–96.


[Закрыть], который долгое время был моим коллегой по Геофизической лаборатории и наставлял меня в минералогии. Фингерит – редкий, потому что он: 1) содержит необычное сочетание элементов – меди и ванадия, 2) требует точного соотношения этих элементов 2:1 (если будет соотношение 1,5:1 или 2,5:1, сформируются другие, такие же редкие минералы), 3) растворяется каждый раз, стоит пойти дождю, и 4) образуется из горячего пара только в выходах супернагретых источников у вершин вулканов. Неудивительно, что фингерит известен лишь в одном месте на Земле – в фумаролах вблизи вершины периодически проявляющего активность вулкана Исалько на западе Сальвадора.

Понимание того, что большинство минералов – редкие, имеет важное практическое применение. Редкие минералы указывают на те участки Земли, где сочетание химических и физических условий было необычным, если не уникальным. Возможно, горячий природный рассол, обогащенный никелем и медью, попал под давлением в трещину известняка на глубине около 1 км. В результате образовались несколько округлых кристаллических кластеров темно-зеленого глаукосферита. Крошечные розетки желтого бейлиита и корочки желто-коричневого свартцита растут исключительно на стенах урановых шахт, тогда как золотые иглы гелита и прозрачные пластинки кладноита конденсируются только в горелых отвалах угольных месторождений.

Наша активная живая планета проделывает много подобных замысловатых трюков в самых неожиданных местах. Диковинные минеральные полости – результат химического смешивания, вызванного действием внутреннего тепла, мигрирующих флюидов[49]49
  Газово-жидкие растворы. – Прим. науч. ред.


[Закрыть] и повсеместно проникающих безудержных проявлений жизни – создают уникальную «экологию» минералов Земли. Этим наш дом отличается от любого другого известного мира. Сияющая Луна, быстрый Меркурий, даже наш красный сосед Марс, который по всем признакам когда-то был теплым и влажным, как Земля, – в том, что касается минерального разнообразия, все они блекнут по сравнению с нашей планетой.

Редкие минералы – это научный праздник для тех из нас, кто занимается изучением кристаллического царства природы. Это так хотя бы потому, что самые редкие минералы обладают неизвестными прежде кристаллическими структурами – новым геометрическим расположением атомов, – которые способствуют поиску новых и полезных материалов. Помимо этого, редкие минералы содержат не изученные ранее сочетания элементов. Подобные новинки также мотивируют на создание новых материалов. Но вот что, возможно, удивительнее всего: документирование всех редких минералов оказывается ключом к предсказанию множества еще не идентифицированных диковинок, которые должны встречаться на поверхности Земли или чуть глубже, но пока не обнаружены и не описаны.

Секрет предсказания еще не открытых минералов заключается во всеобъемлющих исследованиях тех, что уже известны. Обсерватории глубинного углерода нужна была полная инвентаризация сотен минералов углерода – распространенных и редких, каждой отдельной формы углерода на Земле. Нам также требовалось знать их количество – список всех их местонахождений по всему миру и всех сосуществующих с ними минералов во всех шахтах и карьерах, на всех горных пиках и приливно-отливных зонах.

Минералогия больших данных – ключ к предсказанию еще не открытых объектов минерального царства Земли. Мы должны создать базы данных по более чем 5000 известных минеральных видов и миллионам их местонахождений по всему земному шару. Затем мы должны проштудировать эту информацию, чтобы распознать скрытые закономерности, которые укажут верное направление к открытию.

Для работы с большой базой данных нужен особенный человек – тот, кто любит эту область, у кого есть творческое видение, кто обладает техническими навыками в разработке программного обеспечения и, возможно самое важное, кто готов потратить бесчисленные часы на поддержку этого проекта. Роберт Даунс, профессор минералогии Аризонского университета в Тусоне, как никто соответствует этим требованиям[51]51
  Биографические сведения о Роберте Даунсе были получены в ходе бесед и переписки с ним по e-mail в январе и апреле 2017 г. и январе 2018 г.


[Закрыть]. Он посвятил два десятилетия составлению всеобъемлющего списка минералов и их свойств.

Боб Даунс не тот человек, о котором вы бы подумали в первую очередь, представляя себе этот подвиг Геракла. Покладистый канадец по происхождению и темпераменту, он не так давно пришел в науку. Даунс добился превосходных результатов как математик в Университете Британской Колумбии, но также был вполне счастлив, когда, будучи строительным рабочим, прокладывал автомобильные трассы на канадских Северо-Западных территориях, подземку в Ванкувере и железные дороги в Британской Колумбии. Какое-то время Боб копал золото на участке своего отца в районе Фифтинмайл-Крик на Юконе и добывал чудесные образцы минералов в ходе собственных изысканий в высокогорных районах юга Британской Колумбии, вскрывая твердую породу динамитом. «Я получал динамит бесплатно, потому что был кое с кем знаком». Он добавляет: «Я вел себя по-идиотски, но мне везло, так что я не убился». Только пожив жизнью, полной приключений, Даунс остепенился и получил докторскую степень по математической кристаллографии в Политехническом университете Вирджинии уже в весьма зрелом возрасте – в 37 лет. Три года спустя, отработав на позиции постдока вместе со мной в Институте Карнеги, он стал преподавателем Аризонского университета в Тусоне.

На первый взгляд Боб – спокойный человек, но стоит узнать его получше, как становится очевидной его сильная страсть к минералам и их исследованию. Пару-тройку десятков лет назад он обнаружил, что минералогии с ее данными по тысячам видов, разбросанными по сотням источников, не хватает порядка и стройности – систематического перечня всех официально утвержденных минеральных видов, точного определения их кристаллических структур и всеобъемлющей классификации их физических и химических свойств. Дело, которое он начал, стало самой большой в мире базой данных минеральных видов.

Сперва это была тихая и незаметная работа для души – персональный сбор наиболее достоверных сведений о кристаллической структуре минералов. Будучи редактором – специалистом по кристаллическим структурам в ведущих научных журналах American Mineralogist и The Canadian Mineralogist, Даунс имел непосредственный доступ к сотням таблиц с кристаллографическими данными. Как говорилось выше, он обнаружил, что не существует полного списка официально утвержденных минеральных видов. Международная минералогическая ассоциация (ММА), повсеместно известная как IМА (International Mineralogical Association), занимается проверкой заявок на новые виды со всего мира – чтобы верифицировать каждое уникальное сочетание химического состава и кристаллической структуры, найденное в природе. Но ММА – общественная организация, и много лет ее «официальным» списком была неформальная «сборная солянка», систематически не обновляемая и не публикуемая регулярно в каком-то определенном издании. С целью привнести больше порядка в эту область Даунс и начал составлять собственный список, координируя свою деятельность с ММА.

Все изменили деньги. Бизнес-ангелом Даунса стал миллиардер Майк Скотт, генеральный директор Apple Computers, который присоединился к Стиву Джобсу и Стиву Возняку в 1977 г., как только свежеоперившаяся компания вышла из гаража. Скотт – страстный коллекционер прекрасных драгоценных камней. Его собрание крупных, безупречных, насыщенных цветом сокровищ превосходит коллекции почти всех музеев в мире. Скотт хотел разработать быстрые и точные методы идентификации ограненных драгоценных камней, поэтому предложил Бобу сделку. Скотт вложит 5 млн долларов в самый современный инструментарий для его лаборатории и поддержит разработку базы данных по минералам и их свойствам, а Даунс поможет идентифицировать минералы коллекционера. Но при одном условии: базу данных надо будет назвать в честь кота Майка Скотта, Рраффа. Так и родилась RRUFF – база данных по минералам[52]52
  См.: Robert T. Downs, “The RRUFF Project: An Integrated Study of the Chemistry, Crystallography, Raman and Infrared Spectroscopy of Minerals,” in Program & Abstracts: 19th General Meeting of the International Mineralogical Association, Kobe, Japan, July 23–28, 2006 (Kobe: IMA, 2006), 3–13.


[Закрыть]. Кое-кто из нас заметил, что название содержимого этого ресурса – «данные Рраффа» – производило не лучшее впечатление. Но такова была сделка, и название RRUFF сохранилось. (Можете проверить по адресу http://rruff.info/ima.)

Сначала замысел заключался в том, чтобы просто собрать много-много сведений – без необходимости регистрировать каждый отдельный минеральный вид. Но аппетиты росли. Даунс нанял армию студентов, чтобы те вводили в базу самые необходимые данные по минералам, измеряли атомные структуры и оптические свойства, сохраняли характерные образцы в растущей коллекции минералов Аризонского университета и делали как можно более удачные микрофотографии характерных кристаллов. Он нанял программистов, чтобы ускорить процесс ввода информации, иметь возможность добавлять в базу новые поля, устанавливать связи с другими ресурсами данных по минералам и делать весь сайт более удобным для пользователя. Он приветствовал преемственность работавших с ним выпускников, которые в итоге построили свои карьеры на сборе и использовании данных по минералам.

В процессе создания базы данных RRUFF Боб Даунс стал совершенно незаменимым для минералогии. Его веб-сайт, обновляемый каждые несколько дней, содержит наиболее полный из всех перечень минеральных видов. Ресурс rruff.info/ima набирает почти 100 000 посещений каждую неделю, так как сюда регулярно заходит все минералогическое сообщество мира – студенты, преподаватели, коллекционеры-любители и музейные кураторы.

RRUFF продолжает расширяться как по содержанию, так и по размаху. Сейчас у вас есть возможность искать на нем минералы по составу, структуре или минеральной группе. Даунс с коллегами недавно добавил на портал страницу «Минеральная эволюция», где возраст почти 200 000 минералов сопоставлен с другими данными. Новые пакеты программ обработки статистической информации и графические опции позволяют пользователям визуализировать сведения о минералах различными «умными» способами. Знания Даунса по минералогии привели его на Марс в качестве члена команды Марсианской научной лаборатории, которая управляет марсоходом «Кьюриосити» на Красной планете. Как следствие, к базе данных добавили также планетарную минералогию.

Сейчас каждый желающий имеет бесплатный и открытый доступ к полному каталогу, содержащему более 5000 утвержденных ММА минералов на Земле и других планетах со ссылками на всю необходимую статистику по каждому виду. Но знание множества обнаруженных форм углерода только первый шаг в предсказании того, чего «не хватает». Нам также нужны данные по сотням тысяч местонахождений минералов по всему миру – по всем шахтам и горам, карьерам и обнажениям, пещерам и утесам. Составление такого списка – хотя это и гораздо, гораздо более сложная задача, нежели каталогизация более чем 5000 видов, – единственный способ, с помощью которого мы могли бы узнать число углеродсодержащих минералов Земли.

Mindat.org

Другой герой кампании по составлению международной базы данных по минералам – Джолион Ральф, целеустремленный прагматичный британец, который построил небольшую империю, собирая данные по минералам и драгоценным камням и делясь ими[53]53
  Биографические сведения о Джолионе Ральфе были получены в ходе бесед и переписки с ним по e-mail в августе 2017 г. и январе 2018 г.


[Закрыть]. Как и многие любители минералогии, Ральф начал коллекционировать еще в детстве. Он вспоминает свой самый первый образец: кристалл кварца, найденный им в гальке на прославленном побережье Тинтагель в английском Корнуолле, когда ему было шесть лет. С этого и началась любовь Ральфа к минералам длиною в жизнь. Коллекция выросла, но он все еще хранит тот маленький камушек – уже более 40 лет.

Вторая страсть Джолиона проявилась в 1980 г., когда в возрасте десяти лет он был отобран для участия в пилотной программе по обучению британских детей программированию. Его увлечение разработкой алгоритмов со временем не ослабло. Поступив в престижную Королевскую горную школу, чтобы изучать геологию как основной предмет, он вскоре переключился на компьютерные науки, выбрав их в качестве своей профессии.

Mindat.org – самый внушительный в мире на сегодняшний день ресурс сведений о местонахождении минералов и основное дополнение к базе данных по минеральным видам RRUFF Даунса – появился на свет в рождественские дни 1993 г. в виде персонального списка минералов Джолиона Ральфа[54]54
  В 2014 г. Джолион Ральф передал весь веб-сайт и базу данных Mindat.org в дар некоммерческому Минералогическому институту Хадсона, чтобы обеспечить его лучшую защиту и при этом оставить доступ бесплатным для всех.


[Закрыть]. Сначала это был просто каталог его собственных образцов и мест сбора, но Ральф постепенно начал осознавать, что его база данных могла бы стать чем-то бóльшим. Он продолжал добавлять информацию и улучшать функциональность Mindat, но уже начала обретать форму идея создания сайта, который вмещал бы все минеральные виды из каждой точки мира. Наступление эпохи ОС Windows и мощь интернета дали новый толчок к дальнейшему развитию Mindat, и 10 октября 2000 г. он стал публичным ресурсом.

Одному никак с таким не справиться. Сотни лет минералогических исследований, помноженные на энтузиазм десятков тысяч хорошо подкованных и страстных коллекционеров, породили целый океан информации по минеральным видам и их местонахождениям. Миллионы фактов, указывающих, где конкретно и какие именно комплексы минералов были найдены, оказались разбросанными повсюду, погребенными в бесчисленных книгах и статьях, опубликованных на многих языках. Мало того, существовало неизвестно сколько скрытых ценных сведений о минералах – неопубликованные обрывочные сведения, собранные на спрятанных в картотечных ящиках карточках для записей, записанные от руки в полевых дневниках и хранящиеся на устаревших ныне дискетах. Задачей Джолиона Ральфа было найти все эти данные, собрать их на единой интернет-платформе и предоставить миру.

Точное местонахождение минералов имеет важное значение для очень многих людей. Геологи хотят знать, куда идти, чтобы понять, как образуются минералы. Коллекционеры хотят знать, куда идти, чтобы найти лучшие образцы для представления их на минералогических шоу. А добывающие компании хотят знать, куда идти, чтобы заработать много денег. До недавнего времени у них не было единого источника информации о местонахождении минералов. Некоторые минералоги проводили региональные исследования; геологические библиотеки заполнены книгами с названиями вроде «Минералы Аризоны» или «Минералы Карпат». На титулах других сборников написано, к примеру: «Шахты Долины смерти» или «Драгоценные камни мира». Плюс популярные минералогические журналы, среди которых The Mineralogical Record и Rocks & Minerals, публикуют богато иллюстрированные сообщения о знаменитейших местонахождениях коллекционных минералов в мире, зачастую с тщательно составленными списками всех зарегистрированных видов из действующих шахт или известного региона. Но, чтобы получить исчерпывающий обзор – чтобы свести в таблицу все, что имеет отношение к распространенному минералу, скажем азуриту или родохрозиту, – вам потребуются годы изучения нескольких тысяч источников, значительная доля которых окажется той самой скрытой информацией на иностранных языках. Вам также потребуется легион помощников-энтузиастов. Именно таких и набрал Джолион Ральф.

Статистика Mindat поражает. Добавлять фотографии минералов, описывать их местонахождения и редактировать данные по ним могут почти 50 000 зарегистрированных пользователей. В совокупности они загрузили сотни тысяч фотографий образцов. Были внесены данные по 300 000 участков по всему миру, а количество индивидуальных минералогических находок перевалило за миллион. Это изумляет Ральфа: «Я не ожидал, что сайт настолько разрастется. Он начал руководить моей жизнью!»

Джолион, который сейчас работает в полную силу, управляя Mindat и расширяя его, как никто другой понимает, что работа не окончена. Покрытие некоторых богатых минералами географических зон, в частности Китая, неполно. Многие места плохо описаны (Ральф пытается добавить ко всем ним GPS-координаты). Более того, на таком краудсорсинговом ресурсе, как Mindat, всегда будут досадные ошибки и искажения фактов. Коллекционеры иногда допускают неточности в идентификации своих находок, и они скорее сообщат о редких видах, которые встречаются в форме цветных кристаллов, чем о гораздо более распространенных белых или серых неприметных породообразующих минералах. Тем не менее десятилетия усилий и организационных стараний Джолиона Ральфа привели к тому, что его Mindat.org преобразовал минералогию и открыл потрясающие новые возможности для минералогических исследований.

Экология минералов

Благодаря всеобъемлющему списку минеральных видов Боба Даунса и огромной подборке местонахождений минералов Джолиона Ральфа мечта DCO каталогизировать все кристаллические формы углерода на Земле вполне осуществима. О чем говорит нам вся эта информация? Этим вопросом мы задались в 2014 г., когда начали искать скрытые закономерности в нагромождении данных.