Пыль. История современного мира в триллионе пылинок - Джей Оуэнс

Это стало возможным благодаря спектроскопии – «пожалуй, самому мощному аналитическому методу» по мнению Грина. «Так мы понимаем нашу Вселенную. Спектроскопия зародилась, когда человек использовал рассеянный свет при поиске ответа на вопрос», – говорит он. Можно описать ее как науку об анализе цвета. У объектов есть цвета, потому что они поглощают одни частоты света и отражают другие. У оксида железа красноватый оттенок, поскольку он поглощает зеленый, синий и фиолетовый свет, а отражает только красный конец спектра. Черный углерод – черный, потому что поглощает практически весь свет. Вообще, у каждого элемента в таблице Менделеева есть уникальный световой спектр, который он отражает или поглощает. Это нечто вроде цветовой сигнатуры, которая определяется кристаллической или молекулярной структурой. Измерьте свет, отраженный от поверхности планеты (или излучаемый звездой), и вы сможете узнать, из каких элементов она состоит. В 1982 году НАСА испытывало свой первый изображающий спектрометр над Невадой. «И тогда обнаружились новые минералы, о наличии которых мы даже не подозревали!» – воскликнул Грин.

Он устроился в НАСА в 1986 году и с тех пор занимается спектроскопией. «Я участвовал в создании изображающих спектрометров, которые побывали на Луне и Марсе. Сейчас мы конструируем еще один, чтобы отправить его на Европу – спутник Юпитера», – рассказывает Грин. За его карьеру очень многое изменилось: «Однажды я заплатил 100 тыс. долларов за диск на терабайт. Теперь они стоят где-то 20 баксов».

На борту МКС закрепят 1,2 тыс. параллельных спектрометров, направленных вниз. Они будут фиксировать показания с поверхности каждые 60 метров. «Мы отснимем все засушливые регионы несколько раз за год, потому что могут мешать облака или пыльные бури. Нам нужна именно поверхность», – говорит Грин. И добавляет: «[При нужных условиях] мы сможем видеть молекулы с расстояния в сотню километров – это поразительно». И правда.

Проект направлен на то, чтобы дать разработчикам климатических моделей возможность прогнозировать будущие источники пыли. «Наш подход – изучить регионы, подверженные риску опустынивания, и попытаться оценить их основную минералогию», – объясняет Грин. Это могут быть места, прилегающие к известным источникам пыли. «Там еще достаточно растительности, поэтому сами по себе они – не источники». Но рядом – дороги, карьеры или фермерские поля, где целостность поверхности нарушена, а это делает почву уязвимой для ветровой эрозии. Команда EMIT тестирует разные климатические сценарии МГЭИК, чтобы понять, что будет дальше. Появится больше растительности или образуется пустынная местность? «Мы в том числе способны просчитать, что может произойти через 100 лет», – отмечает Грин.

Карта минералов улучшит климатические модели, поскольку у ученых появится больше информации о том, как пыль будет нагревать или охлаждать планету – как в обозримом будущем, так и в далеком. У ярко-белой пыли каолинитовой глины совсем не такие радиационные свойства, как у пыли красного гематита. Вот почему так важно знать не только количество и метод транспортировки пыли, но и ее состав. Таким образом, наука о пыли вносит свой вклад в спасение мира.

Есть и неожиданные примеры прямой выгоды от этих исследований. Грин рассказывает: несколько лет назад они проводили измерения в некоторых частях Калифорнии, где в природе может встречаться асбест, с помощью AVRIS – еще одного спектрометрического прибора. Однажды такой сбор данных пригодился в непредвиденной ситуации.

«Когда в 2001 году нас направили выяснить, куда распространился асбест после обрушения башен-близнецов, – говорит он, – [благодаря прибору] мы могли распознать гипсокартон и целлюлозу. Мы полетели 16 сентября и увидели пожары, что все еще полыхали. Передали людям на земле: “Тут-то и там-то видим огонь”. Сообщили им широту и долготу, а также наши выводы о том, насколько эти пожары сильны. Эту информацию можно было использовать для повышения безопасности спасателей».

Недавно ученым помешал коронавирус. «Когда я предлагал построить инструмент, речь не шла об условиях, при которых люди не смогут работать бок о бок», – с досадой отмечает Грин. Создание космического оборудования предполагает тесную работу в чистых помещениях, но кампус Лаборатории реактивного движения НАСА, как и лаборатории поставщиков, полностью закрыли в марте 2020 года. Проект застопорился. В декабре 2021 года все ученые, с которыми я общалась, все еще работали на удаленке. Приехать в НАСА я не могла: доступ оставался строго ограниченным. Но запуск все равно был неизбежным. «Мы нацелились на двадцать пятую миссию SpaceX по снабжению МКС, запланированную на первое мая [2022 года]. Она стартует во Флориде», – сказал мне Грин.

«Что именно о земных системах бы вы хотели донести до большего числа людей?» – спросила я.

«Насколько все взаимосвязано, – ответил он. – Думаю, пылевой цикл – интересный способ это показать, поскольку он связан со множеством разных частей. Пыль удобряет тропические леса и океаны, представляет угрозу для нас, растапливает снег, помогает формировать облака, нагревает и охлаждает. Все это важно. Так что Земля – система взаимосвязанных вещей. И мы можем влиять на эти связи. Нам следует узнать об этом побольше и думать об этом, когда мы оказываемся перед выбором. Так мы сможем находить устойчивые пути».

* * *

Я познакомилась с доктором Эрикой Томпсон в математическом лагере, когда нам обеим было по 14. Я после первого семестра передумала учиться на математика, а вот Эрика продолжила и впоследствии защитила диссертацию по климатическому моделированию штормов в Северной Атлантике. Теперь она старший научный сотрудник факультета этики моделирования и симуляции в Лондонской школе экономики и политических наук (LSE). Работая над диссертацией, она увлеклась вопросом, насколько хорошо модели отражают мир – если вообще отражают. Томпсон говорит, что модели функционируют в параллельной вселенной, которую она называет «страной моделей». «Это гипотетический мир, где наши симуляции идеальны. Там все четко определено, все наши статистические методы действительны, и мы можем доказывать и использовать теоремы» – в общем, очень комфортное место для исследователей [613]. Ученые «принимают результаты моделирования за чистую монету», потом выполняют математические вычисления, чтобы исключить явные несоответствия, а затем интерпретируют частоты, предлагаемые моделью, как вероятности в реальном мире. В конце концов, главное, для чего нужны модели – это помощь в принятии реальных решений.

Любой, кто хоть немного знаком с социологическим мышлением, может указать на многочисленные и разнообразные случаи, когда модели должным образом не отражают реальность. Часто они указывают на предубеждения и недостатки своих создателей. Томпсон это признает, но добавляет, что нужно брать во внимание так называемый эффект бражника.

Он дополняет эффект бабочки Эдварда Лоренца, то есть идею о том, что