Дюны Большого Песчаного Моря стоят подобно горам под яростным напором могучего горячего ветра Хамсина, продувающего Египетскую Сахару. Они окутаны легендами: здесь под песками погребены древние армии, а баснословные сокровища потерянных городов еще ждут своих открывателей. Но в 1930 г. эти мифы оказались под угрозой. Пришли исследователи со своими верблюдами, машинами, непрочными бипланами и исколесили пузырящиеся пески вдоль и поперек в поисках легендарного оазиса с названием Зерзура. Они так и не нашли Зерзуру, зато Патрик Клейтон, инспектор Египетского Геологического Обозрения, натолкнулся на нечто почти столь же фантастическое.
Гилеса Райт,
перевод Зураб Силагадзе
В декабре 1932 г., когда Клейтон трясся на своей машине вдоль дюн по направлению к высоким обветренным красным скалам плато Саада, он почувствовал, что под колесами машины захрустели стекла. Это было невероятно чистое, желто-зеленое стекло, которое сверкало на ярком солнце как бриллиант. В течение последующих нескольких лет он возвращался с экспедициями, чтобы собрать образцы этого странного материала. В память о своем последнем визите в 1934 г. он нацарапал несколько строк простенького сообщения, вложил его в пустую бутылку и оставил среди стекла.
Почти полвека спустя итальянский исследователь и археолог Джанкарло Негро набрел на бутылку Клейтона, когда выбирал свой путь через ту же местность. «Было забавно увидеть бутылку из-под виски, полную песка, с торчащей из нее запиской», – вспоминает он. Экспедиция Негро 1985 г. была первой из серии экспедиций, организованных интернациональными командами ученых с целью раскрыть тайны этой местности.
Картина, которая стала складываться, и удивительна, и таинственна. Эти сверкающие осколки представляют собой чистейшее силикатное стекло, когда-либо найденное человеком. По-видимому, более 1400 тонн этого материала рассеяно по огромной площади пустыни. Некоторые обломки содержат маленькие пузырьки, соломинки белых вкраплений и клубящиеся узоры черного цвета. Все это указывает на их бурное происхождение. Откуда на Земле взялось это стекло?
Маленькие кусочки силикатного стекла довольно часто встречаются в природе. Когда вулканическая лава быстро охлаждается – например, раскаленная докрасна магма вливается в море, молекулы силиката застывают случайным образом, образуя аморфную массу, которая напоминает битое стекло. Но такое вещество содержит самое большее 75 процентов аморфного силиката. Стекло пустыни совершенно другое: «Это самое чистое природное стекло в мире,» – говорит Виченце Де Мигеле, хранитель минералов в Миланском музее Естественной Истории, – «с содержанием силиката до 98 процентов.»
Эта чистота дает пустынному стеклу некоторые замечательные свойства. Геохимик Петер Хорн из Мюнхенского Университета обнаружил, что можно нагреть этот минерал до 1700oC, прежде чем он начнет плавиться. Это на 500oC больше, чем для других природных стекол. «Можно изготовить из стекла пустыни прекрасные жаровни», – говорит Хорн: «Его можно бросать в холодную воду, даже когда оно раскалено докрасна, и оно не треснет. Оно почти такое же хорошее, как наилучшие высокотехнологичные стекла.»
Прогуляйтесь по пустыне, – и вам будут попадаться большие куски стекла. Некоторые из них больше чем шары для игры в кегли и весят до 26 килограммов. По сравнению с ними образцы природного стекла, найденные в других местах – просто карлики. По местности также разбросаны кучи острых осколков стекла – отходы доисторических мастерских, встречаются и древние стеклянные орудия, такие как ножи и топорики – свидетельство раннего интереса к силикатному стеклу.
Геологи нафантазировали несколько весьма странных теорий для объяснения происхождения этого замечательного вещества. Например, Ульрих Джакс, геолог из Кёльнского Университета в Германии, предположил, что силикатное стекло могло образоваться на дне теплого вулканического озера. В течение миллионов лет вода, сочившаяся через горячие подземные каналы около вулкана, могла вымывать силикат из окружающих скалистых пород. Когда эта теплая богатая силикатом вода собралась в озерах и остыла, чистое силикатное стекло начало выпадать в осадок.
Внеземные ключи к разгадке
Человек, которого не убедила теория Джакса – это Роберт Рочия из лаборатории окружающей среды во французском национальном агентстве научных исследовании в Гив-Сур-Иветте. В 1996 г. он и его коллеги из полдюжины других французских лабораторий изучили молекулярную структуру пустынного стекла с использованием инфракрасной спектроскопии. Они искали следы ионов гидроксида, которые обычно находят в аморфном силикате, образовавшемся при низких температурах. Но в пустынном стекле их не обнаружили.
Кроме того, по датировке геологов пустынному стеклу 28.5 миллионов лет. Тогда как высохшие остатки древних озер, которые Джакс нашел около «стеклянной» местности, оказались гораздо моложе – им было всего лишь 9000 лет.
Если не вулканические озера, то как насчет раскаленной докрасна лавы из доисторических вулканов? В этом районе по крайнее мере два древних вулканических кратера, – говорит Рочия, – но они на расстоянии сотен километров от места, где встречается стекло, возможно слишком далеко для того, чтобы играть какую-либо роль. Кроме того Хорн и Кристиан Кеберл, геохимик из Венского Университета, идентифицировали белые вкрапления в стекле как минералы кристобалит и бадделеит, которые формируются при температурах гораздо выше той, что имеется в вулканической лаве.
Наилучший ключ к разгадке происхождения стекла связан с клубящимися черными знаками, которые напоминают чернильные капли и наблюдаются в некоторых образцах пустынного стекла. Рочия бомбардировал эти образцы нейтронами, чтобы вызвать гамма-излучение элементов, находящихся внутри. Энергия этих гамма-лучей позволяет отождествить элементы, которые содержатся в стекле даже в очень маленьких количествах. Они сделали интригующее открытие: «черные образцы очень богаты иридием,» – говорит Рочия. Высокий уровень иридия характерен для внеземных тел, таких как метеориты и кометы. Пропорции обилий других элементов, таких как рутений, кобальт и железо тоже указывают на внеземное происхождение. Единственное объяснение, – говорит Рочия, – состоит в том, что стекло образовалось, когда в пустыне упал метеорит.
Это предположение весьма разумно. Местные Нубийские пески богаты силикатами, и если бы вы захотели расплавить тысячи тон этого материала, нет способа лучше, чем использовать большой метеорит, который мчится со скоростью несколько километров в секунду. Ударься он в Землю, – и чудовищный взрыв испарит огромную область в пустыне, расплавит скалы, песок и легко нагреет их до достаточно высоких температур, при которых образуются минералы типа бадделеита. Когда расплавленная порода остынет, он превратится в чистое стекло желто-зеленого цвета.
Стройная теория, но тоже не без проблем: искусственные спутники Лэндсат и Дискавери не обнаружили никаких следов ударного кратера в нужном районе. Место было исследовано и спутником НАСА имеющим специальный радар, и аналогичным спутником Европейского Космического Агенства. На этот раз микроволны проникали под поверхности песка. Эти поиски тоже ни к чему не привели, – говорит Фэроук Ел-Баз, глава центра дальнего обнаружения в Бостонском Университете.
Имеется и другая проблема. Пустынное стекло слишком чисто и прозрачно для того, чтобы быть результатом монументального удара. Стекло, которое находят около мест соударений с метеоритами, таких как Вабар в Саудовской Аравии, почернелое и разбито вдребезги из-за огромных напряжений и температур, сопровождающих гиперзвуковой удар. Такие фрагменты часто включены в матрице оплавленной и расколотой горной породы, которая называется брекчия. Кроме того, места метеоритных ударов обычно посыпаны маленькими железными фрагментами метеорита. Большое Песчаное Море, однако, на удивление чисто от подобных обломков. «На Земле мы имеем изобилие ударных кратеров,» – говорит Кеберл, – «но такое стекло встречается только в одном месте на всей земле. Почему оно образовалось здесь и нигде больше?»
Де Мигеле и Романо Серра, астрофизики из Университета Болоньи, думают что они знают ответ. Во время их экспедиции в 1996 г. Серра и Де Мигеле подробно исследовали местность и обнаружили, что стекло сконцентрировано в двух районах: один из них имеет овальную форму, а второй представляет собой кольцо с поперечником 21 километр и шириной около 6 километров. Область центра кольца свободна от стекла, – говорит Де Мигеле. Так как геологические процессы не могли бы создать такую мелкую структуру, Де Мигеле и Серра придерживаются другой теории.
Мягкий удар
Представим себе, что метеорит хондритного типа – хрупкий ком из камня и органического материала размером примерно в дом – вторгается в атмосферу с энергией десяти тысяч курьерских поездов. Трение и возникающая ударная волна сжимает и нагревает атмосферный воздух. В результате хрупкий метеорит разлетается вдребезги в воздухе. Тепло от этого взрыва прожарит нижележащие горные породы и песок. Ученые назвали такой гигантский взрыв «мягким» ударом, и большинство верит, что нечто подобное произошло в сибирской тайге в 1908 году, когда Тунгусский метеорит повалил лес на огромной территорий.
Мягкий удар как раз может объяснить, почему центр кольца в пустыне свободен от стекла: «Участок земли мог упруго прогнуться под действием ударной волны и после выпрямления оставить кольцо и центральный пик, который впоследствии подвергся эрозии,» – говорит Де Мигеле. По вычислениям Серры метеорит взорвался на высоте 10-12 километров.
Де Мигеле особенно впечатляет размер стеклянных обломков: «Это указывает на толстый слой стекла и следовательно на огромное количество тепла,» – говорит он. – «Расплавленный силикат очень вязкий. Тем не менее полоски в некоторых образцах указывают, что расплавленная масса текла как река.»
Согласно Марку Бослоу из национальной лаборатории Сандиа в Нью-Мексико, метеорит с поперечником 30 метров может вызвать взрыв, сравнимый со взрывом трехмегатонной водородной бомбы, и выделить достаточное количество тепловой энергии, чтобы расплавить тысячи тонн песка. А когда этот метеорит попадает в атмосферу, струи воздуха выбрасываются в околоземное пространство подобно брызгам от падения скалы в воду. Когда этот выброс возвращается обратно, его кинетическая энергия согревает воздух до температуры выше 2000oC, – говорит Бослоу. При такой температуре горячий воздух излучает инфракрасные лучи и нижележащий песок в пустыне плавится как сахар под газовой горелкой.
Серра верит, что такое термическое одеяло могло сохранить кипящее при тысячах градусов стекло более недели.
Не всякий соглашается с таким видением событий. «Чисто атмосферный взрыв не подходит», – возражает Кеберл. «Чтобы расплавить сотни километров пустыни, требуется большое тело. Но большое тело не взрывается в воздухе, если не делать нереалистичных предположений о его плотности и составе. Оно ударяется о землю.» И так как стекло загрязнено метеоритным веществом, – говорит он, – это наводит на мысль, что метеорит имел контакт со стеклом.
Кеберл думает, что большой метеорит вторгся в земную атмосферу под очень малым углом, скользнул по поверхности Сахары и отскочил, как отскакивает брошенный камень от поверхности пруда. В течение времени, пока метеорит касался пустыни, из-за трения выделилось достаточное количество тепла, чтобы расплавить горные породы и песок. Таким образом можно создать гораздо больше расплавленного силиката, чем при прямом ударе метеорита о землю. И это не оставит глубокий кратер: « В течение 28 миллионов лет может произойти множество отложений и осадков», – говорит Кеберл, – «может быть кратер там-же и находится, покрытый сотнями метрами песка.»
Но существует простой способ обойти возражения Кеберла против теории мягкого удара и тем не менее объяснить огромное количество расплавленного стекла в местности. Согласно вычислениям Бослоу, большое количество тепла может дать столкновение, которое состоит из многократных мягких ударов – когда несколько фрагментов метеорита вторгаются в атмосферу и взрываются. Нечто подобное произошло в 1996 г., когда обломки кометы Шумейкера-Леви обрушились на Юпитер. «Близкие многократные мягкие удары приводят к плотному пламени и генерируют более высокие температуры», – говорит он.
Даже без кратера, Рочия предпочитает придерживаться теории жесткого удара. Исследователи нашли крупинки кварца внутри силикатного стекла со следами ударного метаморфизма, – говорит он, – «не похоже, что они произошли из-за атмосферного взрыва». Но спор, похоже, продолжается: Рочия планирует вернутся в Большое Песчаное Море и поискать следы своего кратера. В это время, Серра посвящает большинство своих усилий изучению Тунгуски в надежде упрочить теорию высотного взрыва.
Даже если мы никогда точно не узнаем, что создало прекрасное пустынное стекло, оно помогает понять, насколько уязвима наша планета метеоритным ударам. «Такие или подобные Тунгусскому события происходят гораздо чаще, чем раньше думали,» – говорит Серра. На самом деле, оценки указывают, что удары объектов с поперечником от 30 до 40 метров происходят один раз в одно или два столетия. Более мелкие события, вызванные объектами 10-20 метров в поперечнике, могут происходить один раз в месяц, – говорит Серра. Но мягкие удары не оставляют следа в геологической истории и легко остаются незамеченными. Эта ситуация может поменяться, так как все больше и больше сенсоров на спутниках летают вокруг Земли в ожидании свирепых проявлений таких взрывов.
Но это замечательное стекло может рассказать и другую историю. В 1996 г. Негро и Де Мигеле бродили по Египетскому музею в Каире. Их внимание привлек маленький скарабей с резьбой – часть сокровища, найденного Ховардом Картером в гробнице Тутанхамона. Согласно запискам Картера он был вырезан из минерала кварца с названием халцедон. Но для Негро и де Мигеле желто-зеленый минерал был очень похож на их таинственное стекло пустыни.
В октябре 1998 г. они имели все необходимые разрешения на руках и вернулись для изучения драгоценного камня. Сопровождаемые толпою официальных лиц и солдат, они нервно открыли витрину и измерили оптические свойства скарабея. Эти свойства почти полностью совпали со свойствами образцов силикатного стекла.
Доисторические стеклянные орудия, сделанные почти 100 000 лет назад, разбросаны по пустыне. Но до обнаружения скарабея, – говорит де Мигеле, – никто не думал, что древние Египтяне знали о стекле пустыни, или что они путешествовали так далеко в пустыне – почти 700 километров. Скарабей остается единственной драгоценностью из силикатного стекла, обнаруженной среди сокровищ древнего Египта. «Может быть они почитали его как большую редкость,» – говорит Негро, – «вероятно думая, как Клейтон, что он является космическим сокровищем.»
Примечания:
1. Короткое описание экспедиции 2003 года:
C. Koeberl et al., A 2003 Expedition into the Libyan Desert Glass Strewn field.
2. Загадка тектитов: Е. В. Дмитриев, Появление тектитов на Земле.
3. Ударный метаморфизм: В.И. Фельдман, Астроблемы – звездные раны Земли.
4. Фотография пустынного стекла и нагрудного украшения Тутанхамона со скарабеем.
5. Другая, более крупная фотография нагрудного украшения Тутанхамона.
6. Уоллес Бадж о роли скарабея в Древнем Египте.
7. В. Извицкая, Кто разрушил Вабар?
8. Еще один рассказ про Вабар и черный камень Каабы: Падающие звезды.
9. Моделирование удара кометы о землю: A. Hall, Удар и всплеск.
10. С.Блинников, Угроза жизни из космоса.
11. Про Тунгусский метеорит:
В.А.Ромейко, Тунгусский метеорит – загадка XX столетия.
«Тунгусская катастрофа – загадка XX века» сайт Г. П. Колобковой.
