Сара Драй - Воды мира. Как были разгаданы тайны океанов, атмосферы, ледников и климата нашей планеты

Путешествуя по всему миру в поисках образцов воды из рек, грозовых облаков, айсбергов и ледников, он всегда возвращался в Копенгаген, к своему масс-спектрометру, который и был конечным пунктом назначения для всех этих образцов. Если говорить точнее, аппарат не анализировал сами пробы воды. Гораздо проще было перевести молекулы кислорода из молекул воды в углекислый газ и уж затем исследовать их с помощью спектрометра.

Вода, которую собирал Дансгор, содержала гораздо больше информации, чем только лишь соотношение изотопов. В дождевой воде, собранной им во дворе своего дома в 1952 г., он обнаружил следы радиоактивных элементов, выбрасываемых в окружающую среду – атмосферу, океан и землю, – во время ядерных взрывов. Речь шла не только о двух атомных бомбах, сброшенных США на Японию в конце Второй мировой войны, но и об испытаниях новых видов ядерного оружия, целью которых было подготовиться к новой войне.

И ядерные бомбы, и масс-спектрометр, используемый Дансгором для выявления изотопов, были обязаны своим появлением стремительному развитию нового вида физики – физики атомного ядра, которая выросла из сделанного за полвека до этого открытия изменчивой природы атома. Ядерная физика показала, что у атомных ядер также есть своя история, зафиксированная в изменяющемся во времени потоке высокоэнергетических частиц, называемом излучением. Изменчивость, казалось, была встроена в саму материю.

Но не все изменения носили естественный характер. Начиная с испытания «Тринити» и взрыва бомб над Нагасаки и Хиросимой в 1945 г. радиоактивные изотопы все в больших количествах заполняли окружающую среду. Это не были стабильные естественные изотопы, которые присутствовали на Земле с момента ее рождения. Это были побочные продукты атомных взрывов, нестабильные радиоактивные изотопы с непривычными названиями, такие как стронций-90, плутоний, йод-129, цезий-125 и тритий. Все они излучали опасные потоки избыточной энергии, которые разрушали хрупкие клетки живых существ. Последствия такого радиоактивного воздействия могли быть либо немедленными – в виде острой лучевой болезни, либо отсроченными, проявлявшимися годы спустя в повышенном уровне онкологических заболеваний и генетических аномалий у потомства тех, кто подвергся облучению.

На протяжении всех 1950-х гг. США и СССР наращивали темпы ядерных испытаний на фоне растущей напряженности в отношениях. К концу десятилетия стало очевидно, что окружающей среде и живым существам на планете нанесен значительный радиоактивный ущерб. Но никто точно не знал, каковы масштабы этого ущерба. Поэтому в начале нового десятилетия недавно созданное Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) объединило силы со Всемирной метеорологической организацией (ВМО), чтобы попытаться выяснить, сколько антропогенного радиоактивного загрязнения присутствует в окружающей среде и где именно. Чтобы сделать это, они создали как раз то, что требовалось Дансгору, – глобальную сеть по сбору осадков. Такие глобальные проекты уходили корнями в 1853 г., когда Мэтью Мори, глава Военно-морской обсерватории США, выступил с идеей создать международную систему мониторинга погоды на суше и на море, а также в 1905 г., когда Леон Тейсерен де Бор предложил Международной метеорологической организации (предшественнице ВМО) организовать Réseau Mondial – Глобальную сеть метеорологических наблюдений. Оба проекта рухнули под весом собственной амбициозности. Небольшие различия в национальных практиках метеонаблюдений выливались в существенные несоответствия в данных. Например, в одних странах метеорологические измерения проводились с трехчасовыми интервалами, в других – с двухчасовыми. Проблемы усугублялись различиями в измерительных приборах, в принципах их размещения и снятия показаний. Наконец, сами по себе масштабы этих проектов были слишком огромны, чтобы обработать колоссальные потоки данных или хотя бы те из них, что подходили для значимого сравнения, и в результате бóльшая часть наблюдений проводилась впустую [329] Об истории ВМО и краткий обзор предыдущих международных метеорологических организаций см.: Paul Edwards, «Meteorology as Infrastructural Globalism,» Osiris 21 (2006): 229–250. . Гораздо более успешные результаты дали программы специальных «годов» – ограниченных периодов времени, на протяжении которых ученые из разных стран вели согласованные наблюдения по единой методике. Два Международных полярных года (в 1882–1883 гг. и 1932–1933 гг.) заложили основу для проведения грандиозного Международного геофизического года (МГГ) в 1957–1958 гг. На протяжении 18 месяцев ученые из более чем 65 стран, включая США и СССР, установив режим разрядки международной напряженности в мире науки, интенсивно измеряли Землю под всеми возможными углами.

Сотрудничество между МАГАТЭ и ВМО было, в отличие от МГГ, очень узконаправленным – его целью стало отследить только распространение трития, одного из радиоактивных элементов, выбрасываемого в окружающую среду в ходе ядерных испытаний. Вскоре более 100 метеостанций по всему миру, оснащенных необходимым оборудованием, начали собирать образцы осадков и отправлять их в центральный офис в Вене. Помимо следов трития эти пробы воды, как и любой образец воды на Земле, содержали характерные соотношения изотопов кислорода. Узнав об этом проекте, Дансгор понял, что это еще одна прекрасная возможность воспользоваться глобальным охватом и финансовыми возможностями мощной международной организации. Тем более что ему требовалось совсем немного – несколько миллилитров воды для анализа. Действуя уже привычным способом – через своего друга в МАГАТЭ, он присоединился к глобальной охоте на дождь. Далеко не в первый и не в последний раз исследования, проводившиеся в военных целях, невольно способствовали развитию науки. А Дансгор, как никто другой, умел использовать эту тенденцию в своих интересах [330] Об истории сотрудничества МАГАТЭ – ВМО см.: P. K. Aggarwal et al., «Global Hydrological Isotope Data and Data Networks,» in J. West, G. Bowen, T. Dawson, and K. Tu, eds., Isoscapes (Dordrecht: Springer, 2010), 33–50. .

Сеть была раскинута настолько равномерно, насколько это позволяли география и политика. Американские континенты удалось охватить от Аляски до Фолклендских островов. Африка, Европа и Австралия были покрыты десятками станций. Огромные территории СССР и Китая оставались белым пятном, образуя большую дыру в глобальной сети сбора осадков, однако достаточное количество образцов из других мест позволяло составить более-менее полную картину. Вскоре Дансгор буквально купался в образцах воды, получая по 100 партий проб (по одной от каждой станции) в месяц. Его масс-спектрометры – одна новомодная французская установка, предназначенная для измерения дейтерия, и старый добрый аппарат для анализа изотопов кислорода, надежно служивший ему с 1951 г., – работали днем и ночью.