Сергей Самойленко: Вулканы — это тайна жизни нашей планеты

21 февраля 2020 Комментариев: 0

Сергей Самойленко

Постоянные читатели моего блога, вероятно, помнят, что в декабре 2019 года мы провели TEDx-конференцию с темой "Тайна жизни". В рамках ее подготовки было собрано огромное количество материалов. Сегодня я предлагаю вашему вниманию еще один из них.

Мы будем говорить про вулканы. Мой собеседник — Сергей Самойленко, один из самых авторитетных специалистов в этом вопросе. Сергей — ученый, вулканолог, кандидат физико-математических наук, PhD в области теории хаоса.

О Тайне жизни

Мы проводим большое исследование на тему "Тайна жизни" (в рамках конференции TEDxStrelkaPark). Очень хочется поговорить с вами в этом контексте и в контексте изучения вулканов, конечно. С вашей точки зрения Тайна (причем Тайна с большой буквы), что это за сущность? Что в ней самое важное?

Для меня самое важное в Тайне — это то, что ее принципиально можно раскрыть. Если это что-то неизвестное и потенциально нераскрываемое, то в общем это и не тайна. Это миф или сказка. Тайна — это то, что может быть познано.

Тайна жизни, если мы имеем в виду Жизнь с большой буквы, т.е. жизнь на планете, то это ее самое сокровенное. Это то, как она возникла, что ее ждет и собственно, как она работает.

А в чем Тайна жизни человека?

Если речь идет о Тайне жизни человека, то это, наверное, тема смысла жизни. У каждого это индивидуально. На этот вопрос человечество рассуждает в течении всей своей истории и каждый раз с удивлением.

О тайне вулканов

Вы занимаетесь изучением вулканов. В чем тайна вулканов?

Дело в том, что сами по себе вулканы — это проявление гораздо большего, чем принято думать. Вулканы — это тайна внутренней жизни нашей планеты. Жизни уже в широком смысле, то есть динамики ее зарождения, развития и гибели. И вулкан эту динамику проявляет максимально понятным для нас образом — измеримым. Хотя все, что находится в недрах Земли скрыто от нас тысячами километров непрозрачного вещества. Мы можем только косвенно рассуждать о том, что там на самом деле происходит. А вулканы позволяют к этому прикоснуться.

Поэтому тайна вулканов не в том "когда рванет и насколько сильно", а скорее в том, какие они могут дать нам подсказки в понимании механизмов развития жизни планеты и на планете. Например, подсказок о том, какую роль мы как человечество играем на поверхности Земли, и самое главное — какую роль играют жизненные процессы.

Насколько наука сейчас понимает, что реально происходит в недрах планеты?

С одной стороны, очень многое, а с другой стороны — это всего двести лет интенсивных исследований. Но эти исследования уже подвели нас к пересмотру нашего понимания, жизни недр планеты. Расскажу про это чуть подробнее.

Сейчас у нас есть общая модель, согласно которой мы понимаем, что в глубине Земли в каком-то состоянии находится вещество: твердое, жидкое или пластичное. Мы неплохо представляем себе энергобаланс нашей планеты и состав ее недр. Мы даже начинаем подходить к деталям и подробностям. Например, три года назад, независимо нашими исследователями и американскими коллегами было установлено, что внутри мантии в переходном слое находится огромное количество воды в связанном состоянии. То есть вода там ни жидкая ни газообразная. Это запасы воды, которые высвобождаются с помощью вулканического процесса на поверхность, и являются залогом существования жизни на планете.

С другой стороны, на наших глазах такие химики, как Артем Оганов, создают абсолютно новую химию — химию высоких давлений, с которой нам приходится пересматривать все наше видение привычной нам химии "невозможных" соединений. Это должно дать нам понимание того, откуда берется магнитное поле нашей планеты, откуда и каким образом возникают "горячие точки" и супервулканы, что определяет движение материков и т.д. Это то, к чему наука только сейчас подступается.

Что лично для вас является самым загадочным в поведении вулканов?

Конечно же, много чертей кроется в деталях. Есть очень важные прикладные вопросы, с которыми мы подходим к какому-то конкретному вулкану, и пытаемся понять, когда же начнется активизация его извержения и возобновления активности. Это вопрос правильного предсказания. Он у нас всякий раз решается очень индивидуально. Есть вулканы послушные, а есть — капризные. Тайна капризных вулканов не очень понятна. Она связана со сложностью магматического аппарата, который мы не всегда хорошо понимаем.

Но есть и в целом очень важный вопрос: источник земного тепла. Ведь вулкан. точнее то, что мы видим на поверхности, это маленький манифест того, что происходит в недрах планеты. И когда мы начинаем уходить в масштабы мантии или целой планеты, вот тогда начинаются реально сложные исследования. Обратите внимание, все наши предположения о недрах Земли основываются только на наблюдениях и проверяются только наблюдениями. Да, существуют способы проверить наши предположения о том, что находится в центре Земли. Например, есть данные по магнитным полям или потокам нейтрино, которые все таки позволяют нам более или менее судить о том, что же там там внутри. Но, скажем, вопрос о том, что там, железо с никелем или металлический водород, остается открытым. Тайна в недрах!

О созидательной силе вулканов

Обычно вулкан ассоциируется с чем-то, что несет исключительно разрушение. Но, на самом же деле, вулканы ведь выполняют и сильную созидательную функцию?

Да, конечно. Представьте себе, что мы решили отправить ракету на Солнце. Что с ней произойдет? Правильно — ракета сгорит за сотни тысяч километров до него, потому что любая звезда — это абсолютно враждебная для исследований среда, практически непрерывный взрыв.

Извержение вулкана в этом отношении — очень интенсивный, мощный и яркий процесс, который по масштабам превышает все остальные процессы на этой планете. Но именно таким образом планета строит свою поверхность и создает часть своей атмосферы (гидросферу). Извержение — это огромная стройка. Через катастрофические вулканические процессы формируется наш дом, наша среда обитания. Поэтому на стройке нужно ходить в каске, следует быть аккуратным, чтобы тебя не зашибло кирпичом. Но стройка необходима. Поэтому вулканы в этом отношении — неотъемлемая часть жизни Земли.

Вы сказали, что сейчас приходит новое понимание роли человека на планете. Как это связано с вулканами?

Человек зависит от вулканов больше, чем они от него. Это, в некотором смысле, одностороннее взаимодействие. У нас нет инструментов, которые могли бы повлиять на их поведение, а вот у них достаточно энергии, чтобы полностью перекроить жизнь и историю человеческих цивилизаций. Собственно, это уже неоднократно и происходило.

Это, конечно, катастрофы. И о них любят рассуждать именно в таком контексте. Но, на самом деле, это то, что влияет на нашу историю очень по-разному. Например, смена магнитного поля на планете может очень сильно способствовать эволюционному процессу. Всякое катастрофическое событие, вулканическое, в том числе, приводит к обновлению поверхности и к обновлению экосистемы. Существуют даже существа, которые на это "надеятся". Скажем, есть растения, которые рассчитывают на то, что вулкан уберет конкурентов, и они смогут жить на освободившихся почвах. И этим будут счастливы, пока их не вытеснят более активные существа и так далее.

Извержения и грозы

Есть на планете что-то сопоставимое по выбросу энергии с извержением вулкана? Как я понимаю, это может быть, например, удар молнии.

Да, удар молнии по мощности сопоставим с извержением, в том смысле, что при таком ударе за очень короткое время выделяется огромное количество энергии. Но вулкан производит не только энергию. Он производит еще и вещество.

Катастрофические извержения — это извержения, которые высвобождают на поверхность десятки кубических километров свежего вещества, из которых значительная часть уходит на строительство гидросферы. И в этом существенный "плюс" извержений. Поэтому я затрудняюсь найти по мощности и по эффекту другие естественные природные явления, которые были бы сопоставимы с извержениями. Скажем, движение литосферных плит мощнее по энергии, но они происходят достаточно медленно. Поэтому мощность процессов существенно меньше.

Много раз слышал о том, что извержения часто сопровождаются мощными грозами.

Верно. Молнии очень часто сопровождают извержение. При извержении происходит дробление длинных силикатных молекул, возникает нескомпенсированный заряд и происходит удар молнии. Эти удары даже образуют внутри или на поверхности земли компактные объекты — фульгуриты , размером с ветку дерева, не больше. Но это все ничтожные явления в сравнении с тем, что происходит на глубине 15-30 километрах под землей. Туда не проникает ничего, кроме, разве что, гравитации Солнца и Луны.

О гравитации

Давайте немного поговорим о гравитации. У гравитации ведь свои тайны. Как я понимаю, до сих пор никто не может толком объяснить природу этого явления.

Объяснение, которое мы сейчас используем, причем мы не просто с ним смирились, а используем, чтобы запускать спутники, сверхвысокоточные часы для GPS-навигации и прочее, это все-таки объяснение математическое, через кривизну пространства-времени на базе общей теории относительности Эйнштейна. Оно вполне неплохо объясняет, что такое гравитация. И говорит о том, что гравитация — это то, к чему приводит наличие массы. Оно как бы соединяет и пространство, и время. А при наличии движения по инерции приводит к ощущению гравитации. Это все я могу изложить, но я не уверен, что могу это потрогать и пощупать. Тайна в том, почему так происходит. Почему именно масса так влияет? Я не знаю. Мы это наблюдаем. Возможно, что объяснит Общая теория всего, которая объединяет квантовую механику и теорию поля. Однако на сегодня надо признать, что мы не в полной мере понимаем, как масса приводит к искривлению пространства-времени.

Отличие живого от неживого

Если вы помните, у нас был вопрос Тайна жизни. Чем отличается живое от неживого? И, в вашем случае, живой ли вулкан?

Это одна из моих любимых тем. Я с большим удовольствием ее развиваю, когда рассказываю о вулканах.

Дело в том, что сначала нужно определиться с тем, о чем мы говорим. Что такое жизнь? С точки зрения математики и физики, мы это можем сделать, не сильно уходя в философию. Существует определенный набор критериев, характерный для систем, которые мы называем живыми. И вулканы, по некоторым из них, очень хорошо подходят. Впрочем, как и вся планета в целом. Это действительно здорово! И это означает, что есть возможность поразмышлять над этим.

Чем мы похожи на вулканы? Чем вулканы похожи на нас? Почему мы можем к ним применять такие фразы, как "Вулкан умер", "Вулкан проснулся", "Вулкан живет". Да, у него есть поведение. Более того, он развивается, у него есть возраст и так далее. Так живой ли вулкан?

Мне, как физику и математику, достаточно близко такое определение: под живой системой мы можем понимать самоорганизующуюся открытую диссипативную систему, которая имеет момент возникновения и смерти и которая благодаря своей самореализации может локально нарушать то, что мы называем вторым началом термодинамики. То есть она может уменьшать количество энтропии.

Что мы тогда получаем в отношении вулканов?

Вулкан — это система, которую можно рассматривать, как открытую диссипативную самоорганизующуюся систему, которая выполняет все вышеперечисленные критерии. Но все-таки под живым мы понимаем белковые формы проявления. Я не буду называть живыми, например, системы силикатов, которые превращается друг в друга в магматических слоях. Почему? Потому что мы сделаны из разных материалов. Тут надо быть очень корректным. Под живым мне привычней понимать белковые или РНК-системы. Получается, что я не стал бы называть вулканы живыми.

В контексте рассуждений об отличии живого от неживого часто начинают говорить о разумности. Можно ли хотя бы предположить наличие разума о каких-либо иных сущностей, кроме белковых?

Какое бы я сейчас ни высказал мнение, это будет спекуляция. Такое мнение будет очень легко оспорить. И, главное, мне не очень понятно какую информацию мы можем из этого извлечь.

Все, что касается разума, на самом деле, намного сложнее. Если к жизни мы можем подойти с формальных критериев, то с точки зрения разумности даже формальные критерии начинают давать сбой. Мы еще 200 лет назад отказывали в рассудочной деятельности не только животным, но и соплеменникам, например, людям из "диких племен". Нам казалось, что они ни читать, ни писать не умеют и вообще не думают. Мы только совсем недавно стали задавать эти вопросы по-настоящему правильно, поэтому в данном случае я не буду торопиться с ответом.

О TEDxStrelkaPark "Тайна жизни"

Интервью со спикерами и экспертами TEDxStrelkaPark "Тайна жизни"

У TEDxStrelkaPark был удивительный друг и партнер. Это первый русский театр — Театр им. Федора Волкова. Гордимся нашей дружбой! TEDx Ярославль

Теги: TEDx, TEDxStrelkaPark, Интервью, Тайна жизни, Философия