Назад

Купить и читать книгу за 129 руб.

Вы читаете ознакомительный отрывок. Если книга вам понравилась, вы можете купить полную версию и продолжить читать

Вселенная внутри нас: что общего у камней, планет и людей

   «…Возвратишься в землю, из которой ты взят, ибо прах ты и в прах возвратишься», – напоминает Библия. «Так и есть», – соглашается автор бестселлера «Внутренняя рыба» (2008; рус. пер. 2010), профессор биологии Чикагского университета и член Национальной академии наук США Нил Шубин. И уточняет: человек состоит в кровном родстве не только со всеми живыми организмами, но и с землей, с водой и воздухом, с нашей планетой, с Галактикой и всей Вселенной. Наши тела сотканы за миллиарды лет эволюции из «звездной пыли». Автор пересказывает – буквально с космическим размахом – историю человечества, начавшуюся еще в момент Большого взрыва.


Нил Шубин Вселенная внутри нас: что общего у камней, планет и людей

   Посвящается Мишель, Натаниэлю и Ханне
   Neil Shubin
   The universe Within
   Discovering the Common History of Rocks, Planets, and People


   Серия “Элементы” основана в 2007 г.

   Перевод с английского
   канд. хим. наук Татьяны Мосоловой

   Издательство АCТ. Москва

   Издание осуществлено при поддержке Фонда некоммерческих программ Дмитрия Зимина “Династия”
   Художественное оформление и макет серии Андрея Бондаренко

   © Neil Shubin, 2013
   © Т. Мосолова, перевод на русский язык, 2013
   © А. Бондаренко, художественное оформление, макет, 2013
   © ООО “Издательство АСТ”, 2013
   Издательство CORPUS ®

   Фонд некоммерческих программ

   Династия основан в 2002 году Дмитрием Борисовичем Зиминым, почетным президентом компании “Вымпелком”. Приоритетные направления деятельности Фонда – развитие фундаментальной науки и образования в России, популяризация науки и просвещение. В рамках программы по популяризации науки Фондом запущено несколько проектов. В их числе – cайт elementy.ru, ставший одним из ведущих в русскоязычном Интернете тематических ресурсов, а также проект “Библиотека ‘Династии’” – издание современных научно-популярных книг, тщательно отобранных экспертами-учеными. Книга, которую вы держите в руках, выпущена в рамках этого проекта. Более подробную информацию о Фонде “Династия” вы найдете по адресу www.dynastyfdn.ru.

Пролог

   Значительную часть времени я занимаюсь тем, что разглядываю камни под ногами, и поэтому у меня сложился определенный взгляд на жизнь и на Вселенную. Ответы на интересующие меня вопросы о возникновении живых организмов я ищу в песках пустынь или в арктических льдах. Возможно, кому-то это покажется странным, но примерно тем же занимаются и те мои коллеги, которые вглядываются в свет далеких звезд и галактик, рисуют карты океанического дна или изучают поверхность бесплодных планет Солнечной системы. Объединяют нашу работу некоторые из самых удивительных идей, когда-либо рожденных человечеством – идеи о том, как возникли мы и весь наш мир.
   Именно эти идеи вдохновили меня на создание моей первой книги – “Внутренняя рыба”[1]. В каждом органе, в каждой клетке, в каждом фрагменте ДНК в нашем организме запечатлены следы трех с половиной миллиардов лет истории жизни на Земле. Эта история определила форму наших тел, но ключ к ее разгадке следует искать в отпечатках древних червей на камнях, в ДНК рыб и в гуще водорослей на дне прудов.
   Обдумывая первую книгу, я понял, что черви, рыбы и водоросли указывают нам на другие, еще более глубокие связи, уходящие в прошлое на миллиарды лет, когда на Земле еще не существовало никакой жизни. Рождение звезд, движение небесных тел и даже появление дня и ночи оставили следы внутри нас.
   За последние 13,7 миллиарда лет в результате Большого взрыва возникла Вселенная, стали появляться и исчезать звезды, образовалась из космической материи наша планета. С тех пор Земля неустанно вращалась вокруг Солнца, а на ней появлялись и исчезали моря и континенты. Многочисленные открытия прошлого столетия подтвердили многомиллиардную историю Земли, необъятность космоса и скромное положение человека на древе жизни. Все эти новые знания могут вызвать законный вопрос: неужели задача ученых состоит именно в том, чтобы заставлять людей чувствовать себя мелкими, ничтожными созданиями перед бесконечностью пространства и времени?
   Но разве, расщепляя крошечные атомы и наблюдая за галактиками, изучая камни на самых высоких вершинах и в самых глубоких океанических впадинах, а также исследуя ДНК всех живущих ныне существ, мы не открываем изумительно прекрасную истину? В каждом из нас живет глубочайшая история всего сущего.

Глава 1
И все завертелось

   С высоты птичьего полета я и мой напарник могли бы показаться двумя черными песчинками, застрявшими высоко на склоне среди камней, льда и снега. Подходил к концу наш долгий маршрут, и мы возвращались в лагерь, разбитый на гряде, зажатой между двумя крупнейшими ледовыми щитами планеты. Под ясным северным небом лежало пространство от дрейфующих льдов Арктики на востоке до безграничных ледниковых покровов Гренландии на западе. После продуктивного дня и долгой прогулки мы, увидев эту величественную картину, почувствовали себя на вершине мира.
   Однако внезапно состоянию блаженства пришел конец, и все потому, что почва под ногами переменилась. Мы пересекали полосу материковой породы, и бурый песчаник уступил место участку розового известняка, а это, как нам было известно, верный признак того, что поблизости могут найтись окаменелости. Мы уже несколько минут разглядывали валуны, когда я заметил необычный отблеск, исходивший от одного из камней размером с дыню. Опыт работы в полевых условиях научил меня прислушиваться к внутреннему голосу. Мы приехали в Гренландию для охоты за мелкими окаменелостями, и потому я привык разглядывать камни сквозь увеличительное стекло. Это блестела белая крупинка размером не больше кунжутного семечка. Добрых пять минут я разглядывал камень, а потом передал находку Фаришу, моему спутнику, чтобы услышать его авторитетное мнение.
   Фариш замер, вглядываясь в крупинку, а потом посмотрел на меня с восторгом и изумлением. Стащив перчатки, он высоко, метров на пять, подбросил их – и крепко сжал меня в объятиях.
   Подобный взрыв эмоций отвлек меня от абсурдности ситуации: бурный восторг вызвала находка зуба размером с песчинку! Но мы нашли то, что искали три года, потратив уйму денег, то, в погоне за чем не раз растягивали себе связки на ногах: недостающее звено между пресмыкающимися и млекопитающими возрастом около двухсот миллионов лет. Конечно, наш проект не сводился к поиску одного-единственного трофея. Этот маленький зуб – лишь одна из ниточек, связывающих нас с древностью. В гренландских скалах заключена часть тех сил, что некогда сформировали наши тела, нашу планету и даже нашу Вселенную.
   Отыскать связи с этим древним миром – все равно что обнаружить в оптической иллюзии первоначальный рисунок. Мы ежедневно видим людей, камни и звезды. Но тренируйте глаза – и привычные вещи предстанут перед вами в необычном ракурсе. Если вы научитесь смотреть на мир, то предметы и звезды станут для вас окном в прошлое – таким огромным, что оно почти не поддается осознанию. В нашем общем далеком прошлом случались страшные катастрофы, и они не могли не отразиться на живых существах.
   Как огромный мир может отразиться в маленьком зубе или даже в человеческом теле?
   Я начну с рассказа о том, как я и мои коллеги впервые попали на ту горную гряду в Гренландии.

   Представьте себе долину, простирающуюся так далеко, насколько хватает глаз. И вы ищете здесь окаменелости размером с точку в конце предложения. Окаменелости и необъятная долина несопоставимы по размерам, но любая долина покажется крошечной в сравнении с поверхностью Земли. Научиться отыскивать следы древней жизни – значит научиться смотреть на камни не как на неподвижные объекты, но как на динамические сущности, часто с историей, насыщенной событиями. Это относится и ко всему нашему миру, и к нашим телам, представляющим собой “моментальный снимок”, запечатлевший определенный момент времени.
   За последние полтора века тактика открытия мест для охоты за окаменелостями почти не изменилась. В принципе, здесь нет ничего сложного: следует найти участок, где на поверхности лежат камни интересующего нас возраста, причем такие, в которых с наибольшей вероятностью могут содержаться окаменелости. Чем меньше придется копать, тем лучше. Этот подход, который я описал в своей книге “Внутренняя рыба”, позволил мне и моим коллегам в 2004 году обнаружить остатки рыбы, готовившейся выйти на сушу.
   Будучи студентом, в начале 80-х годов я вошел в группу, занимавшуюся разработкой новых методов поиска окаменелостей. В нашу задачу входил поиск самых ранних родственников млекопитающих. Ученые отыскали ископаемые остатки мелких животных, напоминающих землероек, и их родственников-пресмыкающихся, однако к середине 80-х годов зашли в тупик. Возникшую проблему лучше всего описывает известная шутка: “Каждое найденное недостающее звено создает два новых пробела в ископаемой летописи”. Мои коллеги внесли свой вклад в создание новых пробелов и были вынуждены заполнять их, в том числе разыскивая камни возрастом около двухсот миллионов лет.
   Обнаружению новых местонахождений окаменелостей способствовали экономические и политические события: в поисках источников нефти, газа и других полезных ископаемых многие государства стимулировали создание геологических карт. Поэтому практически в любой геологической библиотеке есть журнальные статьи, отчеты и – на что мы всегда очень рассчитываем! – карты территорий, регионов и стран с детальным описанием возраста, структуры и минерального состава пород, выходящих на поверхность. Задача в том, чтобы найти правильную карту.
   Профессор Фариш А. Дженкинс-младший возглавлял исследовательскую группу в Музее сравнительной зоологии в Гарварде. Поиск окаменелостей – это его хлеб, точнее, его самого и его команды, и поиск они начали в библиотеке. Ключевую роль в этом исследовании сыграли коллеги Фариша из другой лаборатории – Чак Шафф и Билл Эймерал. Они использовали свой богатый опыт в геологии, чтобы указать потенциальные места нахождения ископаемых, и, что тоже важно, натренировались видеть на земле мелкие окаменелости. Совместная работа Чака и Билла нередко выглядела как долгая дружеская дискуссия: один выдвигал новую гипотезу, а другой с жаром пытался ее опровергнуть. Если гипотезе удавалось устоять, они выносили ее на суд Фариша, с его логикой и научным чутьем, для вынесения окончательного решения.
   Однажды в 1986 году во время такой дискуссии Билл увидел на столе у Чака копию справочника компании “Шелл” по отложениям пермского и триасового периодов. Перелистывая страницы, Билл наткнулся на карту Гренландии с небольшим заштрихованным участком отложений триасового периода на восточном побережье, лежащем на 72-м градусе северной широты, примерно на широте самого северного мыса Аляски. Изучив карту, Билл заявил, что именно с этого места следует начать поиски. Завязалась обычная дискуссия: Чак доказывал, что горные породы здесь не те, а Билл ему возражал.
   Счастливый случай позволил завершить спор тут же, у книжной полки. За несколько недель до этого Чак рылся в библиотечном хламе и выудил из него оттиск статьи “Обзор стратиграфии триасовых отложений Земли Скоресби и Земли Джеймсона в Восточной Гренландии”, написанной датскими геологами в 70-х годах. Мало кто мог тогда себе представить, что это чудом спасенное из макулатуры сочинение определит нашу жизнь на десять лет вперед. Дискуссия закончилась буквально в ту минуту, когда Билл и Чак взглянули на карты в статье.
   Аспирантская комната находилась чуть дальше по коридору, и, как это частенько случалось, в конце дня я заглянул к Чаку. Билл вертелся тут же, и было ясно, что они только что по обыкновению спорили. Билл сунул мне оттиск статьи. Это было именно то, что мы искали. На восточном побережье Гренландии, напротив Исландии, имелись отложения, в которых встречаются остатки первых млекопитающих, динозавров и другие сокровища.
   Карты выглядели необычно, даже пугающе. Восточное побережье Гренландии – место удаленное и гористое. Названия местностей связаны с именами путешественников прошлого: Земля Джеймсона, Земля Скоресби, полуостров Вегенера. И некоторые из них, как мне было достоверно известно, именно там и погибли.
   К счастью, хлопоты легли на плечи Фариша, Билла и Чака. Имея за плечами в сумме шестьдесят лет полевых работ, они накопили множество знаний о проведении экспедиций в самых разных условиях. Хотя какой опыт мог подготовить нас к предстоящему путешествию? Один опытный руководитель экспедиции сказал мне как-то: ничто не сравнится с первым путешествием в Арктику.




   Гренландская команда (по часовой стрелке, начиная с верхнего левого фото): Фариш, военная простота формы; Чак, опытный искатель окаменелостей; Билл, во многом определяющий удачу экспедиции; я, допустивший в тот первый год массу ошибок (взгляните хотя бы на мою шапку).

   Во время моей первой экспедиции в Гренландию я многому научился, и это пригодилось мне через одиннадцать лет, когда я затеял собственную экспедицию в Арктику. В тот первый раз я взял с собой в страну слякоти, льда и вечного дня протекающие кожаные ботинки, маленькую старую палатку и гигантский фонарь, да и вообще допустил столько ошибок, что улыбался только тогда, когда повторял мною же придуманный девиз: “Никогда ничего не делай в первый раз”.
   Самый неприятный эпизод той экспедиции был связан с выбором места для лагеря: решение следовало принимать быстро, прямо когда мы осматривали местность с вертолета. Пока работает мотор, деньги, образно говоря, вылетают в трубу: стоимость часа аренды вертолета в Арктике может достигать трех тысяч долларов. С учетом бюджета палеонтологической экспедиции, скорее ориентированного на использование битого пикапа, чем вертолета “Белл-212”, это означает, что нельзя терять ни минуты. Оказавшись над местом, которое при изучении карт в лаборатории казалось нам пригодным для стоянки, мы быстро отмечали важные для нас элементы. Их немало. Нужен сухой, плоский участок, расположенный близко от источника воды, но при этом на некотором расстоянии от моря, чтобы избежать встреч с белыми медведями. Участок должен быть укрыт от ветра и находиться недалеко от выходов горных пород, которые мы собираемся исследовать.
   Мы хорошо представляли себе общий план местности, поскольку изучили карты и фотографии, сделанные с воздуха, и потому нашли чудесный небольшой участок тундры в центре широкой долины. Здесь имелись небольшие протоки, из которых можно было брать воду. Место было сухим и ровным, так что мы могли спокойно поставить палатки. К тому же отсюда открывался великолепный вид на гряду заснеженных гор и на ледник у восточной оконечности долины. Но вскоре мы поняли свою главную ошибку: на доступном для пешехода расстоянии не было нужных горных пород.
   После того как лагерь был разбит, мы ежедневно отправлялись на поиски камней. Мы взбирались на самые высокие точки местности вокруг лагеря и пытались разглядеть в бинокль хотя бы один их тех скальных выходов, которые буквально бросались в глаза на картах в найденной Биллом и Чаком статье. Мы ориентировались еще и на то, что камни – красноцветный песчаник – должны иметь характерную окраску.
   В поисках красных камней мы попарно покидали лагерь: Чак и Фариш взбирались на холмы, чтобы высмотреть красноцветы на юге, а мы с Биллом пытались разглядеть, что находится на севере. На третий день обе команды вернулись с одной и той же новостью. Примерно в десяти километрах к северо-востоку виднелась узкая красноватая полоска. Остаток недели мы обсуждали этот выход и разглядывали его в бинокль. Иногда, при правильном освещении, казалось, что это серия гряд, идеальная для поиска окаменелостей.
   Было решено, что мы с Биллом отправимся к камням. Поскольку я не имел никакого представления о том, каковы в Арктике дороги, я выбрал неудачные ботинки, и переход оказался тяжелым испытанием: сначала мы пересекали поля булыжников, потом небольшие ледники… но в основном шли по грязи. Жидкая глина неприлично хлюпала всякий раз, когда мы вытягивали из нее ногу. Мы не оставляли следов.
   Три дня мы искали дорогу, но в конце концов смогли найти надежный путь к желанным камням. После четырехчасового перехода красноватая полоска, видимая из лагеря в бинокль, превратилась в череду скал, хребтов и холмов, состоящих из тех самых камней, которые мы искали. Если нам повезет, на поверхности могут найтись окаменелости.
   Теперь задача состояла в том, чтобы как можно быстрее вернуться сюда вместе с Фаришем и Чаком, сократив время перехода и сохранив максимум времени для поиска окаменелостей. Возвратившись обратно всей командой, мы с Биллом чувствовали себя такими гордыми, как будто демонстрировали гостям новый дом. Фариш и Чак, уставшие после перехода, но возбужденные предвкушением поисков, даже не затеяли обычную дискуссию. Они методично сканировали взглядом почву.
   Мы с Биллом направились к гряде, расположенной примерно в километре, чтобы посмотреть, что ждет нас дальше к северу. После передышки Билл начал оглядываться в поисках чего-нибудь интересного: наших коллег, медведей или каких-либо других проявлений жизни. Наконец он произнес: “Чак лег”. Взяв бинокль, я действительно увидел Чака, ползающего на четвереньках. Для палеонтолога это означает лишь одно: окаменелости.
   Мы быстро зашагали туда. Чак и в самом деле нашел кусочек кости. Однако наш поход в одну сторону длился четыре часа, и теперь мы вынуждены были возвращаться. Фариш, Билл, Чак и я растянулись шеренгой на расстоянии метров десяти друг от друга. Метров через пятьсот я что-то увидел на земле. Это “что-то” отсвечивало знакомым блеском. Опустившись на колени, как Чак час тому назад, я разглядел его во всей красе: чудесный кусок кости размером с кулак. Слева были другие кости, справа – еще и еще. Я окликнул Фариша, Билла и Чака.
   Ответа не последовало. Я огляделся и понял, почему: они тоже стояли на четвереньках. Мы оказались на поле, усыпанном обломками костей.
   В конце лета мы вернулись в лабораторию с ящиками окаменелостей, которые Билл начал собирать, как объемный пазл.
   То были кости существа длиной около шести метров, с рядом плоских листовидных зубов, длинной шеей и маленькой головой. Судя по анатомии конечностей, это был динозавр, хотя и не самый большой.
   Динозавры этого типа, прозауроподы, занимают важное место среди палеонтологических находок в Северной Америке. В восточной части континента динозавров раньше находили вдоль рек, автомобильных трасс и железных дорог, то есть в местах, где горные породы оказываются на поверхности. Знаменитый палеонтолог Ричард Сванн Лулл (1867–1957) из Йельского университета обнаружил прозауропода в каменоломнях Манчестера, штат Коннектикут. Правда, каменный блок содержал лишь заднюю часть тела животного. Опечаленный ученый узнал, что блок с передней частью был включен в опору моста в Южном Манчестере. Лулл описал лишь заднюю часть динозавра. Только при разборке моста в 1969 году остальные фрагменты также были освобождены. Кто знает, какие окаменелости скрыты в глубинах Манхэттена? Ведь знаменитые коричневые дома на острове построены из тех же самых камней.
   Холмы Гренландии образованы широкими каменными ступенями, которые не только рвут ботинки, но и могут многое рассказать о происхождении камней. Твердые слои песчаника, почти такие же прочные, как бетон, выходят из-под более мягких, хрупких слоев. Практически такие же ступени есть и на юге: слои песчаника, алеврита и сланца протянулись от Северной Каролины и Коннектикута до самой Гренландии. Эти слои содержат характерные разломы, заполненные осадочными породами. Они указывают на места расположения древних озер в глубоких долинах, которые возникали при растрескивании земной коры. Расположение древних разломов, вулканов и озерных отложений в этих слоях почти такое же, как в озерах современной Восточно-Африканской рифтовой долины (Виктория и Малави): движение в недрах Земли привело к расщеплению участков поверхности, а в образовавшихся провалах появились реки и озера. В прошлом такие рифтовые расселины тянулись вдоль побережья Северной Америки.

   В поисках окаменелостей мы следовали вдоль “правильных” горных пород (выделены черным цветом). Успешные поиски в Коннектикуте и Новой Шотландии привели нас в Гренландию.

   С самого начала наш план состоял в том, чтобы вести поиски вдоль этих трещин. Знание того, что в скалах на востоке Северной Америки можно найти остатки динозавров и мелких существ, близких к млекопитающим, позволило нам оценить значение того обнаруженного Чаком оттиска геологической статьи. Это, в свою очередь, привело нас на север Гренландии. Затем, уже в Гренландии, мы продолжали идти вдоль той же нити за находками, подобно голубям, семенящим за крошками хлеба. Эта работа заняла три года, но подсказки, найденные нами в красноцветах, в конце концов привели нас с Фаришем на тот обледеневший хребет.
   С вершины гребня наши палатки казались малюсенькими. Наверху шумел ветер, но выступ розового известняка, на котором сидели мы с Фаришем, образовывал укрытие, так что мы спокойно смогли разглядеть находку. Ликование Фариша подтвердило мое подозрение, что белое пятнышко на камне – это действительно зуб млекопитающего. Три бугорка и два корня: именно так он и должен выглядеть.
   Ободренные находкой, мы расширили круг поисков в Восточной Гренландии и в последующие годы нашли другие остатки млекопитающих. Это было небольшое, похожее на землеройку животное вдвое меньше домовой мыши. Возможно, это и не был изумительный скелет, заслуживавший особого места в музее, однако же его ценность заключалась в другом.
   Это был скелет одного из самых ранних ископаемых существ с нашим типом зубов: их режущая поверхность образована бугорками, смыкающимися при соединении верхних и нижних зубов, а ряд разделен на резцы, клыки и моляры. Ухо животного также напоминает наше и содержит мелкие кости, соединяющие барабанную перепонку с внутренним ухом.
   Форма его черепа, плеч и конечностей тоже как у млекопитающих. Вполне вероятно, животное имело шерсть и другие признаки млекопитающих, такие как молочные железы. Когда мы жуем, слышим высокие звуки или поворачиваем кисти рук, мы используем те части скелета, развитие которых можно проследить от приматов и других млекопитающих до исходных структур у этих небольших существ, живших двести миллионов лет назад.
   Камни тоже связывают нас с прошлым. Разломы в земле – вроде тех, что привели нас к окаменелым остаткам млекопитающих в Гренландии – оставили свой след и в наших телах. Гренландские горные породы – одна из страниц в громадной библиотеке, в которой хранится история нашего мира. До появления этого маленького зуба мир существовал уже миллиарды лет, и с момента его появления минуло двести миллионов лет. За это время на Земле возникали и исчезали океаны, вздымались и разрушались горы, а на Землю, совершавшую свой путь в Солнечной системе, падали астероиды. В слоях горных пород запечатлены изменения климата, атмосферы и земной коры, происходившие на протяжении миллионов лет. Изменение – это обычный порядок вещей: тела растут и умирают, виды появляются и исчезают, любой элемент и признак нашей планеты и Галактики подвержен как внезапным превращениям, так и постепенным изменениям.
   Камни и тела – это “капсулы времени”, несущие в себе отпечаток тех великих событий, которые их сформировали. Молекулы, составляющие наши тела, возникли в результате космических событий на заре Солнечной системы. Изменения атмосферы Земли сформировали наши клетки и весь метаболизм в целом. Изменения орбиты планеты, появление гор и другие революционные сдвиги на самой Земле – все это отразилось в наших телах, в мозге и в нашем восприятии окружающего мира.
   Как и жизнь и история наших тел, эта книга строится вдоль временной шкалы. Наш рассказ начинается примерно 13,7 миллиарда лет назад, когда в результате Большого взрыва возникла Вселенная. Затем мы познакомимся с историей нашего скромного уголка Вселенной и увидим, какие последствия образование Солнечной системы, Земли и Луны имело для наших органов, клеток и содержащихся в них генов.

Глава 2
Эхо далеких взрывов

13,7 миллиарда лет
   В этой формуле:
   H375 000 000 O132 000 000 C85 700 000 N6 430 000 Ca1 500 000 P1 020 000 S206 000 Na183 000 K177 000 Cl127 000 Mg40 000 Si38 600 Fe2680 Zn2110 Cu76 I14 Mn13 F13 Cr7 Se4 Mo3 Co1
   перечислены элементы, имеющиеся в теле человека. В химическом смысле мы представляем собой весьма специфический набор атомов. В основном тело состоит из водорода: на каждый атом кобальта, например, приходится почти четыреста миллионов атомов водорода. А по массе в нас содержится так много кислорода и углерода, как ни в одном другом объекте в известной нам Вселенной.
   Интересную историю может рассказать элемент, которого в нашем организме нет: гелий – второй после водорода наиболее распространенный элемент во Вселенной. Структура его такова, что он не обменивается электронами с другими атомами. Поэтому гелий не может участвовать в химических реакциях, определяющих жизненно важные процессы в организме живых существ, такие как метаболизм, рост и воспроизводство. Напротив, кислород и углерод, которых во Вселенной примерно в двадцать раз меньше, чем гелия, легко вступают в реакции с другими элементами и образуют разнообразные химические связи, необходимые для существования живой материи. Способность вступать в реакции – обязательный признак элементов в составе тел. Лентяям здесь не место.
   Соотношение атомов – лишь один из отличительных признаков нашего тела. Оно организовано подобно матрешкам: мельчайшие частицы составляют атомы, группы атомов образуют молекулы, а молекулы формируют клетки, ткани и органы. На каждом уровне организации возникают новые свойства, так что каждый элемент сложнее суммы составляющих его частей. Можно досконально изучить атомный состав печени, но это не поможет нам понять, как она функционирует. Иерархическое строение, при котором более мелкие элементы составляют более крупные структуры с новыми свойствами, является базовым принципом строения мира и отражает нашу глубочайшую связь со Вселенной, Солнечной системой и Землей.
   Откройте современный научный биологический журнал – и с большой вероятностью вы найдете там дерево родственных связей. Любое создание – от человека до чистокровной лошади или элитной коровы герефордской породы – имеет родословную. Изучение родственного древа позволяет понять связь между живыми существами, обнаружить момент возникновения того или иного вида, даже выявить причину выраженной склонности к заболеваниям у некоторых индивидов. Именно по этой причине врачи интересуются семейной историей болезни своих пациентов.
   Современной биологии известно, что наша семейная история простирается далеко за пределы нашего вида и включает в себя историю всех других живых существ. Для обнаружения подобных связей требуется сравнительный анализ различных видов.

   Наши тела устроены как матрешки: мельчайшие частицы составляют атомы, группы атомов образуют молекулы, а молекулы формируют более сложные структуры.

   Порядок возникновения видов отражен в признаках живых существ: близкие родственники имеют больше общих признаков, чем дальние. У коровы больше общих органов и генов с человеком, чем с мухой: волосяной покров, теплая кровь и молочные железы есть у всех млекопитающих и отсутствуют у насекомых. Пока кто-нибудь не обнаружит волосатую муху с молочными железами, будем считать мух дальними родственниками людей и коров. Внесите в этот список рыб – и вы обнаружите, что рыбы связаны с людьми и коровами теснее, чем с мухами. Мы можем утверждать это, поскольку рыбы, как и люди, имеют позвоночник, череп и другие части тела, отсутствующие у мух. Мы можем и дальше следовать этой логике, добавляя в список новые и новые виды и строя семейное древо, объединяющее людей, рыб, мух и миллионы других видов, обитающих на планете.
   Но зачем ограничиваться лишь живыми организмами? Солнце сжигает водород. Другие звезды сжигают кислород и углерод. Основные атомы, из которых состоят наши руки, ноги и мозг, служат топливом для звезд. Но не только атомы наших тел распространяются по всей Вселенной: в космосе обнаружены и молекулы. Составляющие элементы белков и других биологических молекул – аминокислоты и нитраты – приносят на Землю метеориты, покрывают каменистую поверхность Марса и спутников Юпитера. Если наши химические родственники встречаются на звездах, метеоритах и других небесных телах, значит, ниточки наших древнейших связей с Вселенной уходят куда-то далеко в небо у нас над головой.
   Научиться различать детали Вселенной – форму галактик, свойства планет, компоненты двойных звезд – непростая задача. Глаза привыкают к темноте постепенно, и так же постепенно приходит осмысление. Чтобы обнаружить в темноте какой-то рисунок, глаза нужно тренировать. Если вы разглядываете в телескоп или бинокль светящееся скопление звезд, ваше воображение и ожидание начинают создавать миражи. Чтобы их удалить и действительно обнаружить в космосе слабо светящиеся объекты, нужно научиться пользоваться периферическим (боковым) зрением, за которое отвечают наиболее восприимчивые светочувствительные элементы глаза. Это позволяет уловить слабый свет и выделить отдельные объекты. Если вы научитесь правильно смотреть на небо, над головой возникнут цвета, глубины и формы – точно так же, как окаменелости начинают бросаться в глаза на фоне песка.
   Научиться различать небесные объекты – лишь первый шаг в усвоении законов неба. Наши отношения со звездами в значительной мере изменились в начале XX столетия благодаря “гарему Пикеринга” (“живым компьютерам Гарварда”). Перед директором Гарвардской обсерватории Эдвардом Чарльзом Пикерингом стояла сложная задача, требовавшая серьезной вычислительной и аналитической работы. В обсерватории накапливались изображения звезд, созвездий и туманностей. Их было так много, что даже регистрация данных и нанесение их на карты были чрезвычайно трудоемкой задачей. Конечно, в те времена еще не существовало мощных вычислительных машин и все расчеты приходилось делать вручную. Пикеринг был чудовищно скуп. Однажды в порыве гнева он заявил сотрудникам, что за полцены наймет для выполнения этой работы свою служанку. Идея понравилась ему самому, и он в самом деле взял на работу в обсерваторию горничную Вильямину Флеминг.
   Вильямине Флеминг был двадцать один год, и она воспитывала маленького сына. Муж бросил ее, и она осталась без работы и средств к существованию. Пикеринг сначала доверил ей уборку дома, а затем, после произнесенных во всеуслышание слов, привел в обсерваторию для регистрации новых данных. Получив щедрое пожертвование, Пикеринг смог нанять еще нескольких женщин. Конечно, тогда он не мог предположить, что в его группе вырастут величайшие астрономы того времени (да и любого времени, если уж на то пошло). Работавших у Пикеринга женщин называли “гаремом Пикеринга” или (уже в наши дни) “живыми компьютерами Гарварда”: они работали с сырыми астрономическими данными – фотографиями неба – и определяли их смысл.
   Генриетта Ливитт, дочь священника, пришла в обсерваторию в 1895 году. Сначала она трудилась на добровольных началах, а потом стала получать жалование – тридцать центов в час. Она полюбила астрономию еще в школе, и эта любовь помогала ей долгие годы, пока она выполняла скучнейшую работу по составлению каталогов фотопластинок с изображениями звезд и туманностей.

   Эдвард Чарльз Пикеринг (в верхнем ряду) и “живые компьютеры Гарварда”. Вильямина Флеминг – третья слева в первом ряду, Генриетта Ливитт стоит справа от Пикеринга.

   Ливитт знала, что звезды различаются по цвету и интенсивности свечения. Одни звезды маленькие и бледные, другие яркие и крупные. Тогда не было возможности узнать, как размер звезды связан с ее реальной яркостью, поскольку кажущиеся бледными звезды могут быть большими, но очень далекими, и наоборот.
   Ливитт восхищали звезды, которые с регулярностью в несколько дней или месяцев превращались из ярких в тусклые и обратно. Она нанесла на карты семнадцать сотен звезд, указывая все характеристики, которые только смогла определить: яркость, расположение, периодичность изменений яркости. Она обнаружила удивительную закономерность: существовала прямая связь между длительностью циклического колебания яркости и реальной яркостью звезд.
   Идея Ливитт выглядела абсолютно мистической, но оказалась очень глубокой. Зная, что свет движется с постоянной скоростью, и зная реальную и видимую яркость звезды, можно рассчитать расстояние от Земли до этой звезды. Таким образом, Генриетта Ливитт придумала способ измерения космических расстояний.
   Нужно представлять себе астрономию того времени, чтобы оценить революционную мощь открытия Ливитт. Со времен Галилея и до времен Пикеринга люди смотрели на небо и все более и более отчетливо видели планеты, звезды и туманности. Но главный вопрос оставался без ответа: как велика Вселенная? Существует ли что-нибудь за пределами нашей Галактики – Млечного Пути?
   Как только Ливитт обнародовала свою идею в 1912 году, другие астрономы принялись калибровать небо. Один голландский ученый использовал правило Ливитт для измерения расстояний между звездами. Он получил огромное число: размер галактики превосходит возможности воображения. Затем Эдвин Пауэлл Хаббл, вооружившись идеей Ливитт, с помощью самого мощного телескопа того времени буквально за одну ночь изменил наше представление о Вселенной.
   В 1918 году Хаббл, бывший студент-юрист и обладатель стипендии Родса Оксфордского университета, ставший впоследствии астрономом, использовал новый огромный телескоп в обсерватории Маунт-Вильсон, чтобы найти одну из звезд, обнаруженных Ливитт. Это особая звезда: она окружена облаком газа, которое тогда называли туманностью Андромеды. Когда Хаббл применил к этой звезде расчеты Ливитт, у него получился странный результат: звезда и все окружавшее ее облако оказались гораздо дальше всех других известных на тогда объектов. Так стало понятно, что эта группа небесных тел находится гораздо дальше любой самой дальней звезды нашей галактики. Это не облако газа – это другая галактика, находящаяся на расстоянии многих световых лет. Так туманность Андромеды превратилась в галактику Андромеды, а небо над нашими головами сделалось еще шире и еще древнее.
   С помощью самого мощного телескопа Хаббл исследовал все объекты, содержавшие переменные звезды Ливитт. Галактика Андромеды и Млечный путь были лишь вершиной айсберга: небо буквально кишело галактиками с миллиардами звезд. Многие светящиеся облака газа, за которыми астрономы следили уже более ста лет, оказались группами звезд, лежащими далеко за пределами нашей галактики. В нашу эпоху, когда люди начали интересоваться возрастом Земли (тогда считалось, что он составляет от десяти до сотни миллионов лет), определение возраста и размера Вселенной показало, что наша планета – лишь крохотная точка в необъятном пространстве, состоящем из бессчетного множества галактик. И все это потому, что люди научились смотреть на небо по-новому.
   Хаббл применил еще один метод изучения небесных объектов. Свет от приближающегося к нам источника кажется скорее синим, а от удаляющегося источника – скорее красным. Этот сдвиг связан с тем, что свет обладает волновыми свойствами: волны, излучаемые приближающимся к нам источником, будут выглядеть более сжатыми (длина волны будет меньше), по сравнению с волнами, излучаемыми удаляющимся источником. Более длинные волны образуют красную часть спектра, более короткие – синюю. Если правило Ливитт позволяло измерять расстояния между небесными объектами, то анализ цветового сдвига позволил оценивать скорость их движения.
   Так Хаббл обнаружил удивительную закономерность: галактики излучают свет, смещенный в красную часть спектра. Это могло означать лишь одно – небесные тела удаляются от нас, а Вселенная расширяется. И это расширение не хаотично: все тела рассеиваются из общего центра. Давным-давно вся материя Вселенной находилась в этой центральной точке.
   Эта новая идея понравилась далеко не всем. Некоторые эксперты ее просто возненавидели. Появилось множество альтернативных теорий происхождения Вселенной. Сторонник одной из них подшучивал над теорией Хаббла, называя ее теорией “большого взрыва”. Но тогда не существовало прямых доказательств ни у теории Хаббла, ни у альтернативных теорий.
   Доказательства были получены случайно – как побочный результат внедрения новых средств связи. С прорывом в развитии беспроводной связи и с расширением международной торговли и сотрудничества в конце 50-х годов возникла настоятельная потребность научиться передавать через океан радиосигналы и телеизображение. С этой целью НАСА запустила специальный спутник “Эхо-1”. Этот спутник, имевший вид большого блестящего металлического шара, был предназначен для передачи сигналов из одной части земного шара в другие. Проблема заключалась в том, что возвращавшиеся на Землю сигналы часто были слишком слабыми, чтобы их можно было интерпретировать.
   Арно Элан Пензиас и Роберт Вудроу Уилсон трудились в “Белл лабораториз” – в те времена это был рай для творчески мыслящих ученых – над параболической антенной, способной уловить самые слабые микроволновые сигналы, отраженные “Эхо-1”. Они потратили много времени, сил и средств, чтобы создать нужную антенну. Однако в 1962 году НАСА запустила “Телстар” – спутник, который не просто отражал радиосигнал, но усиливал его. Для Пензиаса и Уилсона это означало, что в их антенне НАСА больше не нуждается.
   Однако у этого события была и хорошая сторона: освобожденные от прежней задачи Пензиас и Уилсон смогли следить за радиосигналами из космоса. Правда, высокая чувствительность антенны, столь важная для решения задач НАСА, превращала работу с ней в сущий кошмар. Она принимала абсолютно все сигналы, даже самые слабые, и все шумы – почти как ненастроенный телевизор.
   Попытки ученых устранить шумы напоминали поиски иголки в стоге сена. Сначала они попытались отсеять сигналы радиостанций. Не помогло: помехи сохранялись. Тогда они охладили детектор до –270 °C – при этой температуре молекулы практически прекращают двигаться. Помехи никуда не делись. Они заглянули внутрь детектора и обнаружили, что внутри его… загадили птицы. Удаление продуктов птичьей жизнедеятельности слегка помогло, но помехи все же остались. Этот фоновый шум продолжался днем и ночью и был примерно в сто раз сильнее ожидаемого.
   Тем временем ученые из Принстонского университета с помощью компьютерного моделирования обосновали гипотезу: если Большой взрыв действительно имел место, то в космосе должно было сохраниться некоторое количество энергии (как дым после взрыва). И после 13,7 миллиарда лет охлаждения и расширения Вселенной это реликтовое излучение должно было присутствовать повсюду и иметь определенную длину волны. Это было вполне строгое количественное предсказание, не допускающее неоднозначности. Знакомый показал Пензиасу и Уилсону статью, и они немедленно поняли значение своих статических помех. Фоновый шум не был шумом: это был сигнал. Именно это и предсказывала теория. И за открытие следов Большого взрыва Пензиас и Уилсон в 1978 году были удостоены Нобелевской премии.

   Я охочусь за окаменелостями и ищу древние реликвии в земле. Но астрономы – это тоже своего рода палеонтологи. Как заметил Карл Саган, сейчас мы видим свет звезд, бесконечно давно образовавшийся в ходе химических реакций. Бескрайность космоса означает, что попадающий нам в глаза свет реален, однако возник он еще до появления нашего вида и даже до рождения нашей планеты.
   Тысячелетиями человек считал себя венцом всего сущего на планете, лежащей в центре Вселенной. Наука изменила этот взгляд. Ливитт, Хаббл и другие раскрыли нам глаза на то, что мы живем на краю огромной галактики среди множества других галактик, а наша планета – лишь одна из множества других. Дарвин и другие биологи тоже сказали свое слово: наш вид – скромная веточка на гигантском древе жизни на Земле. Но каждое открытие, отодвигающее нас из центра мироздания в дальний угол, позволяет нащупать совершенно новые связи между нами, другими видами организмов, всей Вселенной. Все галактики, как и каждое живое существо, каждый атом, молекула на Земле тесно связаны. Все эти связи начинаются из одной-единственной точки 13,7 миллиарда лет назад.

Рождение звезд

   Поскольку история зарождения нашего вида связана с океанами, реками и саваннами, наши органы чувств настроены на восприятие химического и физического мира воды и суши – мы должны были уметь видеть и слышать хищников, добычу, полового партнера. Никогда в истории нам не приходилось оценивать гигантские расстояния во много световых лет или временные промежутки в миллиарды лет. Чтобы научиться оперировать подобными величинами, нам нужно переделать инструменты, верой и правдой служившие нам до сих пор. Логика, творчество и изобретательность позволяют нам расширить восприятие.
   Однако физические законы, существовавшие 13,7 миллиарда лет назад, находятся за пределами нашего понимания и даже абстрактного воображения. Гравитация, электромагнетизм – все эти знакомые нам силы не могли существовать независимо. Даже материи в нашем обычном понимании еще не существовало. Все, что есть сейчас во Вселенной, было сконцентрировано в одной точке, обладавшей гигантским запасом энергии. В таких условиях физика малых частиц (квантовая механика) и больших тел (общая теория относительности) представляют собой часть единой, более сложной и пока неизвестной нам теории. Чтобы понять все это, нужен новый Эйнштейн.

   Примерно 0,000000000000000000000000000000000000000001 секунды спустя после взрыва Вселенная имела температуру около 1000000000000000000000000000000000000000000000000 градусов по Фаренгейту, и начиная с этого момента мы уже в состоянии понять до определенной степени суть происходившего. Начался период чрезвычайно быстрого расширения Вселенной. Большой взрыв отличается от обычного, при котором объекты разлетаются в разные стороны, тем, что в данном случае расширялось само пространство. Со временем в результате расширения происходило охлаждение. С постепенным расширением и охлаждением Вселенной стали возникать знакомые нам силы и частицы.
   В формуле Эйнштейна E = mc2 заключен ключ к пониманию тех давних событий. Это уравнение описывает связь между энергией и массой. Поскольку скорость света велика, для получения небольшой массы требуется огромная энергия. Верно и обратное: исчезающе малое количество массы можно превратить в гигантское количество энергии.
   Спустя одну триллионную секунды после Большого взрыва Вселенная имела размер бейсбольного мяча. Заключавшаяся в ней энергия была источником возникновения огромной массы. По мере расширения пространства в соответствии с законом Эйнштейна энергия превращалась в массу, в данном случае в короткоживущие частицы. В этой горячей и маленькой Вселенной все было нестабильным: частицы возникали, сталкивались и распадались, снова и снова, триллионы раз.
   На том этапе развития Вселенной существовали частицы двух видов: вещество и антивещество (материя и антиматерия). Эти сущности с противоположными свойствами аннигилируют при контакте. По мере превращения энергии в массу частицы вещества и антивещества сталкивались, едва успев образоваться. Большинство столкновений приводило к полному исчезновению частиц. Но если бы это было только так, ни нас, ни Земли, ни Млечного пути просто не существовало бы. Частицы разрушались бы с той же скоростью, что и возникали. Совсем небольшого (около миллиардной доли процента) преобладания вещества над антивеществом было достаточно для того, чтобы вещество одержало верх. Физик Лоуренс Максвелл Краусс однажды заявил, что все мы являемся прямыми потомками не только наших дедушек и бабушек, но и этого ничтожного перевеса вещества над антивеществом.
   Через секунду во Вселенной появились, хоть и ненадолго, частицы, которые мы уже смогли бы опознать. Это был набор субатомных частиц, возникающих на краткий миг в самых мощных атомных ускорителях: лептоны, бозоны, кварки и подобные им.
   Через три с небольшим минуты после зарождения Вселенной начала складываться одна из несущих опор мира (а также страх и ужас школьников) – периодическая система. В периодической таблице химические элементы расположены в соответствии с массой их ядра. Таблица того далекого времени чрезвычайно обрадовала бы современных учащихся, поскольку в ней было всего две ячейки, занятые водородом и гелием (возможно, еще существовало немного лития).
   Водород и гелий остаются самыми распространенными элементами во Вселенной: водород составляет примерно 90 % материи, гелий – около 5 %. На долю всех остальных элементов, из которых состоим мы и которыми мы обмениваемся со звездами, приходятся ничтожные доли процента.
   Через триста тысяч лет Вселенная остыла и расширилась настолько, что появились настоящие атомы. Электроны заняли орбиты вокруг ядер. Эта комбинация ядер и электронов стала основой реакций, определяющих каждый момент нашей жизни. Мы живем в мире электронов, обмен которыми происходит за миллионные доли секунды. Я пишу эту книгу, а вы ее читаете за счет энергии, высвобождающейся в результате этого беспрерывного обмена. Молекулы в наших телах в ходе различных взаимодействий постоянно обмениваются мельчайшими заряженными частицами. Некоторые перемещения электронов сопровождаются выделением энергии, например реакции с участием кислорода. Другие реакции служат для связывания атомов в молекулы или молекул между собою. Эти процессы определяют связь между атмосферой планеты, ее климатом и метаболизмом всех живых существ. Когда вы едите яблоко, электроны из его атомов через реакции метаболизма проникают в ваши клетки. В яблоко электроны попали из минералов почвы и из воды, пролившейся на землю в виде дождя. Электроны из обоих источников уже бесконечно долго циркулируют в мире. Они возникли задолго до появления нашей планеты, Солнечной системы, даже звезд.
   В процессе охлаждения и расширения Вселенной мельчайшие частицы стали образовывать ядра, ядра с электронами образовали атомы, а различные атомы смогли, наконец, вступать во взаимодействие, столь необходимое для формирования более крупных частиц. Постепенно начинала все большую роль играть гравитация.
   Примерно миллион лет спустя после Большого взрыва Вселенная остыла и расширилась до такой степени, что начали возникать частицы материи достаточно большого размера, чтобы форма вещей в значительной мере стала определяться силами гравитации. Под влиянием разных сил установился определенный порядок: сила гравитации заставляет тела сближаться, а тепло и более загадочные силы вроде темной энергии вызывают отталкивание. Эта связь определила тот порядок вещей, который мы наблюдаем во Вселенной – от формы облаков газа и звезд до формы галактик и планет. Более того, эта связь объясняет эволюцию самой химии от таблицы с двумя элементами до таблицы с сотней элементов.
   Как из двух элементов, существовавших 13,69 миллиарда лет назад, возник мир атомов, из которых сформированы наша планета и наши тела? По мере нашего перемещения по периодической таблице от более легких элементов вроде водорода и гелия к более тяжелым, таким как углерод и кислород, ядра становятся все тяжелее. При определенных условиях два маленьких ядра могут объединиться, образовав одно крупное. Арифметика этого процесса зависит от физических свойств конкретных ядер. В большинстве случаев 1 + 1 не равно 2: результат объединения ядер не равен их сумме. Часто новое ядро легче суммы составляющих его ядер, так что при слиянии ядер некоторая часть вещества теряется. Но, как следует из уравнения Эйнштейна, вещество на самом деле не исчезает: оно превращается в энергию. Таким образом, при термоядерных реакциях может образовываться огромное количество энергии.
   Люди пытались использовать эту энергию, но в обычных условиях ядра самопроизвольно не сливаются. Нужно затратить много энергии, чтобы запустить такую реакцию. Используя этот принцип, создатель водородной бомбы Эдвард Теллер сконструировал первый термоядерный реактор, соединив аппарат, в котором осуществлялось слияние ядер, с атомной бомбой. Атомная бомба поставляет энергию, выделяющуюся в результате расщепления атомного ядра. Для запуска этой реакции требуется немного энергии. На атолле Эниветок, одном из Маршалловых островов, Теллер и его коллега Станислав Мартин Улам установили систему под кодовым названием “Айви Майк” (Ivy Mike), сопоставимую по размерам с небольшим заводом. В ходе испытаний в ноябре 1952 года энергия взрыва атомной бомбы способствовала слиянию атомов водорода в реакторе, в результате чего последовал мощный взрыв. Теллер следил за происходящим у сейсмографа в подвале геологического факультета Калифорнийского университета в Беркли. После взрыва атолл Эниветок полностью оголился, в его центре образовалась дыра диаметром полтора километра. Фрагменты коралловых рифов разлетелись на расстояние до двадцати пяти километров. Изучая обломки, ученые обнаружили, что энергия взрыва вызвала слияние некоторых крупных ядер, в результате чего возникли новые элементы, прежде не встречавшиеся на планете. Их назвали эйнштейнием и фермием – в честь Эйнштейна и Ферми, идеи которых помогли понять, какая энергия таится внутри атомов.
   Термоядерные реакции являются основным источником энергии звезд. Но между небесными телами и бомбой Теллера – Улама существует принципиальное различие: для запуска термоядерной реакции Теллер использовал атомную бомбу, тогда как реакции внутри звезд происходят за счет гравитации.
   Доказательства существования этих реакций можно увидеть и сегодня. Если в подходящую погоду, пользуясь боковым зрением, достаточно долго рассматривать созвездие Орион, сконцентрировавшись на трех звездах в его “поясе”, то можно увидеть размытое светящееся пятно, известное как Большая туманность Ориона. Если навести на него телескоп, туманность приобретет структуру и станет похожей на большое облако с несколькими некрупными звездами внутри. Эта туманность представляет собой огромное облако газа и, примерно как первичная Вселенная, дает начало новым звездам, которых насчитывается около семисот. Конечно, учитывая расстояние от нас до этой туманности, мы смотрим на фотографии новорожденных звезд примерно с тысячелетним опозданием.
   В процессе образования звезды облако газа становится все массивнее, и чем больше частиц оно к себе притягивает, тем сильнее в нем гравитационное притяжение. В какой-то момент масса облака газа преодолевает критическое значение, и гравитационное притяжение становится неудержимым процессом, в ходе которого весь газ втягивается в центральную точку. Силы гравитации заставляют сливаться ядра всех элементов. В результате возникают новые комбинации ядер, и вместо ядра с одним протоном образуется более тяжелое ядро с двумя протонами. Однако эти новые ядра легче суммы прежних. В соответствии с уравнением E = mc2 потерянная масса превращается в огромное количество энергии, выделяющейся в космическое пространство.
   Размер и продолжительность жизни любой звезды определяются этими противоположно направленными силами, действующими внутри звезды: сила гравитации затягивает элементы внутрь, а тепло термоядерных реакций заставляет их разъединяться.
   Звезду можно сравнить с двигателем, который сначала использует одно топливо, а затем, когда оно заканчивается, переходит на другое. В обычных звездах в результате слияния атомов водорода образуется гелий. Солнце – именно такая звезда. Со временем, когда заканчивается водород и меняются условия, звезда переключается на слияние атомов гелия. Так продолжается и дальше: звезда начинает потреблять гелий, превращая его в более тяжелые элементы. Когда заканчивается гелий, термоядерные реакции начинают поглощать еще более тяжелые атомы, и так далее. В результате образуются кислород, углерод и другие химические элементы. За счет термоядерных реакций внутри звезд периодическая система разрослась от двух атомов до десятков.