Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки - Карл Саббаг

«Возраст этой породы — четыре миллиарда четыреста миллионов лет, — объявил австралийский ученый профессор Саймон Уайлд вместе со своими коллегами-геологами в 2001 году. — С днем рождения!» (Вообще-то последнюю часть реплики я придумал.) Он говорил об одном из старейших сформировавшихся участков земного рельефа. Но как ученый узнал точный возраст?

Наиболее достоверные результаты дает способ датировки при помощи циркона. Этот полудрагоценный камень бывает самых разных оттенков, встречается и прозрачный циркон, внешне напоминающий алмаз. Его физические свойства легли в основу широко применяемого в последние годы способа датировки горных пород. Циркон вездесущ — его мелкие вкрапления встречаются в горах практически повсеместно.

В начальный период формирования земной коры, примерно четыре с половиной миллиарда лет назад, Земля подвергалась интенсивной бомбардировке метеоритами, в результате выделялось огромное количество тепла, плавившего поверхность планеты. Когда расплавленный камень остывал, некоторые скопления атомов, включая циркон, образовывали кристаллы, которые сохранились в неизменном виде до наших дней. В неизменном — за исключением одной важной характеристики. В пространственной решетке циркона атомы этого элемента иногда замещаются атомами урана, поэтому в кристалле циркона в момент его формирования оказываются вкрапленными — в том или ином количестве — атомы урана. Но атомы урана, распадаясь с известной скоростью, превращаются в атомы свинца. Более того, при формировании кристаллов циркона в них не содержится никаких атомов свинца. А с момента кристаллизации количество атомов свинца в кристалле циркона по мере распада атомов урана постепенно возрастает.

То есть только что возникший кристалл циркона напоминает часы, в которых запущен обратный отсчет. С каждым «тиканьем» атомы урана, содержащиеся в кристалле, превращаются в атомы свинца. Интервалы между этими превращениями разные, но в целом все протекает в статистически предсказуемом порядке. Уран, как и все радиоактивные элементы, обладает периодом полураспада (см. главу «Самый древний в мире ядерный реактор») — это время, которое требуется, чтобы половина атомов урана в образце породы превратилась в свинец.

У одного изотопа урана, урана-235, период полураспада составляет 713 миллионов лет, а у другого, урана-238,— 4,47 миллиарда лет.

Так, если в зернышке циркона изначально было 100 атомов U235 и они один за другим превращались в атомы свинца, то через 713 миллионов лет соотношение атомов свинца к атомам урана будет 50 на 50. А еще через 713 миллионов лет половина из 50 атомов урана тоже превратится в свинец, соотношение станет 75 % свинца к 25 % урана, и ученые смогут установить, что камень сформировался более миллиарда лет назад. Изучив оба изотопа урана и соотношения между их атомами и атомами свинца, геологи в состоянии определить, как давно начался процесс распада и соответственно сколько лет кристаллу.

В 2000 году в Западной Австралии в местечке под названием Джек-Хиллс был обнаружен темно-фиолетовый кристалл циркона толщиной менее четверти миллиметра. Ему присвоили прозаическое название W74/2-36, а соотношение урана и свинца продемонстрировало, что эта порода на 90 миллионов лет старше, чем любая из ранее датированных, и возраст ее составляет 4,404 миллиарда лет. Хотя кристалл был совсем крошечный, ученые подвергли его множеству других опытов, включая изотоп-кислородное исследование и анализ на содержание редкоземельных элементов. В итоге они получили информацию о физических процессах формирования этих древних гор и даже выяснили, что в образовании земной коры участвовала вода, а следовательно, уже на этом раннем этапе истории Земли на планете наряду с сушей существовали и океаны.

В газетных статьях о новых достижениях в медицине часто мелькает слово «прорыв». Если слово «прорыв» дает журналисту возможность осветить в прессе «чудесные лекарства», «сканеры стоимостью в миллион фунтов», «спасающие жизнь операции» — что ж, оно и к лучшему. Без этого лексикона гламурных журналов важные открытия, возможно, так и остались бы не замеченными широкой общественностью. В 2001 году ученым-медикам пришла в голову очередная прогрессивная идея, не касающаяся новых препаратов, нового дорогостоящего оборудования или усовершенствований в хирургии и тем не менее позволяющая добиться значительных улучшений в состоянии пациента за очень короткий срок.

Доктору Питеру Проновосту из больницы Джона Хопкинса в Балтиморе пришла в голову идея, которая за год в одной отдельно взятой больнице спасла 21 жизнь и сэкономила миллионы долларов. Она же принесла ему славу — журнал «Тайм» назвал его в числе «100 самых влиятельных людей в 2008 году». Его размышления отталкивались от того факта, что пациенты порой заболевают, а иногда и умирают от инфекций, занесенных при внутривенном введении лекарств или физраствора. А значит, подумал он, если доктора и медсестры будут тщательно мыть руки, обрабатывать кожу пациента антисептиком и надевать стерильные маски, костюмы и халаты, возможно, случаев заражения станет меньше.

Сейчас, через 140 лет после того как английский хирург Джозеф Листер (1827–1912) доказал огромную значимость использования антисептиков при проведении медицинских процедур в больницах, наблюдение доктора Проновоста может показаться слегка запоздалым. Однако ключевым элементом в его работе были не сведения о том, что инфекция проникает в тело при несоблюдении санитарных норм, а наблюдение, что доктора и медсестры на практике регулярно пренебрегают такими простыми процедурами, как мытье рук, использование стерильной одежды и так далее. Сам факт вызывал удивление, но в ходе исследования, длившегося месяц, он полностью подтвердился: медсестры, начав присматриваться к докторам, заметили, что примерно треть врачей игнорирует какую-либо из вышеупомянутых гигиенических процедур.

Больница Джона Хопкинса — один из ведущих образовательных и исследовательских медицинских центров в США, так что можно себе представить, что творится в остальных заведениях.

Итак, доктор Проновост убедился в важности гигиенических мероприятий, о которых должен помнить каждый врач, а также в том, как часто его коллеги о них забывают. И что же он предложил? Он разработал перечень, который должен использоваться всякий раз, когда врач ставит пациенту капельницу. По выполнении каждого из пяти пунктов напротив него нужно поставить галочку. Медик должен:

1) помыть руки с мылом;

2) протереть кожу пациента раствором хлоргексидина;

3) накрыть пациента стерильной тканью;

4) быть одетым в стерильную маску, шапочку, халат, перчатки;

5) поставив капельницу, накрыть место введения иглы стерильной салфеткой.

Когда Проновост опубликовал свой перечень в «Американском медицинском журнале», отделения интенсивной терапии больниц штата Мичиган решили в качестве эксперимента взять его на вооружение. Через три месяца количество заражений в реанимационных палатах снизилось на две трети, а по истечении года уровень заражений в реанимации некоторых больниц упал до нуля (в то время как 90 % больниц Америки, к сожалению, не могли похвастаться подобными показателями). Через полтора года после начала применения перечня Проновоста смертность от заражений в больницах страны стала на 1500 случаев меньше, а больницы по приблизительным оценкам сэкономили 175 миллионов долларов.