Примечательный факт из истории мировой науки: двести лет назад простой землемер разгадал природный код, в котором заключена история Земли. Уильям Смит рассматривал всю территорию Англии как объект своих изысканий. Движимый пресловутым «шестым чувством», он действительно приблизился к глубоко скрытым тайнам Земли. Смит забирался в старые и заброшенные угольные шахты, ползал по руслам давно прорытых каналов, карабкался на меловые горы. Он нашел древние окаменелости, которые его современники считали остатками, выброшенными на берег после библейского Всемирного Потопа.

Гений в долговой тюрьме

«Отец английской геологии» Уильям Смит полагал, что по окаменелостям можно прочитать историю Земли. При взгляде на аммониты или белемниты можно сразу сказать, как и почему в горных породах, словно сэндвич, наслаивались различные пласты. Окаменелые ископаемые остатки, найденные неутомимым землемером в различных частях Англии, произвели революцию в науке, а результатом его трудов стало создание первой в мире геологической карты.

Другой английский искатель окаменелостей, профессор истории геологии Хью Торренс, с увлечением проследил шаг за шагом биографию геолога-любителя Смита. Тот с юных лет стремился достичь материального благополучия, но вместо этого остался совсем без средств и оказался в долговой тюрьме. Всю жизнь он в одиночку бился с бесчисленными препятствиями и трудностями в исследовательской работе и только под старость получил долгожданное признание своих научных заслуг. Профессор Торренс долго разыскивал экспонаты из собранной Смитом огромной коллекции окаменелостей, которые собиратель в тяжелые времена распродавал по частям.

Черное золото

Когда в графстве Дорсетшир на побережье пролива Ла-Манш штормовые волны бьются о скалы и вымывают из породы фантастических форм окаменелости, Торренс не упускает случая найти что-нибудь выдающееся. Он торопится, чтобы опередить других изыскателей. В Англии шестьдесят тысяч любителей с азартом занимаются собиранием образцов пород и минералов. Там, где Смит искал окаменелости и надеялся получить за них звонкую монету, наши современники ищут черное золото — нефть. В компьютерных лабораториях нефтяных концернов геофизики обрабатывают совокупность уже собранных в поле данных, чтобы проникнуть на уровень глубоко залегающих пластов. При обследовании пород на глубине нескольких тысяч метров добытые Смитом сведения служат полезным ориентиром. Бурение скважин позволяет извлечь на поверхность ископаемые, по которым ученые пытаются определить, в каком пласте следует искать вожделенное черное золото.

Землемер сбился с пути

Совсем молодой двадцатилетний землемер Уильям Смит по характеру своей работы часто разъезжал по родному краю и довольно скоро научился читать ландшафт так легко, как другие читают книги. У молодого человека развилось поразительное чутье на видимые и невидимые знаки природы.

За многие годы исследований Смит миля за милей исходил пешком всю Англию. Почти три десятилетия он собирал всевозможные данные, наблюдения, образцы породы, делал заметки и зарисовки, вел своеобразный дневник наблюдений. На холмах Уэльса он отыскал «ключ», которым открываются тайны истории Земли.

«При взгляде на ландшафт мне приходит на ум тысяча идей, и мои жадные глаза не устают осматривать горизонт. В один прекрасный день мои наблюдения охватят весь мир, – радовался Смит. – Это мое предназначение. Я чувствую природу с необычайной силой. Мой дух сравним с полотном художника, всегда готовым для новых впечатлений и образов».

«Я объехал всю Англию, и теперь мне ясно, что я могу доказать свои идеи вескими доказательствами», – обещал ученый.

Магическая красота

Еще в детстве Уильям Смит, родившийся в 1769 году в семье деревенского кузнеца, восхищался магической красотой камней. Впоследствии служебные поездки дали пытливому юноше благоприятную возможность развивать свои способности исследователя. От Шотландии на севере и до берега пролива Ла-Манш на юге молодой землемер пытался расшифровать «таинственные послания» камней.

«Уильям Смит проезжал в год в общей сложности примерно пятнадцать тысяч километров. Неимоверный труд, почти невероятный, если учесть отсутствие автомобилей. Как ему это удалось, остается одной из величайших загадок для историка, который пытается понять Уильяма Смита», – писал геолог и историк Хью Торренс.

Профессия землемера была в Англии перспективной, поскольку в стране проводились земельные реформы. Поместья огораживали, высаживали живые изгороди по периметру владений, спрямляли русла рек, строили каналы. В конце XVIII века Англия стояла на пороге энергичной модернизации. В нетронутых человеческой деятельностью пейзажах именно в это время происходили резкие перемены: строили прямые широкие дороги, прокладывали железнодорожные и водные пути. Знания и наблюдения Смита тоже отчасти способствовали тому, что облик планеты навсегда изменился.

Революционные мысли

Первой остановкой на жизненном пути исследователи стало поместье «Рагборн-Фарм» вблизи города Бата. Усадьба располагалась в угольном бассейне и принадлежала владелице шахты. Здесь энергичный Смит нашел себе новое место работы. Вечерами после трудового дня он подолгу просиживал в укромной нише каменной стены и размышлял о строении Земли. Каждую свободную минуту Смит ломал голову над разгадыванием «каменных ребусов». Его особенно интересовало то, что он видел в мрачном подземном мире угольных шахт. 

Спускаясь в шахту, Смит отмечал последовательность расположения пластов горных пород, в которых залегал каменный уголь. Впервые перед ним начал вырисовываться принцип расположения пластов породы. Исследователь заметил, что все сорта угля характеризуются собственными признаками. В них заключены определенные ископаемые окаменелости. Он признал эти окаменелости надежными показателями для разведки месторождений в пластах пород.

Хью Торренс так комментировал новый этап в изысканиях Смита: «Работа в шахтах открыла перед ним новую перспективу. В качестве землемера он знал два измерения, в шахтах он увидел третье. Внезапно ему стало ясно, что можно упорядочить пласты пород по ископаемым окаменевшим остаткам растений. Это был важный шаг вперед».

Пионер исследования недр

Словно завороженный, рассматривал пионер исследования недр структуру скальных пластов и с удивлением различал, что в глубинах земли царит строгий порядок. В каждом пласте породы содержатся типичные виды окаменелостей, растения и живые организмы, которые населяли нашу планету миллионы лет назад. По этим видам Смит для начала расшифровал «азбуку» горных пород.

Для промышленной революции требовался каменный уголь. В долгие часы блужданий по глубоким штольням шахт Смит пришел к смелому решению — расшифровать неразведанные недра Англии. Путеводной звездой ему послужили именно окаменелости. Но куда вели его пласты породы? Возможно ли проследить уходящие на сотни миль пласты и идентифицировать их по окаменелостям? Для ответа на эти вопросы Смит хотел обследовать всю Англию и выяснить, насколько последовательна обнаруженная им закономерность.

Смит знал, что уголь – это богатство. Двести лет назад на этом ископаемом энергоносителе можно было быстро разбогатеть. Уильям Смит тоже хотел использовать приобретенные знания и составить себе состояние. Он мысленно представлял себе структуру земных недр. Где полезные ископаемые подходят ближе к поверхности, и где они снова уходят вглубь? Одинакова ли глубина залегания горных пластов во всей Англии или даже во всем мире? Смит этого не знал.

«Опыт изыскателя дал Смиту фантастическую возможность принять участие в поисках полезных ископаемых. По всей Англии искали уголь для промышленной революции. Смит верил, что его знания принесут успех и он найдет залежи угля», – поясняет профессор Торренс.

Значительное продвижение в карьере

Смит стал известным в определенных кругах человеком. Английские предприниматели и землевладельцы наперебой приглашали его для выполнения изыскательских работ. Уильяму Смиту было всего двадцать пять лет, когда его приняли на должность инженера на строительство каналов — для молодого землемера это была незаурядная карьера. Благодаря знаниям о геологических особенностях грунтов и скального основания он мог произвести геологоразведочные работы и проложить наиболее благоприятную трассу для строительства канала. Кроме того, новая профессия предоставляла Смиту исключительные шансы обосновать свою теорию горных пластов.

Он ездил по всей Англии, производил изыскательские работы и делал выводы, где и как следует строить каналы. В окрестностях Бата до сих пор существуют каналы, в строительстве которых принимал участие Уильям Смит. По этим каналам плавали баржи с углем, они стали важными транспортными артериями, поскольку в то время еще не построили разветвленную сеть шоссейных и железных дорог. Смит, конечно, использовал работу на строительстве каналов в собственных интересах: по всей стране он собирал «сокровища» для своей необыкновенной коллекции.

«Постройка канала – это как хирургический надрез ландшафта, – продолжает свои комментарии професор Торренс. – Это очень важная для Уильяма Смита сторона его работы. В его коллекции множество образцов происходит именно из русла каналов. Деятельность в качестве инженера сыграла огромную роль в его развитии как специалиста-геолога».

Удивительная коллекция

После продолжительных поездок по Англии Смит начал каталогизировать коллекцию. В образцах пород из пластов, сформировавшихся миллионы лет назад, проявился универсальный закон природы. Он убедился, что всякую горную породу можно, без сомнения, идентифицировать по включенным в нее ископаемым остаткам.

Постепенно у Смита созрела мысль о создании геологической карты Англии. Ему представлялся невиданный доселе атлас с обозначением земных сокровищ, понятный только посвященным. Более того, он мечтал о надежном путеводителе по недрам всего мира. Смит принялся составлять карту с использованием всех данных, собранных за годы странствий. Он записал в своем дневнике: «От меловых холмов до месторождений угля — мне легко прослеживать все пласты этой земли. Но как бесконечно тяжело мне переносить что-то такое на бумагу!»

Каждый пласт породы Смит отмечал определенным цветом и строго придерживался своих обозначений. Он тщательно раскрашивал на схемах пласты, которые он идентифицировал по найденным в них окаменелостям. Карта представляла собой вертикальный срез верхних горизонтов земной коры в Англии. На каждом горизонте, который представлен на карте, можно узнать, каково их строение и состав.

Карта неожиданно помогла дальнейшей карьере Уильяма Смита. Англия переживала «угольную лихорадку», и многие крупные землевладельцы нанимали опытных изыскателей. Смит лучше других разбирался в этом деле, поэтому ему часто удавалось открыть залежи каменного угля. Ему удалось стать влиятельным и авторитетным человеком в своей сфере.

Успешный предприниматель

В это время Смит решил заняться предпринимательством и купил каменоломню. Он приступил к строительству домов, и получал от своего предприятия хороший доход. Заработанные деньги Смит вкладывал в геологические исследования. Активная предпринимательская деятельность и растущие доходы не остались не замеченными — Смит получил некоторое признание даже в высшем обществе. Его дом посещали и надменные аристократы, и духовные лица, и университетские ученые. Коллекционирование ископаемых окаменелостей и минералов стало модным хобби, а коллекционеры не могли обойтись без консультации специалиста. Загадочные «каменные фигурки» все еще считались остатками, смытыми Всемирным Потопом. Люди верили, что весь мир, Землю и все живые существа создал Бог.

Уильям Смит тоже в этом не сомневался, он просто наблюдал и делал свои выводы: «В каждом элементе творения, по-видимому, видна последовательность создания. Возникновение и уничтожение в непрерывном процессе ведут к совершенству. О том, как и почему это происходит, я не берусь судить».

Таинственные камни

Двести лет назад люди усомнились в том, что Бог действительно создал Землю сразу в окончательной и неизменной форме. Но никто тогда не подозревал, что в те времена, когда возник каменный уголь, Англию покрывали пышные заросли разновидностей папоротников и хвоща, которые произрастали так давно, что от них остались только ископаемые окаменелости. Миллионы лет назад в поросших густой зеленью болотах образовались из растительных остатков залежи каменного угля, а на отдельных камнях сохранились отпечатки растений, которые поколебали привычную картину Божественного Сотворения мира.

Смит полагал, что ископаемые подтверждают религиозные представления, поскольку порядок расположения земных пород создал Бог. Но позднее ему пришло в голову, что процесс создания земных недр был наверняка чрезвычайно длительным. Открытие Смита создало фундамент для теории эволюции Дарвина.

Смит непрерывно продолжал изыскания, собирал образцы пород и окаменелости, расширял свою коллекцию. Он не спешил опубликовать свою необыкновенную карту Англии…

Завистники-плагиаторы

Когда Смит находился на вершине успеха и прекрасно зарабатывал, началась трагическая глава его жизни. Группа образованных господ, объединившихся в дворянский научный клуб, начала интересоваться его еще не опубликованной картой. В глазах ученых джентльменов Смит был всего лишь наглым выскочкой, малообразованным простолюдином. Они не понимали, что ископаемые окаменелости имели прямое отношение к истории формирования структуры земной коры, но догадывались, что карта может привести к полезным ископаемым.

Джеймс Беллас Гриносс, первый президент Лондонского географического общества, в которое был впоследствии преобразован научный клуб, стал инициатором скандального плагиата. Он объявил Уильяма Смита профаном и неудачником, а сам завладел собранными Смитом сведениями.

На самом деле ни председатель, ни члены Геологического общества не представляли себе значение открытия Смита. Смит был пионером в науке, создателем геологической карты Британских островов. Однако непоколебимое в то время сословное разделение английского общества помешало научной карьере Смита – ведь он происходил из социальных низов, не получил университетского образования.

Джеймс Гриносс утверждал, что он ни разу не видел карту Смита. А его коллеги, которые были в курсе дела, поддержали плагиатора при опубликовании карты. Джентльмены из Географического общества не постеснялись получать деньги за копирование геологической карты, которую они сами срисовали с карты Смита. Смит же в это время очень нуждался в деньгах.

Ученые джентльмены украли у него славу первооткрывателя и репутацию добросовестного исследователя. Но беда одна не приходит — в собственной каменоломне Смита оказался неожиданно высокий процент низкокачественного материала. В данном случае он пострадал от собственной ошибки в оценке перспективности каменоломни. Через год Смит обанкротился.

Много лет подлинный основоположник геологии оставался непризнанным гением. Он терпел нужду, ему даже пришлось распродавать свои каменные сокровища — коллекцию окаменелостей — единственное доказательство его теории. Эту утрату он переживал очень болезненно.

Поразительная точность

Коллекция Уильяма Смита принадлежит сейчас Лондонскому музею естественной истории. В залах постоянной экспозиции выставлены крупные эффектные экземпляры, в частности, динозавры, вымершие 65 миллионов лет назад. Мелкие трофеи великого основоположника геологии лежат в архиве музея, вдали от глаз публики. Дотошный землемер зарегистрировал каждую ракушку, каждый аммонит и снабдил все точными рисунками.

Научная ценность коллекции Смита огромна, но сам Смит получил за коллекцию смешные деньги и смог заплатить только малую часть своих долгов. 11 июня 1819 года Уильяма Смита заключили в долговую тюрьму. Он провел за решеткой семьдесят дней и ночей. Великий ученый пребывал в таком унижении, что трудно себе вообразить. Но его идеи продолжали жить и пробивали себе дорогу.

Подобно тому, как Смит искал в недрах каменный уголь, геологи более поздних десятилетий приступили к изысканиям в надежде найти нефть. Они до сих пор используют тот же принцип – «каменный код», который открыл Смит.

Британский палеонтолог Дэвид Джетсон говорит о значении теоретических положений Смита: «Его теории имеют колоссальное значение для современной геологии. Ископаемые помогают мне сравнивать породы из месторождений нефти во всем мире. Индустрия делает ставку, прежде всего, на высокотехнологичное оборудование. Но анализ ископаемых гораздо точнее любых современных технологий».

Гигантский проект

Немецкий энергетический концерн RWE осуществляет на мелководье у побережья Северного моря гигантский проект: буровая установка для глубоководного бурения производит разведку месторождений нефти. При этом неизменно используется «ноу-хау» Дэвида Джетсона.

Черное золото – более ста миллионов тонн – залегает на глубине почти трех тысяч метров в пластах пористого песчаника. Буровой мастер направляет многотонные стальные трубы вглубь твердой породы с помощью сложных приборов, используя сейсмические данные и радиоактивные сигналы. Однако в некоторых случаях помощь палеонтолога полезна и даже необходима. Для повышения эффективности геологоразведки используется также горизонтальное бурение.

Добыча нефти из-под дна моря увеличивается благодаря выкачиванию нефти с суши. Проект чрезвычайно оригинальный: на глубине двух тысяч метров направление бурения отклоняется от первоначального и продолжается на расстоянии десяти километров вдоль месторождения. Горизонтальное бурение в конечном счете существенно повышает производительность скважины.

Непритязательные инструменты

Дэвид Джатсон всегда готов начать работу, так как в деле разведки нефтяных полей время — деньги. Он возит с собой обыкновенный рюкзак с инструментами, самый сложный из которых — оптический микроскоп. Последователь Уильяма Смита не нуждается в громоздком и дорогостоящем оборудовании для проведения геотехнической экспертизы.

Прежде всего он выбирает пробы из вибросита. Вместе с буровым шламом на поверхности оказываются кусочки породы из пласта, который как раз проходит бур. По включениям ископаемых окаменелостей Дэвид Джатсон определяет, что это за пласт.

В лаборатории образцы бурового шлама промывают и готовят для исследования. На буровых платформах редко бывает спокойная обстановка, там все время происходит что-то неожиданное. В экстренных случаях Джатсону приходилось работать практически без перерывов по семьдесят два часа, потому что результаты его исследований ждали на буровой. Работа требует максимальной сосредоточенности и высокой квалификации. Во всем мире очень мало специалистов, имеющих достаточно опыта и знаний для таких экспресс-анализов образцов породы.

Джатсон уверенно идентифицирует пласты породы по окаменелостям, которые в них находятся, и окаменелости ведут его прямо к месторождениям нефти. Исследователь не пренебрегает даже самыми узкими слоями, которые не определяет никакой технический метод. Если бур отклоняется от нефтеносного пласта хотя бы на один метр, Джатсон немедленно сообщает об этом буровому мастеру. Он должен точно указать мастеру, на какое расстояние нужно поднять или опустить головку бура. Цена ошибки при управлении горизонтальным бурением в пластах породы очень высока — миллионы долларов.

Геолог Кристина Аш из Немецкого федерального ведомства наук о Земле и сырьевых ресурсов в Ганновере занимается изучением карты Смита. Немецкие геологи ввели в компьютер данные старинной карты и сопоставили их с современной цифровой геологической картой Европы. «Уильям Смит сделал в свое время действительно выдающуюся работу. По содержанию окаменелостей, аммонитов и других включений он сумел довольно хорошо определить пласты земных недр и создать карту, которая относительно точно совпадает с нашей современной картой», – этот вердикт Кристины Аш как нельзя лучше характеризует ценность научных достижений Смита, непризнанного и забытого гения-энтузиаста.