6

Кирка и лазер

Почти за 20 лет раскопок на всех континентах я нашел ровно ноль полных скелетов. Нельзя сказать, что этого вообще никогда никому не удавалось, но рутиной такие находки точно не назовешь. Даже один полный скелет попадается очень редко – вот почему такое ошеломительное впечатление производила Серро-Баллена: любой из этих прекрасно сохранившихся скелетов стал бы открытием, которое стоит отпраздновать (и помучиться, чтобы его спасти), а уж наличие десятков скелетов, лежащих в считаных метрах друг от друга, точно требовало объяснений. Нам требовался план.

Уже несколько лет я занимался в Чили спокойной научной работой, базовой палеонтологией: мы измеряли толщину костеносных пластов в бассейне Кальдеры и сводили воедино данные о породах схожего типа и вида. Конечная цель формулировалась просто и ясно: мы хотели понять, каким течение Гумбольдта было в прошлом.

Со стратегической точки зрения разумнее всего было не рисковать и получить надежный результат. Грантодатели потребуют предъявить результаты экспедиции. Как ее руководитель и ведущий получатель гранта я был обязан выполнить все поставленные задачи и собрать материал для будущих публикаций, в идеале в ведущих научных журналах. Я только еще начинал карьеру в музее и чувствовал, как давит на меня ответственность за результат. Словом, нужно было придерживаться плана и представить связную, понятную всем историю, а не увязать в побочном проекте с негарантированным результатом в конце.

Но «развидеть» Серро-Баллену было уже невозможно. Да я этого и не хотел. Она просто излучала ауру научной значимости, не было никаких сомнений в том, что перед нами уникальное, не имевшее прецедентов местонахождение, способное ускорить научную карьеру тех, кто будет здесь работать (если эту работу правильно описать и подать). Каковы бы ни были причины необычайного количества и полноты скелетов, это был интересный научный сюжет, особенно с точки зрения эволюции китов в океанических экосистемах. Но прежде чем делать выводы о том, как возникло это местонахождение и что оно может нам рассказать, нужно было объяснить основные факты.

Казалось очевидным, что важной частью головоломки было необычное количество крупных китов, явно относящихся к вымершим полосатикам. Однако узнать что-то еще об этих китах было непросто. В китовом скелете может быть до 200 костей: одни тяжелые, как шары для боулинга, другие длинные, как упавшие ветви деревьев, а венчает все это череп размером с рояль. Чтобы собрать один скелет, даже не такой полный, как в Серро-Баллене, нужны совместные усилия многих людей, обычно в течение нескольких дней. Начинать следует с кости, которая виднеется на поверхности. Приходится встать на четвереньки, чтобы осмотреть ее, и, если она не слишком хрупкая, не помешает аккуратно почистить ее кисточкой, пока не станет ясно, что это за кость. Обычно мы стараемся выполнять самую трудоемкую, детальную работу в лаборатории, но чтобы доставить туда кости, их надо сперва извлечь из земли. Для этого вокруг них нужно выкопать канавку, а затем обложить гипсом, который высыхает и образует твердый кокон. Защитная оболочка позволяет безопасно извлечь кусок скалы, содержащий ископаемое, и отвезти его в лабораторию для дальнейшей работы. Вроде просто, но, когда каждая кость размером со шкаф, это занимает уйму времени.

Когда кости валяются повсюду в беспорядке, как это часто и бывает, раскопки больше напоминают место преступления, чтобы пометить положение каждой кости, делают сетку из веревок, натянутых на гвозди или металлические штыри. Сетка показывает взаиморасположение находок и позволяет изобразить их положение на бумаге. Зарисовав все кости, каждую описывают и извлекают по отдельности, а иногда и сразу несколько. Кропотливая работа.

Расходы по извлечению ископаемых китов Серро-Баллены были возложены на дорожно-строительную компанию. Строители согласились заплатить Туарегу и добровольцам из музея за очистку слоя породы от костей, нанесение находок на карту и их документирование. Лишь после этого можно наносить защитную оболочку – на весь скелет целиком либо на его части размером со стол или среднего размера машину. Самые крупные части нельзя было укрепить гипсом и мешковиной, пришлось добавить металлический каркас для безопасной транспортировки окаменелостей. Хотя все это помогало сберечь сами находки, всякий раз, когда скелет извлекали из земли, мы теряли важную информацию, контекст: как кости были расположены, как были связаны с другими костями и т. д. Все это предстояло узнать, чтобы ответить на вопросы о происхождении местонахождения. И что хуже всего: по словам Туарега, на изучение местонахождения у нас было меньше месяца. По окончании этого срока все ископаемые должны были быть вывезены, чтобы освободить место для новой полосы шоссе.

Призраки скелетов Серро-Баллены нависали над нами, а мы измеряли слои и брали образцы породы согласно первоначальному плану. В принципе дальнейшие шаги по составлению единой хронологии горных пород бассейна Кальдеры можно было сделать и в лаборатории. Больше у нас ни на что не было времени. И нужно было что-то решать с Серро-Балленой. Но что? Нам едва хватало времени, чтобы сделать несколько фотографий и замеров. Перед моим мысленным взором маячил вопрос – огромный, как кит, – и найти ответ на него должен был я: что со всем этим делать?

Возвращаясь вместе с Джимом в Соединенные Штаты, я решил не зацикливаться на логистике и думать о научных вопросах. Эти киты выбросились на берег? Или случилась какая-то внезапная катастрофа? Или, напротив, останки скапливались долго и постепенно? Чтобы проверить, как все эти киты оказались на берегу, придется тщательно изучить кость за костью, скелет за скелетом, определить их общее состояние, расположение каждой кости относительно других, выяснить, были ли там падальщики и т. д. Такое исследование требует времени, а его-то у нас и не было. Масштаб задачи подавлял.

Пока я смотрел, как Джим устраивается с ноутбуком у иллюминатора, готовясь к долгому перелету в Соединенные Штаты, у меня возникла идея. Если бы можно было каким-то образом не только сфотографировать скелеты, но и оцифровать изображения, это дало бы нам дополнительное время для изучения в лаборатории. Я вспомнил недавнюю случайную встречу с людьми, которые именно этим и занимались.

Адама Металло и Винса Росси я впервые встретил в лишенной окон фотолаборатории исследовательского крыла Смитсоновского института, где они склонились над огромным черепом вымершего родственника крокодила. Они вели лазерный луч по поверхности черепа с помощью подключенной к ноутбуку роботизированной руки-манипулятора. Винс выпрямился, чтобы представиться, разгладил невидимые складки на рубашке и начал демонстрацию. Пока он говорил, я смотрел, как Адам обрисовывает светом череп крокодила: данные в реальном времени появлялись на экране в виде кусочков поверхностей, сшитых в трехмерную модель.

Адам и Винс включились в только стартовавшую программу трехмерной оцифровки в Смитсоновском институте и теперь искали по всем музеям института партнеров, которые могли бы дать им образцы для работы. Мне их работа показалась интересной, но пока было неясно, какую именно научную проблему решает сканирование. Я полагал, что важнее сначала поставить вопрос, а потом уже искать технику, которая поможет получить ответ. И вот сейчас, пролетая на десятикилометровой высоте над Южной Америкой и поедая обжигающие язык равиоли, я понял, что нашел этот вопрос.

Вернувшись в музей, я не пожалел сил, чтобы описать Адаму и Винсу свои затруднения, передать волнение и надежду на плодотворное сотрудничество. Казалось очевидным, что лазерное сканирование продемонстрирует в Серро-Баллене невероятные преимущества над традиционными методами палеонтологического исследования. Во-первых и в-главных, это было во много раз быстрее, чем трудоемкое и дорогостоящее рисование карт или изготовление больших гипсовых форм. Сканирование также не предполагает физического контакта с ископаемыми, что, в отличие от гипса, полностью исключает риск повреждения костей. Во-вторых, сканирование создает цифровую модель, по сути моментальный снимок оригинала; и эта копия останется неизменной, в отличие от латекса или пластмассовой отливки, которые медленно ухудшаются со временем. Учитывая размеры скелета ископаемого кита, оцифровка казалась идеальным способом сравнивать десятки скелетов в Серро-Баллене между собой – гораздо проще накладывать их друг на друга или сравнивать на мониторе компьютера, чем бегать по карьеру с рулеткой в руках.

Лазерное сканирование также было наиболее практичным. Рентгеновские снимки тоже подошли бы, но необходимое оборудование, например компьютерный томограф, в поля не вывезешь. К тому же десятиметровый скелет кита не влез бы ни в один больничный томограф. В мире лишь несколько томографов могут обрабатывать объекты, достигающие метра в ширину. Зато рентгеновские лучи могли бы обойти проблему линии взгляда, которая возникает при сканировании очень крупных объектов: выступы и углубления вдоль позвонков и черепа создают те же проблемы для лазера и камеры, что и для кисти, полной силикона, потому что их не всегда можно зафиксировать, если они ниже порога разрешения вашего инструмента.

В итоге Серро-Баллена стала первым из многих успешных совместных проектов по 3D-оцифровке музейных экспонатов. Мы сдружились с Адамом и Винсом; мне нравилось, что в прошлом они занимались арт-выставками – художники и ученые на самом деле не так уж сильно отличаются, если учесть, что крупные творческие проекты появляются на свет только после преодоления всех организационных, личных и временных барьеров. Адам и Винс уже поняли, что каждый образец в хранилищах Смитсоновского института хранит свою историю, и 3D-сканирование может сделать эти истории доступными и видимыми.

Заручившись поддержкой Адама и Винса, мы с Каро занялись поиском финансирования на еду, газ, грузовики, жилье и оборудование для полевого сезона – а еще на авиабилеты почти для десятка человек. Оказалось, что мы – отличная команда в деле составления тщательно выверенных заявок и руководству музея, и менеджерам National Geographic, которые профинансировали часть нашего первого полевого сезона. Сочетая обаяние и неоспоримые аргументы, чтобы подчеркнуть срочность проекта, мы сумели собрать достаточно средств для скорого возвращения в Чили. В суматохе подготовки становилось все яснее, что взяться за изучение Серро-Баллены – значит уйти из безопасной зоны в зону научных исследований с высокими рисками и высокими призами. Это меня беспокоило, ведь я как куратор проекта еще не прошел испытательный срок Ученые зарабатывают репутацию, когда завершают крупные проекты и достигают хороших результатов. Потратить кучу времени и денег, а потом ничего не предъявить, тем более на международной арене, – значит рискнуть своим научным будущим, а также будущим ваших коллег. Я не хотел ни сам подвергаться такому риску, ни тем более подвергать ему Каро, Туарега и Джима.

Когда мы вернулись в Чили, там нас уже ждал Туарег, я познакомил их с Винсом и Адамом, оставив другие проблемы на потом. Мы сразу же отправились к Серро-Баллене по Панамериканскому шоссе и меньше чем через час после приземления самолета оказались на месте. До обозначенного Туарегом дедлайна оставалась неделя, отвлекаться не было времени. Нужно было сфокусироваться на цели, как лазер.

Туарег и его команда уже приняли стратегическое решение о том, какие скелеты китов задокументировать и извлечь, а какие оставить нетронутыми до нашего прибытия – как я понял, последних оставалось около десятка. За время нашего отсутствия Туарег сделал все возможное, чтобы сохранить окаменелости, поскольку строительная компания быстро сравняла окружающие скалы с уровнем шоссе. Я был в Чили иностранцем, не мог ни на что повлиять и не знал, чего ожидать. Наконец мы свернули к карьеру, всего несколько недель назад покрытому осадочными породами, а теперь превращенному в расчищенное пространство размером в два футбольных поля.

Мы привезли в Серро-Баллену лазерный сканер, требующий долгой настройки (в особенности она требовалась тяжелой, устойчивой к сотрясениям базе, которая сохраняла положение прибора неизменным во время сканирования; зато потом лазер считывал геометрию любой поверхности с точностью до миллиметра). Также у нас были с собой цифровые фотокамеры, чтобы делать фотографии, из которых мы потом, уже в Штатах, используя специальные компьютерные программы, будем собирать трехмерные модели скелетов. Лазерный сканер со всем своим вспомогательным оборудованием был слишком громоздким, чтобы переносить его от одних останков кита к другим, его нужно было разместить возле одного скелета, а вот фотосъемку можно было проводить сразу у нескольких скелетов.

Одна группа из трех скелетов, лежащих друг на друге, так и просилась, чтобы ее засняли: люди, работавшие на местонахождении, прозвали ее «Ла Фамилия», то есть семья. Два больших скелета лежали хвост к носу в виде буквы V, совершенно полные, даже с тазовыми костями. К ним, в верхней части V, пристроился скелет поменьше, принадлежащий юному киту с несросшимися костями черепа. Я терпеть не могу, когда окаменелостям дают клички, на мой взгляд, это опошляет сложную работу палеонтологов. Но произносить «Ла Фамилия» было намного удобнее, чем «образцы B41, B42 и B43». К тому же должен признать, что это название выражало наши трепетные чувства к контуру в форме сердца, который образовала троица китов.

Для того, что мы собирались сделать, не существовало официальных инструкций, приходилось полагаться на собственную смекалку, тщательное обдумывание всех действий и веру в успех. Мы разбили лагерь в считаных метрах от шоссе, и каждая фура, с воем несущаяся вниз под горку, напоминала нам о готовящемся строительстве трассы. Туарег и его команда соорудили навес над B33 – одним из наиболее сохранившихся усатых китов, чтобы защитить наше оборудование от пыли и ветра. Сидели мы на транспортировочных ящиках, они же служили нам верстаками. Винс и Адам получили приоритетное право на единственный складной стол, на него они ставили свои навороченные ноутбуки. Как-то раз, забравшись в кузов грузовика, я увидел сверху, как в окружении разбросанных кабелей и оборудования Адам и Винс работают со своими ноутбуками, сканерами и штативами.

– Вы, парни, настоящие лазерные ковбои, – сказал я.

Адам улыбнулся в ответ, Винс рассмеялся, и они вновь углубились в свои занятия. Напряженный ритм работы в Серро-Баллене впервые вселил в меня уверенность, что мы осуществим этот амбициозный план: превратим реальное местонахождение в цифровое.

Дни и ночи быстро сменялись, а наши ковбои медленно продвигались от китового носа к хвосту, сканируя находку B33. Каждый проход лазерного луча, подобно мощному мазку кисти художника, мгновенно передавался на ноутбук, и цифровой аватар китового скелета все отчетливее проступал на экране. Высокое разрешение скана, которое программа подчеркивала ярким светом, напоминало древний барельеф. Насколько я знал, ничего подобного еще не делали – ни один ископаемый скелет не сканировали на месте так подробно, и уж точно ни один скелет кита. Я на мгновение улыбнулся, подумав, как здорово, что можно вот так запечатлеть и упаковать контекст целого скелета. Данных от одного только B33 хватило бы, чтобы написать не одну диссертацию. А ведь у нас были фото всех остальных китов, в том числе «Ла Фамилии».

Позже, уже в Смитсоновском институте, наши ковбои соберут колоссальные по плотности облака отсканированных точек данных и фотографий и переведут их в невероятно детальные трехмерные модели китов Серро-Баллены. Субмиллиметровая точность B33 (и чуть более грубая миллиметровая шкала «Ла Фамилии») обеспечивали компьютерным моделям долговечность: мы собирали информацию с максимально возможным разрешением и сохраняли рендеры на каждом этапе. Базовые данные тоже можно было восстановить в будущем, так как мы использовали стандартные форматы для цифровых фотографий, а координаты x, y, z записывали в простых текстовых файлах. Таким образом, цифровые копии Серро-Баллены можно будет изучать еще долгие годы.

Трехмерные изображения завораживают даже на экране компьютера, но еще больше впечатляет, когда распечатываешь их на 3D-принтере в таком масштабе, чтобы они уместились на ладони. Участок скелетов, вдоль которого нужно было идти, чтобы оценить их масштаб, лежит в моей руке, и я, разглядывая рельефно отпечатанные тени, возвращаюсь в те дни, даже в конкретные часы в Серро-Баллене. Еще более поразительной оказалась возможность напечатать один из скелетов в большом масштабе, и сегодня его может увидеть каждый в Смитсоновском институте в аудитории исследовательского центра Музея естественной истории. От этого проекта меня отделяют тысячи километров и годы, но, когда я прохожу мимо собранной из отдельных плиток пластиковой копии B33 на стене и наклоняю голову под правильным углом, китовый скелет, лишь чуть-чуть тронутый краской, начинает выглядеть в точности таким, каким он лежал на пересохшей земле пустыни. Я тут же вспоминаю наши долгие дни на обочине шоссе в Атакаме. Эти копии рассказывают палеонтологу свои истории точно так же, как рассказывают их настоящие кости. И главное, что ими можно поделиться со всеми, у кого есть доступ к электронной почте, компьютеру или 3D-принтеру.

Там, на местонахождении, пока Адам и Винс занимались сканированием, я переключался на геологические и палеонтологические данные, которые нужно было проверить, чтобы выдвинуть гипотезу о том, как возникло это кладбище китов. В течение первого сезона, работая в бассейне Кальдеры, мы измерили множество образцов горных пород. Стратиграфическая колонна, полученная благодаря этой работе, является своего рода ключом, который позволяет определить геологический возраст пород и то, какую среду они представляют – каким было окружение, когда туши первых китов опустились на дно моря в Серро-Баллене.

К началу второго полевого сезона мы поняли кое-что важное об этом месте: в Серро-Баллене был не один слой китовых скелетов, а четыре, один на другом. Мы не сразу пришли к этому выводу, в основном потому, что в этом месте Панамериканское шоссе прорезает длинную диагональную рану на горизонтальных отложениях, когда дорога опускается к югу. Из-за самой длины склона мы не могли сразу охватить взглядом все слои. От навеса над B33 мы видели, что другие китовые скелеты на севере как будто находятся на метр-другой выше. Но мы не знали, действительно ли они были выше, или же, как это часто бывает, случился разлом по всему бассейну, который превратил один слой в мешанину отдельных кусков, похожих на неровные блоки тротуара.

Чтобы полностью прочитать все слои в Серро-Баллене, пришлось много ходить взад-вперед вдоль склона, перемещаясь вперед и назад в геологическом времени, и прослеживать отдельные слои отложений от скелета к скелету. Так мы сумели отследить горизонтальное положение отдельных скелетов и окончательно убедились, что костеносных слоев действительно было несколько. Кит B33 оказался во втором слое из четырех. В непосредственной близости от него, в вырубленной скальной стене, виднелось еще несколько китовых скелетов, которые были заточены прямо под ним в последовательности пород.

Еще нам стало ясно, мы не обойдемся без Туарега, если хотим восстановить расположение каждого скелета кита с учетом новых знаний – а ведь нам нужно было понимать, какой кит был из какого слоя. Несмотря на любовь к показухе, Туарег никогда не подводил нас как палеонтолог, и из его подробных заметок и схем раскопок мы получили всю нужную информацию. Тот факт, что Серро-Баллена оказалась фактически четырьмя местонахождениями, сложенными стопкой друг на друга, был потрясающим открытием для ученых из нашей команды. Это был фрагмент пазла, спрятанный на самом видном месте, такой же важный, как полнота или расположение каждого скелета. Множество костеносных пластов с окаменелостями китов на этом участке означало, что должна быть какая-то общая причина, по которой они все собрались в этом конкретном месте. Ведь согласно избитой научной истине в основе повторяющихся процессов, как правило, лежит одна и та же причина.