Томас Голд: Австриялық астрофизик өмірі мен ғылыми еңбектері

Кіріспе

Австриялық астрофизик (1920–2004)

Томас Голд (22 мамыр 1920 – 22 маусым 2004) – австриялық-американдық астрофизик, Корнелл университетінің астрономия профессоры, АҚШ Ұлттық ғылым академиясының мүшесі және Лондондық Корольдік қоғамның мүшесі. 1933 жылы нацистік басшы Адольф Гитлердің еврейлерге қарсы науқаны басталғаннан кейін Голд және оның отбасы әкесінің тегіне байланысты Германиядан кетіп қалды. Отбасы келесі бірнеше жыл бойы Еуропаны шарлады. Голд Швейцарияның Зуоз қаласындағы Альпинум Зуоз лицейінде интернатқа түсті, онда ол өте тапқыр, бәсекеге қабілетті және дене және психикалық тұрғыдан агрессивті екенін көрсетті. Голд 1938 жылы Зуоз қаласындағы оқуын аяқтады және 1938 жылдың басында Австрияға неміс әскерлерінің шабуылынан кейін отбасымен бірге Англияға қашты. Голд 1939 жылы Кембридж университетінің Тринити колледжіне түсіп, механика ғылымдарын оқуға кірісті. 1940 жылдың мамыр айында, Гитлер Бельгия мен Францияда шабуылға кіріскен кезде, Голд британ үкіметі тарапынан жау ретінде ұсталды. Ұстаудың алғашқы түні, Бьюри-Сент-Эдмундс қаласындағы әскери казармада, ол болашақ әріптесі және жақын досы Герман Бондимен танысты. Голд өзінің шамамен 15 айлық ұстауының көп бөлігін Канададағы лагерьде өткізді, содан кейін Англияға оралып, Кембридж университетіне қайта оқуға түсті, онда физиканы механика ғылымдарынан басымдыққа қойды. Бірнеше ай ішінде Голд жаңа радар жүйелерін құруға жауапты болды. Голд десанттық кемелердің радарды пайдаланып Д-күніне қалай дұрыс жерге түсуі мүмкін екенін анықтады, сондай-ақ неміс теңіз күштері U- қайықтарына шнорхельдер орнатып, оларды су астында жұмыс істеуге, бірақ беткейден ауа алуға мүмкіндік бергенін анықтады. Голд Тринити колледжінің регенерация жөніндегі диссертациясы үшін сыйлық стипендиясын жеңіп алды және Кавендиш зертханасында кіші лекциялаушы болып жұмыс істеді, бірақ оның теориясын болашақ (1961) Нобель сыйлығының иегері Георг фон Бекеси сияқты құлақ мамандары мен физиологтар кеңінен қабылдамады, олар қозғалыс спиральдің кері байланыс жүйесінде жұмыс істейтініне сенбеді. 1970 жылдары зерттеушілер Голдтың гипотезасының дұрыс екенін анықтады – құлақта резонанс тудыру үшін кері байланыс механизмімен жұмыс істейтін микроскопиялық шашты жасушалар бар екені анықталды. 1948 жылы "тұрақты күй теориясы" Үлкен жарылысқа балама ретінде талқыланған екі мақала жарияланды: біреуі Голд пен Бондидің, екіншісі Хойлдің еңбегі болды. Голд пен Бондидің маңызды мақаласында ғалам кеңейіп жатқанмен, уақыт өте келе оның сыртқы түрі өзгермейтіні, бастамасы да, соңы да жоқ екені айтылды. Олар ғаламның кеңістік және уақыт бойынша біртекті және изотропты екенін айтқан космологиялық принципті теорияның негізі ретінде ұсынды. Ірі масштабта олар "ғаламдағы кез келген жер ерекше емес, ал бар айырмашылықтар жергілікті маңызға ие ғана; ірі масштабта ғалам біртекті" деп мәлімдеді. Алайда, ғалам эволюцияның, ерекшеліктердің немесе уақыттың бағытының болмауымен сипатталмағандықтан, олар ғаламда кең ауқымды қозғалыстар болуы керек деп болжады. Олар қозғалыс түрлерінің екі мүмкіндігін атап көрсетті: кең ауқымды кеңею және оның керісі – кең ауқымды жиырылу. Олардың бағалауынша, кеңейіп жатқан ғаламда сутек атомдары вакуумнан 109 жыл сайын бір текше метрге бір атомнан пайда болады. Бұл материяның жаратылуы ғаламның тығыздығын кеңейген сайын тұрақты сақтайды. Голд пен Бонди басқа космологиялық теорияларды мазалаған уақыт шкаласы мәселелерінің – мысалы, Хаббл есептеген ғалам жасы мен жер бетінің тау жыныстарындағы радиоактивті ыдырау мерзімі арасындағы қарама-қайшылықтар – тұрақты күй теориясы үшін тән емес екенін де айтты. 1960 жылдарға дейін ғана тұрақты күй теориясының негізгі проблемалары пайда бола бастады, байқаулар ғаламның шын мәнінде өзгеретінін көрсеткен кезде: квазарлар мен радиогалактикалар тек үлкен қашықтықта ғана табылды (яғни, тек алыс өткенде ғана болған), жақын галактикаларда емес. Үлкен жарылыс теориясы осылай болжайтын, ал тұрақты күй теориясы мұндай нысандар барлық жерде, тіпті біздің галактикамызға жақын жерде де табылатынын болжады, өйткені эволюция тегіс таралады, тек үлкен қашықтықта ғана байқалмайды. Стивен Хокинг микротолқынды сәулеленудің табылуы және оның Үлкен жарылыстан қалған екені "тұрақты күй теориясының табынына соңғы шеге" болды деді. Бонди теорияның жоққа шығарылғанын мойындады, бірақ Хойл мен Голд бірнеше жыл бойы сенбеді. Голд тіпті Хойлдің өзгертілген тұрақты күй теориясын қолдады, алайда 1998 жылға қарай ол теорияға күмәндана бастады, бірақ оның кемшіліктеріне қарамастан, теория ғаламның пайда болуына түсініктік беруге көмектесті деп сақтады.

Thomas Gold (May 22, 1920 – June 22, 2004) was an Austrian born American astrophysicist, a professor of astronomy at Cornell University, a member of the U. S. National Academy of Sciences, and a Fellow of the Royal Society (London). Following the start of Nazi leader Adolf Hitler's anti Jewish campaigns in 1933, Gold and his family left Germany because of his father's heritage. The family travelled through Europe for the next few years. Gold attended boarding school at the Lyceum Alpinum Zuoz in Zuoz, Switzerland, where he quickly proved to be a clever, competitive and physically and mentally aggressive individual. Gold finished his schooling at Zuoz in 1938, and fled with his family to England after the German invasion of Austria in early 1938. Gold entered Trinity College, Cambridge in 1939 and began studying mechanical sciences. In May 1940, just as Hitler was commencing his advance in Belgium and France, Gold was sent into internment as an enemy alien by the British government. It was on the first night of internment, at an army barracks in Bury St Edmunds, that he met his future collaborator and close friend, Hermann Bondi. Gold spent most of his nearly 15 months of internment in a camp in Canada, after which he returned to England and reentered Cambridge University, where he abandoned his study of mechanical sciences for physics. Within months, Gold was placed in charge of constructing new radar systems. Gold determined how landing craft could use radar to navigate to the appropriate landing spot on D Day and also discovered that the German navy had fitted snorkels to its U boats, making them operable underwater while still taking in air from above the surface. Although Gold won a prize fellowship from Trinity College for his thesis on the regeneration and obtained a junior lectureship at the Cavendish Laboratory, his theory was widely ignored by ear specialists and physiologists, such as future (1961) Nobel Prize winner Georg von Békésy, who did not believe the cochlea operated under a feedback system. In the 1970s, researchers discovered that Gold's hypothesis had been correct – the ear contained microscopic hair cells that operated on a feedback mechanism to generate resonance. Two papers were published in 1948 discussing the "steady state theory" as an alternative to the Big Bang: one by Gold and Bondi, the other by Hoyle. In their seminal paper, Gold and Bondi asserted that although the universe is expanding, it nevertheless does not change its look over time; it has no beginning and no end. They proposed the perfect cosmological principle as the underpinning of their theory, which held that the universe is homogeneous and isotropic in space and time. On the large scale, they argued that there "is nothing outstanding about any place in the universe, and that those differences which do exist are only of local significance; that seen on a large scale the universe is homogeneous." However, since the universe was not characterized by a lack of evolution, distinguishing features or recognizable direction of time, they postulated that there had to be large scale motions in the universe. They highlighted two possible types of motion: large scale expansion and its reverse, large scale contraction. They estimated that within the expanding universe, hydrogen atoms were being created out of a vacuum at a rate of one atom per cubic meter per 109 years. This creation of matter would keep the density of the universe constant as it expanded. Gold and Bondi also stated that the issues with time scale that had plagued other cosmological theories – such as the discrepancy between the age of the universe as calculated by Hubble and dating of radioactive decay in terrestrial rocks – were absent for the steady state theory. It was not until the 1960s that major problems with the steady state theory began to emerge, when observations apparently supported the idea that the universe was in fact changing: quasars and radio galaxies were found only at large distances (therefore existing only in the distant past), not in closer galaxies. Whereas the Big Bang theory predicted as much, steady state predicted that such objects would be found everywhere, including close to our own galaxy, since evolution would be more evenly distributed, not observed only at great distances. Stephen Hawking said that the fact that microwave radiation had been found, and that it was thought to be left over from the Big Bang, was "the final nail in the coffin of the steady state theory." Bondi conceded that the theory had been disproved, but Hoyle and Gold remained unconvinced for a number of years. Gold even supported Hoyle's modified steady state theory, however, by 1998, he started to express some doubts about the theory, but maintained that despite its faults, the theory helped improve understanding regarding the origin of the universe.

Астрофизика зерттеулері

1951 жылы Корольдік астрономиялық қоғамның мәжілісінде Голд, ғарыштан анықталған радиосигналдардың көзі Күн жүйесі галактикасынан тыс жерде екенін ұсынды, бұл радиоастроном Мартин Райл мен бірнеше математикалық космологтардың сындарына ұшырады. Бірақ бір жылдан кейін алыстағы көз анықталды және Голд Римдегі Халықаралық астрономиялық одақтың мәжілісінде өзінің теориясының расталғанын жариялады. Кейін Райл Голдтың аргументін галактикадан тыс эволюцияның дәлелі ретінде қарастырып, тұрақты күй теориясын жоққа шығарды. Голд 1952 жылы Кембриджді қалдырып, Англияның Суссекс округіндегі Герстмонсеудегі Корольдік Гринвич обсерваториясында Корольдік астроном Харольд Спенсер Джонстың бас көмекшісі болды. Ол жерде Голд, Күннің зарядталған бөлшектерінің Жердің магнит өрісімен өзара әрекеттесуінің нәтижесінде атмосфераның жоғарғы қабаттарында магниттік дауылдар туындайтынын, бұл соқтығысусыз соққы толқынының мысалы екенін айтып, қызығушылық тудырды. Теория кеңінен дау тудырды, бірақ 1957 жылы американдық ғалымдар Голдтың теориясы математикалық тексеруге төтеп бере алатынын, соққы түтігі арқылы модельдеу жүргізу арқылы көрсетті. Ол кезде бөлімде тағы бір ғана оқытушы болды. Голд 1981 жылға дейін Радиофизика және ғарыш зерттеулер орталығының директоры болып қызмет етті, Корнеллді ғылыми зерттеулердің жетекші орталығына айналдырды. Ол өзінің қызметі барысында танымал астрономдар Карл Саган мен Фрэнк Дрейкті жұмысқа алды, Пуэрто-Рикодағы Аресибо обсерваториясында және Гарри Месселмен бірлесіп Корнелл-Сидней университетінің астрономия орталығында әлемдегі ең ірі радиотелескопты құруға көмектесті. Сонымен қатар, Голд 1969–1971 жылдары Ғылыми зерттеулер жөніндегі вице-президенттің көмекшісі және 1971 жылдан 1986 жылы зейнетке шыққанға дейін Джон Л. Уэзерилл астрономия профессоры болып жұмыс істеді. 1959 жылы Голд бұрынғы соқтығысусыз соққы толқыны туралы болжамын кеңейтіп, күн жарқындары магниттік бұлттарға материал шығарып, геомагниттік дауылдарға әкелетін соққы фронтын тудырады деп мәлімдеді. Ол "Жердің магнит қабатындағы қозғалыстар" атты мақаласында "Жердің магнит өрісі газдың және жылдам зарядталған бөлшектердің қозғалысын бақылайтын ионосфераның үстіндегі аймақ" деп сипатталып, "магнетосфера" терминін енгізді. Бұл аймақ шамамен 10 Жер радиусына дейін созылған. 1960 жылы Голд Фред Хойлмен қайтадан бірлесіп, магниттік энергия күн жарқындарын қозғайтынын және қарама-қарсы магниттік циклдер өзара әрекеттесіп, сақталған энергиясын босатқанда жарқындар пайда болатынын көрсетті. 1968 жылы Кембридж радиоастрономиясының аспиранты Джоселин Белл Бернелл және оның ғылыми жетекшісі Антони Хьюиш 1,337 секундтық кезеңмен импульстік радиосигналды тапты. Бұл көз – "пульсар" деп аталды – өте қысқа және тұрақты интервалмен электромагниттік сәулеленудің шоғындарын шығарды. Голд бұл нысандардың жылдам айналатын нейтронды жұлдыздар екенін болжады. Голдтың пікірінше, олардың күшті магнит өрістері мен жоғары айналу жылдамдығының арқасында пульсарлар айналатын маяқ сияқты сәуле шығаруы мүмкін. Голдтың қорытындысы бастапқыда ғылыми қауымда жақсы қабылданбады, тіпті оған пульсарлар туралы алғашқы халықаралық конференцияда теориясын ұсынуға рұқсат берілмеді. Алайда, Голдтың теориясы Аресибо радиотелескобын пайдалана отырып, Жаратушы тұмандығында пульсардың табылуынан кейін кеңінен қабылданды, бұл қатты күй физикасы мен астрономияның болашақ жетістіктеріне есік ашты. "The Guardian" газетінің Энтони Таккері Голдтың ашылуы Стивен Хокингтің қара тесіктер туралы маңызды зерттеулеріне жол ашқанын айтты. Немесе "Алтын шаң". Голд бастапқыда астронавттар шаңға батып кететінін болжаған, бірақ соңғы соққы кратерлері мен электростатикалық өрістерді талдағаннан кейін астронавттардың аяқ киімдері Айдың бетіне үш сантиметрге ғана батып кететінін анықтады. Дегенмен, НАСА Айдың бетіндегі жағдайды талдау үшін ұшқышсыз зерттеушілерді жіберді. Голдты әріптестері оның гипотезасы үшін ғана емес, сонымен қатар НАСА-ның алаңдаушылығын американдық жұртшылыққа жеткізуде қолданған тәсілі үшін де сынай бастады. Әсіресе, кейбір сарапшылар оның Айдың реголитіне қатысты "Ай шаңы" терминін қолдануына ашуланды. 1969 жылы Аполлон-11 экипажы Айға қонды және Айдағы тау жыныстарының алғашқы үлгілерін алып келгенде, зерттеушілер Айдың топырағының ұнтақ екенін анықтады. Голд бұл зерттеулер оның гипотезасына сәйкес келеді деп мәлімдеді, "олар жүріп бара жатқан бір жерде бес пен сегіз дюйм аралығында батып кеткенін" атап өтті. Алайда, Голд дұрыс болжам жасағаны үшін аз мақтау алды және тіпті оның Ай шаңының терең қабаты туралы бастапқы болжамы үшін де сынға ұшырады. 1970-ші және 1980-ші жылдары Голд НАСА-ның ғарыш бағдарламасын қатаң сынады, агенттік жылына 50 миссия орындай алатыны немесе төмен бюджеттік шығындары болатыны туралы мәлімдемелерді жоққа шығарды. НАСА шенеуніктері Голдқа Конгресс алдындағы алаңдаушылықтарын білдірсе, оның зерттеу ұсыныстары НАСА-ның қолдауын жоғалтатыны туралы ескертті. Голд ескертуді елемеді және сенатор Уолтер Мондейл басқаратын Конгресс комитеті алдында куәлік берді. НАСА әкімшілігіне жазған хатында Джордж Лоу "Голд үкіметтен және НАСА-дан қаржы алудың құрметті екенін түсінуі керек, ал оның көзқарастары қазіргідей болғанда, оны қаржыландырудың мәнісі жоқ" деп жазды. Голд 1983 жылы астрономия тарихшысы Дэвид Х. ДеВоркинмен сұхбатта осы куәліктен кейінгі жағдайды еске алды:
Мен НАСА-мен жылдар бойы қиындыққа тап болдым. Мен тағы ақша алдым, бірақ үш жылдан кейін бұл ақша бітіп қалды. Бұрын жыл сайын оңай мақұлданатын өтініштерім қабылданбады. Мен Вашингтонға барып, олармен талқылауым керек болды. Мен олардың бір бөлігін қайта жаңарта алдым. Бірнеше жыл бойы осылай болды, содан кейін ақша толығымен бітіп қалды және НАСА-дан ақша сұрауды тоқтаттым. Мен НАСА үшін "persona non grata" екенім анық болды. Мен өте қиын жағдайға түстім. Одан аз уақыт өткен соң Ноэль Хиннерс ғарыш ғылымының әкімшісі болды және ол осы туралы әзілдеп айтып, "Ох, Томның жылдық Вашингтонға саяхаты басталды" дейтін, бұл оған қызық көрінетін, бірақ ол мені әрқашан ақшамен қамтамасыз ететін. Бірақ мен әрқашан "persona non grata" ретінде қарастырылдым.

In 1951, at a meeting of the Royal Astronomical Society, Gold proposed that the source of recent radio signals detected from space was outside the Milky Way galaxy, much to the derision of radio astronomer Martin Ryle and several mathematical cosmologists. However, a year later, a distant source was identified and Gold announced at an International Astronomical Union meeting in Rome that his theory had been proven. Ryle would later take Gold's argument as proof of extragalactic evolution, claiming that it invalidated the steady state theory. Gold left Cambridge in 1952 to become the chief assistant to Astronomer Royal Harold Spencer Jones at the Royal Greenwich Observatory in Herstmonceux, Sussex, England. While there, Gold attracted some controversy by suggesting that the interaction between charged particles from the Sun with the Earth's magnetic field in creating magnetic storms in the upper atmosphere was an example of a collisionless shock wave. The theory was widely disputed, until American scientists in 1957 discovered that Gold's theory held up to mathematical scrutiny by conducting a simulation using a shock tube. At the time, there was only one other faculty member in the department. Gold would serve as director of the Center for Radiophysics and Space Research until 1981, establishing Cornell as a leading hub of scientific research. During his tenure, Gold hired famed astronomers Carl Sagan and Frank Drake, helped establish the world's largest radio telescope at the Arecibo Observatory in Puerto Rico and the Cornell Sydney University Astronomy Center with Harry Messel. In addition, Gold served as Assistant Vice President for Research from 1969–1971 and the John L. Wetherill Professor of Astronomy from 1971 until his retirement in 1986. In 1959, Gold expanded on his previous prediction of a collisionless shock wave, arguing that solar flares would eject material into magnetic clouds to produce a shock front that would result in geomagnetic storms. He also coined the term "magnetosphere" in his paper "Motions in the Magnetosphere of the Earth" to describe "the region above the ionosphere in which the magnetic field of the Earth has a dominant control over the motions of gas and fast charged particles [which was] known to extend out to a distance of the order of 10 Earth radii". In 1960, Gold collaborated again with Fred Hoyle to show that magnetic energy fueled solar flares and that flares were triggered when opposite magnetic loops interact and release their stored energy. In 1968, a Cambridge radio astronomy postgraduate student Jocelyn Bell Burnell and her doctoral adviser Antony Hewish discovered a pulsing radio source with a period of 1.337 seconds. The source – which was termed "pulsar" – emitted beams of electromagnetic radiation at a very short and consistent interval. Gold proposed that these objects were rapidly rotating neutron stars. Gold argued that due to their strong magnetic fields and high rotational speed, pulsars would emit radiation similar to a rotating beacon. Gold's conclusion was initially not well received by the scientific community; in fact, he was refused permission to present his theory at the first international conference on pulsars. However, Gold's theory became widely accepted following the discovery of a pulsar in the Crab Nebula using the Arecibo radio telescope, opening the door for future advancements in solid state physics and astronomy. Anthony Tucker of The Guardian remarked that Gold's discovery paved the way for Stephen Hawking's groundbreaking research into black holes. or "Gold's dust". Gold initially suggested that astronauts would sink into the dust, but upon later analysis of impact craters and electrostatic fields, he determined that the astronauts' boots would sink only three centimeters into the Moon's surface. In any case, NASA sent unmanned Surveyors to analyze the conditions on the surface of the Moon. Gold was ridiculed by fellow scientists, not only for his hypothesis, but for the approach he took in communicating NASA's concerns to the American public; in particular, some experts were infuriated with his usage of the term "Moon dust" in reference to lunar regolith. When the Apollo 11 crew landed on the Moon in 1969 and brought back the first samples of lunar rocks, researchers found that lunar soil was in fact powdery. Gold said the findings were consistent with his hypothesis, noting that "in one area as they walked along, they sank in between five and eight inches". However, Gold received little credit for his correct prediction, and was even criticized for his original prediction of a deep layer of lunar dust. In the 1970s and 1980s, Gold was a vocal critic of NASA's Space Shuttle program, deriding claims that the agency could fly 50 missions a year or that it could have low budget costs. NASA officials warned Gold that if he testified his concerns before Congress, his research proposals would lose their support from NASA. Gold ignored the warning and testified before a Congressional committee headed by Senator Walter Mondale. In a letter to NASA administrator James C. Fletcher, George Low wrote that "Gold should realize that being funded by the Government and NASA is a privilege, and that it would make little sense for us to fund him as long as his views are what they are now". Gold recalled the aftermath of his testimony in a 1983 interview with astronomy historian David H. DeVorkin:
I had a very hard time with NASA, year after year. I got some more money, but eventually it fizzled out, after three years or so after this event. My applications, which previously each year had always gone through very smoothly, were turned down. I would then have to go to Washington, discuss it with them. and I then would get a certain fraction of it resurrected. For several years running this happened, and then eventually it fizzled permanently, and I've not tried to get any money out of NASA since. I was certainly regarded as persona non grata with NASA after that. I had a very hard time. Shortly after that Noel Hinners became the Space Science administrator, and he used to joke about it and say, "Oh. Tommy's got to come to his annual pilgrimage to Washington," and regarded it as very funny, but then he'd always give me some money. But always clearly as a persona non grata.

Мұнайдың шығу тегі

Голд 1950 жылдары мұнайдың пайда болу тегіне қызығушылық танытып, қазба отынның абиогендік түзілуі туралы теория ұсынды. Ол бұл мәселе бойынша Фред Хойлмен терең талқылар жүргізді, ал Хойл тіпті 1955 жылы жарық көрген "Астрономия шекаралары" кітабына "Голдтың тесіктер теориясы" деген тарауды қосты. Голд жер сілкінісі жер қабығын жарып, газға "қашу жолын" ашады деп болжады. Ол бұл құбылыстың жер сілкінісімен байланысты туындайтын көптеген ерекше жағдайларды – өрттерді, жалынды, жер сілкінісі жарықтарын және газ шығаруларды түсіндіретініне сенді. Голд әріптесі Стивен Сотермен бірге мұнай өндіретін ірі аймақтарды және сейсмикалық белсенділігі жоғары аймақтарды көрсететін әлем картасын жасады. Аляска, Техас, Кариб аймағы, Мексика, Венесуэла, Парсы шығанағы, Урал, Сібір және Оңтүстік-Шығыс Азия сияқты мұнайға бай аймақтардың көпшілігі жер сілкінісі жиі болатын белдеулерде орналасқандығы анықталды. Голд пен Сотер бұл белдеулердің газдардың жер астынан жоғары көтерілуін, содан кейін мұнай және газ кен орындарының пайда болуын түсіндіруге көмектесетінін болжады. Голдтың пікірінше, мұнай және оның құрамындағы көмірсутектер бүкіл ғаламда кездесетіндіктен, "олардың Жерде биологиялық пайда болуы керек" деп есептеуге ешқандай негіз жоқ. Голд отынның 4,5 миллиард жыл бұрын Жердің ядросында кездейсоқ молекулалық формада тұзқыланғанын ұсынды. Уақыт өте келе, ядроның жоғары температурасы осы молекулаларды қамтитын тау жыныстарын "буландырып", оларды Жердің кезеңді қабаттары арқылы жоғары итеріп жіберді. Көтеріліп келе жатқан көмірсутектер Жер бетіндегі тіршілікке негіз болған ірі микробтық колониялардың дамуына ықпал етті. Көшіп келе жатқан қазба отындар терең жер асты резервуарларына түсу алдында биологиялық қалдықтарды жинақтайды. Осыдан Голд Жерде дерлік шексіз қор болуы мүмкін екенін болжады – бұл "кем дегенде 500 миллион жылға жететін газ" көлемімен тең. Голдты 1950 жылдары алғаш жариялаған кеңестік геологтардың абиогендік теориясын плагиаттауда айыптады, бірақ бұл айыптамалар жоққа шығарылды. 1979 жылы абиогендік мұнай туралы өз көзқарасын алғаш жариялағаннан кейін Голд кеңестік геологтардың осы тақырыптағы еңбектерін тауып, оларды аударды. Ол идеяларының түпнұсқа еместігіне көңілі қалды, бірақ осы идеялардың тәуелсіз түрде ұсынылуы гипотезаны нығайтатынына қуанды. Ол осы жұмысты білгеннен кейін кеңестік ғалымдардың еңбегін еңбек етті. Голд Сильян көліне жақын жарылыстардың жердің терең қабаттарына дейін жететінін болжады. 1987 жылы бұрғылау майлауы шамамен 20000 фут (6096 м) тереңдікте жоғалып кетті, Голд майлау майы метан резервуарына түсіп кеткеніне сенді. Біраз уақыттан кейін команда 100 литрге жуық қара майлы шламды су бетіне көтерді. Голд шламда мұнай және архейбактериялардың қалдықтары бар екенін мәлімдеді. Ол "бұл бізге бұрын белгісіз болған жердің терең қабаттарында өмірдің, биологияның орасан зор сферасы бар екенін көрсетеді" және бұл дәлел "мұнайда биологиялық молекулалар бар болғандықтан, мұнай қоры биологиялық материалдан пайда болған болуы керек деген дәстүрлі пікірді жояды" деді. Голдтың жариялаған зерттеулеріне реакциялар әртүрлі болды – "ашулы сенімсіздіктен" бастап "күдікке толы қабылдауға" дейін. Геохимик Джеффри П. Гласби шламның Фишер-Тропш процесінен, яғни көміртек моноксиді мен сутегінің қоспасынан сұйық көмірсутектерге айналатын катализделген химиялық реакциядан пайда болуы мүмкін деп болжады. Сыншылар Голдтың архейбактериялық табылғандығын да жоққа шығарды, "микроорганизмдер мұндай тереңдікте тіршілік ете алмайтындықтан, бактериялар құдықтың бетінен ластанғанын дәлелдейді" деді. Геохимик Пол Филп шламды талдап, оның шлам мен жер бетіндегі шөгінді тау жыныстарында табылған мұнай сырғанаған жерлердің арасында ешқандай айырмашылық жоқ екенін анықтады. Ол мұнайдың шикізатынан жер астындағы гранитке көшіп кеткенін болжады. Голд Филптің тұжырымына күмән келтіріп, мұнай мен газдың жер бетіне де оңай көшіп кетуі мүмкін екеніне сенді: "Олар біз тапқан мұнай мен газдың жоғарыдағы бес фут шөгінділерден алты шақырым тереңдіктегі гранитке сіңгенін айтады. Мұндай абсурдтылықты көзге елестете алмайсыз: сіз бес футтік топырақпен алты шақырым тереңдіктегі тығыз гранитті тау жыныстарының астында отырғанда, жоғарыдан шыққан метан суға қарағанда төменге қарай итеріліп түседі. Бұл мүлдем ақылға сыймайды". 1989 жылдың көктемінде бұрғылау кезінде мұнай табылды, бірақ оның мөлшері "сатуға жеткілікті емес еді, бірақ онда мұнай бар екенін көрсетті". Бұрғылау кезінде техникалық қиындықтар туындады және тереңдігінде тоқтатылды. Құдықты жапты, бірақ "соққы сақинасының ортасына" жақын жерде бұрғылау үшін екінші құдықты ашты, онда шөгінді тау жыныстарының мөлшері одан да аз болды. 1991 жылдың қазанына қарай бұрғылау мұнайға шамамен шақырым тереңдікте тапты, бірақ көптеген күмәнданушылар осы орынның перспективасына сенбеді. Күмәнданушылардың бірі, Швеция геологиялық қызметінің бас геологі Кристер Аккерман: "[т]әуекел етпеу және олар тапқандардың талдауын күтудің қажеті бар. Сондай-ақ, олар коммерциялық тұрғыдан пайдалы мөлшерді табуы керек, және олардың табысқа жететініне көз жеткізу үшін ұзақ уақыт өтуі мүмкін" деді. Геолог Джон Р. Кастаньо мантияның көмірсутектердің бастауы ретінде жеткілікті дәлелдері жоқ екенін және Сильян орыны коммерциялық газ кені ретінде пайдаланылуының екіталай екенін мәлімдеді. Кейбір күмәнданушылар Голдтың пайымдауларына қарсы шығып, табылған мұнайдың бұрғылаудан келген ластану екенін ұсынды. Голдтың терең абиогендік газ көшіп кетуі туралы теорияларына қайшы келді.

Gold first became interested in the origins of petroleum in the 1950s, postulating a theory on the abiogenic formation of fossil fuels. Gold engaged in thorough discussion on the matter with Fred Hoyle, who even included a chapter on "Gold's Pore Theory" in his 1955 book Frontiers in Astronomy. He speculated that a large enough earthquake would fracture the ground, thus opening up an "escape route" for gas. Gold believed that this would explain the number of unusual phenomena associated with earthquakes, such as fires, flares, earthquake lights and gas emissions. With his colleague Steven Soter, Gold constructed a map of the world depicting major oil producing regions and areas with historical seismic activity. Several oil rich regions, such as Alaska, Texas, the Caribbean, Mexico, Venezuela, the Persian Gulf, the Urals, Siberia, and Southeast Asia, were found to be lying on major earthquake belts. Gold and Soter suggested that these belts may explain the upward migration of gases through the ground, and subsequently, the production of oil and gas fields. Gold theorized that since petroleum and its component hydrocarbons were present across the entire universe, there was no reason to believe "that on Earth they must be biological in origin". Gold proposed that fuels were trapped inside the core of the Earth in randomized molecular form nearly 4.5 billion years ago. Over time, the extreme heat of the core "sweated" the rocks that contained these molecules, pushing them up through the porous layers of the Earth. As they move up toward the surface, the hydrocarbons fueled the development of large microbial colonies, which served as the basis for life on Earth. The migrating fossil fuels collect biological remnants before becoming trapped in deep underground reservoirs. From this, Gold proposed that the Earth may possess a virtually endless supply – suggesting as much as "at least 500 million years' worth of gas" – of fossil fuels. Gold was accused of plagiarizing the abiogenic theory from Soviet geologists who first published it in the 1950s, but the accusations were refuted. After first publishing his views on abiogenic petroleum in 1979, Gold began finding the papers on the subject by Soviet geologists and had them translated. He was both disappointed (that his ideas were not original) and delighted (because such independent formulation of these ideas added weight to the hypothesis). He always credited the Soviet work once he knew about it. He estimated that the fractures near Lake Siljan reached down nearly into the earth. In 1987, approximately of drilling lubricant disappeared nearly 20000 feet (6096 m) into the ground, leading Gold to believe that the lubricant had fallen into a methane reservoir. Soon after, the team brought up nearly 100 liters of black oily sludge to the surface. Gold claimed that the sludge contained both oil and remnants of archaebacteria. He argued that "it suggests there is an enormous sphere of life, of biology, at deeper levels in the ground than we have had any knowledge of previously" and that this evidence would "destroy the orthodox argument that since oil contains biological molecules, oil reserves must have derived from biological material". The announcement of Gold's findings was met with mixed reactions, ranging from "furious incredulity" to "deep skepticism". Geochemist Geoffrey P. Glasby speculated that the sludge could have been formed from the Fischer–Tropsch process, a catalyzed chemical reaction in which synthesis gas, a mixture of carbon monoxide and hydrogen, is converted into liquid hydrocarbons. Critics also dismissed Gold's archaebacteria finding, stating that "since micro organisms cannot survive at such depth, the bacteria prove that the well has been contaminated from the surface". Geochemist Paul Philp analyzed the sludge and concluded that he could not differentiate between the samples of sludge and oil seep found in sedimentary shale rocks near the surface. He reasoned that oil had migrated from the shale down to the granite deep in the ground. Gold disputed Philp's finding, believing that the oil and gas could have just as easily migrated up to the surface: "They would have it that the oil and gas we found down there was from the five feet of sediments on the top – had seeped all the way down six kilometres down into the granite. I mean, such complete absurdity: you can imagine sitting there with five feet of soil and six kilometres underneath of dense granitic rock, and that methane produced up there has crawled all the way down in preference to water. Absolute nonsense." The drill hit oil in the spring of 1989, but only collected about Gold stated, "It was not coming up at a rate at which you could sell it, but it showed there was oil down there." The drill then ran into technical problems and was stopped at a depth of The hole was closed, but a second hole was opened for drilling closer to the "center of the impact ring where there was even less sedimentary rock". By October 1991, the drill hit oil into the ground, but many skeptics remained unconvinced of the site's prospects. One skeptic, Christer Akerman, the chief geologist of the Geological Survey of Sweden, remarked, "[t]here is every reason to stay calm and await the analysis of what they have found. The point is also that they will have to find commercially viable amounts, and it may be a long time before we know if they do." Geologist John R. Castaño concluded that there was insufficient evidence of the mantle as the hydrocarbon source and that it was unlikely that the Siljan site could be used as a commercial gas field. Some skeptics countered Gold's claims by suggesting that the oil found was actually contamination from the drilling. at odds with Gold's theories of deep abiotic gas migration.

Терең ыстық биосфера

1992 жылы "Телең, ыстық биосфера" атты мақаласында Голд алғаш рет Жер қыртысының кеуектілігінде микробтық өмір кеңінен таралғанын, бірнеше километр тереңдікке дейін, температураның көтерілуі соңында шек қоятынын айтты. Жер астындағы өмір энергиясын фотосинтезден емес, қыртыс арқылы жоғары көтерілетін сұйықтықтардағы химиялық көздерден алады. Тераң биосфераның массасы жер бетіндегі биосферамен шамалас болуы мүмкін. Жер астындағы өмір Күн жүйесіндегі басқа да денелерде және бүкіл ғаламда, тіпті басқа жұлдыздары жоқ әлемдерде де кеңінен таралған болуы мүмкін. 1993 жылы журналист Уильям Бродтың "Нью-Йорк Таймс" газетінде жарияланған "Көптеген жер асты әлеміндегі таңғажайып жаңа микробтар" деген мақаласы Голдтың тезисін көпшілік назарына жеткізді. Мақала былай деп басталды: "Жердің тереңінен микробтық өмірдің жаңа түрлері осыншалықты көптеп табылып жатыр, кейбір ғалымдар планетада бірнеше шақырымға созылған жасырын биосфера бар деген күдікке ие. Оның жалпы массасы жер бетіндегі барлық өмірдің массасына тең немесе одан да көп болуы мүмкін. Егер терең биосфера болса, ғалымдардың айтуынша, оның ашылуы оқулықтарды жаңадан жазуға және өмірдің пайда болуының құпиясына жаңа жарық түсіруге мүмкіндік береді. Тіпті күмәнданушылар да бұл тезис жер асты әлемін зерттеу үшін жеткілікті қызықты екенін айтады". 1993 жылғы мақалада Голдтың тезисі астробиология зерттеулерінің мүмкіндіктерін қалай кеңейтетіні де баяндалды: "Корнелл университетінің астрофизигі, батыл теорияларымен танымал доктор Томас Голд, жер астындағы өмірдің кеңістікте, планеталар мен айлардың бетінің астында оқшауланып, геологиялық процестермен қуаттанатынын болжады, жақын жұлдыздардың жылыту сәулесіне мұқтаж болмайды. Ол өткен жылы "Ұлттық ғылым академиясының еңбектерінде" Күн жүйесінде кем дегенде 10 терең биосфера болуы мүмкін деп жазды. "Мұндай өмір ғаламда кеңінен таралған болуы мүмкін", - деді ол, - өйткені планета сияқты жер асты жағдайлары ұқсас денелер кеңістіктегі жалғыз нысандар ретінде, сондай-ақ басқа күн жүйелерінде де көптеп кездесуі мүмкін". Голд сондай-ақ 1999 жылы "Телең, ыстық биосфера" атты кітап шығарды, ол 1992 жылғы мақаласындағы аргументтерді кеңейтіп, өмірдің пайда болуы және горизонталь гендер алмасу туралы болжамдарды қамтыды. Голдтың айтуынша, мұнайға қоректенетін бактериялар көмірсутекті отынның биологиялық қалдықтарының болуын қамтамасыз етеді, сондықтан соңғысының шығу тегі үшін биогендік теорияға жүгінудің қажеті жоқ. Жер асты көмірсутектерінің ағыны басқа минералдық кен орындарының концентрациясындағы ерекшеліктерді де түсіндіре алады. Қысқаша айтқанда, Голд табиғи көмірсутектердің (мұнай және табиғи газ) шығу тегі туралы былай деді: Көмірсутектер - геологиямен қайта өңделген биология емес (дәстүрлі көзқарас бойынша), керісінше биологиямен қайта өңделген геология. Фримен Дайсон Голдтың 1999 жылғы кітабына алғы сөз жазып, "Голдтың теориялары әрқашан түпнұсқа, әрқашан маңызды, көбінесе даулы және көбінесе дұрыс. Менің ойымша, досым және әріптесім Голдты 50 жыл бойы бақылауға алғаннан кейін, терең ыстық биосфера - бұл жоғарыда айтылғандардың бәрі: түпнұсқа, маңызды, даулы және дұрыс" деді. Голдтың өлімінен кейін ғылыми жаңалықтар терең ыстық биосфераны түсінуді кеңейтіп, қазіргі терең биосфера деп аталатын жерге жеткізді. Ол 1999 жылы жазған кітабында қолданған термин алға басады және ол жақтаған дүниетанымын өзгертуге ескерткіш болып табылады. Бұл термин - "беттік шовинизм". Голд былай деп жазды: "Кейін қарап отырғанда, ғалымдар қауымының неге аспандағы тек жер бетіндегі өмірге ғана қызығушылық танытқанын түсіну қиын емес. Ғалымдарға "беттік шовинизм" кедергі келтірді". 1979 жылы Александр фон Гумбольдт қорынан Гумбольдт сыйлығын алды. 1985 жылы Голд Корольдік астрономиялық қоғамның беделді Алтын медаліне ие болды, оның иелері Фред Хойл, Герман Бонди, Мартин Райл, Эдвин Хаббл, Джеймс Ван Аллен, Фриц Цвикки, Ханнес Альфвен және Альберт Эйнштейн болды. Голд докторлық дәрежесін алмады, бірақ 1969 жылы Кембридж университетінен ғылым докторы дәрежесін алды. Астрофизиктер Джеффри мен Маргарет Бербидж Голдтың "өз заманының ең көрнекті физиктерінің бірі" болғанын және оның "көпжақтылығы теңдесіз" екенін айтты. Теориялық физик Фримен Дайсон Голдтың "Телең, ыстық биосфера" атты кітабына алғы сөз жазып: "Голдтың теориялары әрқашан түпнұсқа, әрқашан маңызды, көбінесе даулы және көбінесе дұрыс" деді. The Guardian газетінің Энтони Такер былай деді: "Өмір бойы ол биофизика, астрофизика, ғарыш инженериясы немесе геофизика... басқалар көре алмаған мәселелерді ашу үшін жаңа салаларға еніп отырды. Дау оны әрқашан жетелеп отырды. Теңдесіз ғылыми интуицияға және ашық ойлы қаталдыққа ие болған ол көбінесе басқалардың қадірлі болжамдарын сынап, ғылыми қауымды қынжылдырып, оларды дұрыс емес деп тапты. Оның беделі мен ықпалы халықаралық деңгейде болды". Ол әйелі, төрт қызы және алты немересін қалдырды.

In a 1992 paper, "The Deep, Hot Biosphere", Gold first suggested that microbial life is widespread in the porosity of the crust of the Earth, down to depths of several kilometers, where rising temperatures finally set a limit. The subsurface life obtains its energy not from photosynthesis but from chemical sources in fluids migrating upwards through the crust. The mass of the deep biosphere may be comparable to that of the surface biosphere. Subsurface life may be widespread on other bodies in the solar system and throughout the universe, even on worlds unaccompanied by other stars. A 1993 article by journalist William Broad, published in The New York Times and titled "Strange New Microbes Hint at a Vast Subterranean World," carried Gold's thesis to public attention. The article began, "New forms of microbial life are being discovered in such abundance deep inside the Earth that some scientists are beginning to suspect that the planet has a hidden biosphere extending miles down whose total mass may rival or exceed that of all surface life. If a deep biosphere does exist, scientists say, its discovery will rewrite textbooks while shedding new light on the mystery of life's origins. Even skeptics say the thesis is intriguing enough to warrant new studies of the subterranean realm." The 1993 article also features how Gold's thesis expands possibilities for astrobiology research: "Dr. Thomas Gold, an astrophysicist at Cornell University known for bold theorizing, has speculated that subterranean life may dot the cosmos, secluded beneath the surfaces of planets and moons and energized by geological processes, with no need for the warming radiation of nearby stars. He wrote in The Proceedings of the National Academy of Sciences last year that the solar system might harbor at least 10 deep biospheres. 'Such life may be widely disseminated in the universe,' he said, 'since planetary type bodies with similar subsurface conditions may be common as solitary objects in space, as well as in other solar type systems.'" Gold also published a book of the same title, The Deep Hot Biosphere, in 1999, which expanded on the arguments in his 1992 paper and included speculations on the origin of life and on horizontal gene transfer. According to Gold, bacteria feeding on the oil accounts for the presence of biological debris in hydrocarbon fuels, obviating the need to resort to a biogenic theory for the origin of the latter. The flows of underground hydrocarbons may also explain oddities in the concentration of other mineral deposits. In short, Gold said about the origin of natural hydrocarbons (petroleum and natural gas): Hydrocarbons are not biology reworked by geology (as the traditional view would hold), but rather geology reworked by biology. Freeman Dyson wrote the foreword to Gold's 1999 book, where he concluded, "Gold's theories are always original, always important, usually controversial — and usually right. It is my belief, based on fifty years of observation of Gold as a friend and colleague, that the deep hot biosphere is all of the above: original, important, controversial — and right." Following Gold's death, scientific discoveries amplified and also shifted understanding of the deep hot biosphere into what is now generally called deep biosphere. A term Gold coined in his 1999 book carries forward and is a reminder of the worldview shift he advocated. The term is "surface chauvinism". Gold wrote, "In retrospect, it is not hard to understand why the scientific community has typically sought only surface life in the heavens. Scientists have been hindered by a sort of 'surface chauvinism.'" and the Humboldt Prize from the Alexander von Humboldt Foundation in 1979. In 1985, Gold won the prestigious Gold Medal of the Royal Astronomical Society, an award whose recipients include Fred Hoyle, Hermann Bondi, Martin Ryle, Edwin Hubble, James Van Allen, Fritz Zwicky, Hannes Alfvén and Albert Einstein. Gold did not earn a doctorate, but received an honorary Doctor of Science degree from Cambridge University in 1969. Astrophysicists Geoffrey and Margaret Burbidge remarked that Gold "was one of the outstanding physicists of his time" and that his "versatility was unmatched". In his foreword to Gold's book The Deep Hot Biosphere, theoretical physicist Freeman Dyson stated, "Gold's theories are always original, always important, usually controversial – and usually right." Anthony Tucker of The Guardian said, "Throughout his life he would dive into new territory to open up problems unseen by others – in biophysics, astrophysics, space engineering, or geophysics. Controversy followed him everywhere. Possessing profound scientific intuition and open minded rigour, he usually ended up challenging the cherished assumptions of others and, to the discomfiture of the scientific establishment, often found them wanting. His stature and influence were international." He was survived by his wife, four daughters, and six grandchildren.

Таңдалған жарияланымдар

. . . . . . . . . . . . . . . . .