Symfonia C. Węgiel i ewolucja prawie wszystkiego ebook

Dla mo­ich przy­ja­ciół i wspó­łpra­cow­ni­ków

z Deep Car­bon Ob­se­rva­to­ry

Przy­go­da do­pie­ro się za­czy­na.

Pro­log

Ro­zej­rzyj­my się wo­kół sie­bie. Węgiel jest wszędzie: w pa­pie­rze, na któ­rym wy­dru­ko­wa­no tę ksi­ążkę, w far­bie dru­kar­skiej na jej stro­nach i w kle­ju, któ­ry spa­ja je ze sobą; w po­de­szwach i skó­rze na­szych bu­tów; w syn­te­tycz­nych włók­nach i ko­lo­ro­wych barw­ni­kach na­szych ubrań; a ta­kże na po­kry­tych te­flo­nem zam­kach bły­ska­wicz­nych i rze­pach vel­cro, któ­ry­mi je za­pi­na­my; w ka­żdym kęsie po­ży­wie­nia, w pi­wie i wód­ce, w wo­dzie ga­zo­wa­nej i mu­su­jącym wi­nie; w dy­wa­nach na podło­gach i far­bie na ścia­nach, w da­chów­kach przy­kry­wa­jących na­sze domy; w pa­li­wach – od gazu ziem­ne­go po ben­zy­nę i wosk do świec; w li­tym drew­nie i po­le­ro­wa­nym mar­mu­rze; w ka­żdym kle­ju i sma­rze; w gra­fi­cie ołów­ków i bry­lan­tach pie­rścion­ków; w aspi­ry­nie i ni­ko­ty­nie, ko­de­inie i ko­fe­inie oraz w ka­żdym in­nym leku, jaki kie­dy­kol­wiek za­ży­wa­li­śmy; w ka­żdym two­rzy­wie sztucz­nym – od to­reb na za­ku­py po ka­ski ro­we­ro­we, od ta­nich me­bli po de­si­gner­skie oku­la­ry prze­ciw­sło­necz­ne. Od pierw­szych nie­mow­lęcych ubra­nek po trum­nę wy­ło­żo­ną je­dwa­biem ota­cza­ją nas ato­my węgla.

Węgiel to daw­ca ży­cia: na­sza skó­ra i wło­sy, krew i ko­ści, mi­ęśnie i ści­ęgna ‒ wszyst­kie po­trze­bu­ją węgla. Ka­żda ko­mór­ka na­sze­go cia­ła ‒ a wła­ści­wie ka­żda część ka­żdej ko­mór­ki ‒ opie­ra się na so­lid­nym szkie­le­cie zbu­do­wa­nym z tego pier­wiast­ka. Węgiel z mle­ka mat­ki zmie­nia się w węgiel bi­jące­go ser­ca jej dziec­ka. Węgiel jest che­micz­ną pod­sta­wą oczu, rąk, ust i mó­zgu oso­by, któ­rą ko­cha­my. Od­dy­cha­jąc, wdy­cha­my i wy­dy­cha­my węgiel, a kie­dy się ca­łu­je­my, obej­mu­ją nas ato­my węgla.

Ła­twiej by­ło­by wy­mie­nić wszyst­ko, co nas ota­cza i nie za­wie­ra węgla ‒ na przy­kład alu­mi­nio­we pusz­ki w lo­dów­ce, krze­mo­we mi­kro­czi­py w iPho­nie, zło­te plom­by w zębach ‒ niż spo­rządzić li­stę cho­ćby 10 pro­cent ota­cza­jących nas przed­mio­tów, któ­re mają w swo­im skła­dzie ten pier­wia­stek. Ży­je­my na pla­ne­cie zbu­do­wa­nej z węgla i na­sze ży­cie wy­wo­dzi się z węgla.

Ka­żdy pier­wia­stek che­micz­ny jest wy­jąt­ko­wy, lecz nie­któ­re z nich są bar­dziej wy­jąt­ko­we niż inne. Spo­śród wszyst­kich nie­sły­cha­nie zró­żni­co­wa­nych przed­sta­wi­cie­li ukła­du okre­so­we­go to wła­śnie szó­sty pier­wia­stek wy­wie­ra po­nad­prze­ci­ęt­ny wpływ na na­sze ży­cie. Węgiel nie jest po pro­stu sta­tycz­ną częścią przed­mio­tów. Jest naj­wa­żniej­szym zwi­ąz­kiem che­micz­nym w bez­kre­sie cza­su i prze­strze­ni, klu­czem do zro­zu­mie­nia ewo­lu­cji ko­smo­su. W ci­ągu pra­wie 14 mi­liar­dów lat Wszech­świat sta­wał się co­raz bar­dziej zło­żo­ny, a skła­da­jąca się na nie­go ma­te­ria za­cho­wu­je się w nie­sko­ńcze­nie fa­scy­nu­jący, by nie po­wie­dzieć oso­bli­wy spo­sób. W sa­mym cen­trum tej ewo­lu­cji znaj­du­je się węgiel ‒ re­ży­ser spek­ta­kli po­wsta­wa­nia pla­net, ży­cia i nas sa­mych. I bar­dziej niż ja­ki­kol­wiek inny skład­nik przy­czy­nił się on do szyb­kie­go po­ja­wie­nia się no­wych tech­no­lo­gii ‒ od sil­ni­ków pa­ro­wych w okre­sie pierw­szej re­wo­lu­cji prze­my­sło­wej do wspó­łcze­snej „epo­ki pla­sti­ku”, gdy na na­szych oczach po­bu­dza bez­pre­ce­den­so­we zmia­ny za­cho­dzące w śro­do­wi­sku i kli­ma­cie w ska­li ca­łej pla­ne­ty.

Ale dla­cze­go wła­śnie węgiel? Prze­cież wo­do­ru jest o wie­le wi­ęcej, hel jest bar­dziej sta­bil­ny, a tlen bar­dziej re­ak­tyw­ny. Że­la­zo, siar­ka, fos­for, sód, wapń, azot ‒ ka­żdy z tych pier­wiast­ków ma do opo­wie­dze­nia wła­sną, fa­scy­nu­jącą hi­sto­rię. Ka­żdy z nich ode­grał wa­żną rolę w skom­pli­ko­wa­nej ewo­lu­cji Zie­mi. Ale je­że­li pra­gnie­my od­kryć cel i sens ist­nie­nia roz­le­głe­go, chłod­ne­go i ciem­ne­go Wszech­świa­ta, mu­si­my się zwró­cić ku węglo­wi ‒ to on sa­mo­dziel­nie oraz w zwi­ąz­kach z in­ny­mi ato­ma­mi za­pew­nia po­daż wszyst­kie­go, co nowe w ko­smo­sie, i nie­zrów­na­ny po­ten­cjał ewo­lu­cji.

Spo­śród po­nad stu pier­wiast­ków che­micz­nych węgiel wy­ró­żnia się jako cząst­ka na­szych aspi­ra­cji i obaw. No­wa­tor­skie ma­te­ria­ły na ba­zie węgla, któ­rych ty­si­ące opra­co­wu­je­my co roku ‒ chu­s­tecz­ki hi­gie­nicz­ne, span­dex, fre­on, ny­lon, po­li­ety­len, wa­ze­li­na, pły­ny do płu­ka­nia jamy ust­nej, środ­ki an­ty­sep­tycz­ne, ta­śma kle­jąca i pla­ste­li­na ‒ pod­no­szą ja­ko­ść na­sze­go ży­cia na nie­zli­czo­ne spo­so­by, za­rów­no te wi­docz­ne, jak i nie­wi­docz­ne. Ale nie­kon­tro­lo­wa­ne roz­prze­strze­nia­nie się tych syn­te­tycz­nych zwi­ąz­ków che­micz­nych do­pro­wa­dzi­ło do wie­lu nie­za­mie­rzo­nych na­stępstw: bu­dzących za­nie­po­ko­je­nie dziur w ochron­nej po­wło­ce ozo­no­wej Zie­mi, śmier­tel­nych re­ak­cji uczu­le­nio­wych, a na­wet od­dzia­ły­wań ra­ko­twór­czych. Jako klu­czo­wy ele­ment struk­tu­ral­ny wszyst­kich cząste­czek bio­lo­gicz­nych ża­den inny pier­wia­stek nie wno­si tak do­nio­słe­go wkła­du w do­bro­stan i zrów­no­wa­żo­ny roz­wój ży­cia na Zie­mi, w tym na­sze­go ga­tun­ku. Lecz brak ato­mów szó­ste­go pier­wiast­ka lub ich nie­wła­ści­we po­ło­że­nie może pro­wa­dzić do cho­rób i śmier­ci.

Po­wierzch­nio­wy obieg węgla w przy­ro­dzie sta­bi­li­zu­je kli­mat na­szej pla­ne­ty, za­pew­nia wi­tal­no­ść eko­sys­te­mom, a nam do­star­cza nie­prze­bra­nych za­so­bów nie­dro­giej ener­gii. Je­że­li jed­nak roz­miesz­cze­nie ato­mów węgla zo­sta­nie za­bu­rzo­ne przez dzia­łal­no­ść czło­wie­ka lub w spo­sób na­tu­ral­ny ‒ na przy­kład wsku­tek wy­bu­chu wul­ka­nu, spa­la­nia węgla, ude­rze­nia za­błąka­nej aste­ro­idy lub wy­le­sia­nia ‒ kli­mat może się zmie­nić, a eko­sys­te­my ulec za­ła­ma­niu. A prze­cież wpływ tego pier­wiast­ka nie ogra­ni­cza się do sfe­ry ży­cia przy po­wierzch­ni na­szej pla­ne­ty ‒ jego za­cho­wa­nie w ukry­tym przed na­szym wzro­kiem, głębo­kim wnętrzu Zie­mi jest przy­kła­dem dy­na­micz­nych pro­ce­sów od­ró­żnia­jących na­szą pla­ne­tę od wszyst­kich in­nych zna­nych świa­tów.

Opo­wie­ść o węglu jest w pew­nym sen­sie opo­wie­ścią o wszyst­kim. Nie brak jed­nak ta­jem­nic zwi­ąza­nych z tym wszech­obec­nym, nie­zbęd­nym do ży­cia pier­wiast­kiem. Nie wie­my, jak wie­le węgla znaj­du­je się na na­szej pla­ne­cie ani nie ro­zu­mie­my w pe­łni ró­żno­rod­nych po­sta­ci tego pier­wiast­ka ukry­tych w jej głębi. Nie poj­mu­je­my wędró­wek ato­mów węgla, któ­re prze­miesz­cza­ją się mi­ędzy po­wierzch­nią Zie­mi a jej głębo­kim wnętrzem, nie po­tra­fi­my też stwier­dzić, czy te wędrów­ki pod­le­ga­ły zna­czącym zmia­nom przez mi­liar­dy lat hi­sto­rii Zie­mi ‒ w geo­lo­gicz­nej ska­li cza­su zwa­nej Deep Time. Mimo że na­ukow­cy po­zna­li już do­tąd mi­lio­ny zwi­ąz­ków węgla, do­pie­ro za­czy­na­ją od­kry­wać bo­gac­two jego che­mii. A naj­wi­ęk­sza z ta­jem­nic ‒ po­wsta­nie ży­cia ‒ jest nie­ro­ze­rwal­nie zwi­ąza­na z za­cho­wa­niem węgla w zło­żo­nych kom­bi­na­cjach, ja­kie uwiel­bia two­rzyć z in­ny­mi pier­wiast­ka­mi.

To, co wie­my o węglu ‒ po­cząw­szy od jego ilo­ści i form, w ja­kich wy­stępu­je, a sko­ńczyw­szy na jego po­cho­dze­niu i obie­gu w przy­ro­dzie ‒ po­zo­sta­je głębo­ko w cie­niu na­szej nie­wie­dzy. Mu­si­my zna­le­źć od­po­wie­dzi, lecz skąd na­dzie­ja, że uda nam się za­sy­pać tak ogrom­ną otchłań w na­szym poj­mo­wa­niu? Na pierw­szy rzut oka już sama struk­tu­ra na­uki unie­mo­żli­wia trwa­ły po­stęp. Na uni­wer­sy­te­tach nie ma wy­dzia­łów nauk o węglu, a za­kro­jo­ne na sze­ro­ką ska­lę in­ter­dy­scy­pli­nar­ne przed­si­ęw­zi­ęcia ba­daw­cze są re­ali­zo­wa­ne na­der rzad­ko. Od­kry­cia na­uko­we wy­ma­ga­ją nie tyl­ko za­da­wa­nia py­tań do­ty­czących świa­ta przy­ro­dy, lecz ta­kże znaj­do­wa­nia za­so­bów w wa­run­kach ogra­ni­czo­ne­go cza­su i środ­ków, zwłasz­cza obec­nie, gdy wąskie spe­cja­li­za­cje często do­mi­nu­ją nad po­de­jściem syn­te­tycz­nym.

Kto za­tem mó­głby stać się źró­dłem in­ne­go ro­dza­ju wspar­cia dla ba­dań na­uko­wych?

Opi­sa­ne po­ni­żej wy­da­rze­nia mia­ły miej­sce na po­cząt­ku 2007 roku w sza­cow­nym klu­bie Cen­tu­ry As­so­cia­tion w No­wym Jor­ku, gdzie fun­dra­ise­rzy – oso­by zaj­mu­jące się po­zy­ski­wa­niem spon­so­rów ‒ z Car­ne­gie In­sti­tu­tion for Scien­ce za­pro­si­li kil­ku­dzie­si­ęciu po­ten­cjal­nych dar­czy­ńców na wy­kwint­ną ko­la­cję. Go­spo­dar­ka USA kwit­nie, a Ba­rack Oba­ma wci­ąż jest se­na­to­rem z Il­li­no­is. Prze­stron­ne, wy­ło­żo­ne drew­nem klu­bo­we sale wy­pe­łnia­ją ob­ra­zy i rze­źby naj­wi­ęk­szych ame­ry­ka­ńskich ar­ty­stów. Dzie­ła au­tor­stwa ta­kich lu­mi­na­rzy sztu­ki jak John Fre­de­rick Ken­sett, Win­slow Ho­mer i Paul Man­ship zo­sta­ły ofia­ro­wa­ne w za­mian za wy­ma­rzo­ne, lecz dro­gie człon­ko­stwo w klu­bie. Wszyst­kie stro­ny ubi­ły do­sko­na­ły in­te­res: sto­wa­rzy­sze­nie Cen­tu­ry As­so­cia­tion zgro­ma­dzi­ło ko­lek­cję ar­cy­dzieł, a ar­ty­ści zy­ska­li do­stęp do bo­ga­tych me­ce­na­sów, któ­rych stać było na wy­so­kie opła­ty człon­kow­skie.

Mia­łem wy­stąpić po ko­la­cji, a na te­mat pre­zen­ta­cji wy­bra­łem ba­da­nia nad po­cząt­ka­mi ży­cia. Już z sa­mej swej na­tu­ry jest to zaj­mu­jące za­gad­nie­nie, a co do­pie­ro gdy uatrak­cyj­nić je zwy­kły­mi re­kwi­zy­ta­mi: szklan­ką ga­zo­wa­nej wody, ka­mie­niem zna­le­zio­nym w po­bli­skim par­ku, ły­żecz­ką i słom­ką. Pre­sto! ‒ przy­ja­zna dla od­bior­cy de­mon­stra­cja kil­ku kro­ków che­micz­nych, dzi­ęki któ­rym ży­cie mo­gło się wy­ło­nić z głębo­kie­go, go­rące­go, bo­ga­te­go w węgiel śro­do­wi­ska wul­ka­nicz­ne­go dna oce­anu. To, że moje po­my­sły były nie­co kon­tro­wer­syj­ne ‒ a przy oka­zji in­spi­ro­wa­ły oży­wio­ną, nie­kie­dy na­wet za­żar­tą de­ba­tę ze scep­tycz­ny­mi ko­le­ga­mi po fa­chu ‒ z pew­no­ścią przy­da­wa­ło pi­kan­te­rii moim sło­wom. Na pa­mi­ąt­kę ka­żdy z uczest­ni­ków otrzy­mał eg­zem­plarz Ge­ne­sis ‒ mo­jej naj­now­szej ksi­ążki na ten te­mat. Pa­mi­ętam, że czu­łem du­cho­we po­kre­wie­ństwo z ar­ty­sta­mi, któ­rych pra­ce mnie ota­cza­ły. Po­dob­nie jak oni mu­sia­łem za­in­te­re­so­wać spon­so­rów ‒ sta­ra­łem się zwró­cić uwa­gę po­ten­cjal­ne­go me­ce­na­sa i zdo­być ko­lej­ne za­mó­wie­nie, któ­re po­zwo­li­ło­by moim ko­le­gom i mnie na­ma­lo­wać nowy ob­raz na szta­lu­gach na­uki.

Upra­wia­nie na­uki nie jest ta­nie. Utrzy­ma­nie ab­sol­wen­ta uczel­ni lub ad­iunk­ta to wy­da­tek na­wet stu ty­si­ęcy do­la­rów rocz­nie. Nowe ma­szy­ny ana­li­tycz­ne mogą kosz­to­wać po­nad mi­lion, a części za­mien­ne i ser­wis pod­wy­ższa­ją ten ra­chu­nek o ko­lej­ne 10 pro­cent lub wi­ęcej. Po­trze­bu­je­my środ­ków na pod­ró­że na kon­fe­ren­cje, opła­ty za pu­bli­ka­cje i pod­sta­wo­we ma­te­ria­ły la­bo­ra­to­ryj­ne, ta­kie jak pro­bów­ki, od­czyn­ni­ki, a na­wet spe­cjal­ne ście­recz­ki do czysz­cze­nia sprzętu. Przez grzecz­no­ść nie wspom­nę o kosz­tach ogól­nych. Bez wspar­cia ze stro­ny prze­my­słu, agen­cji rządo­wych i pry­wat­nych fun­da­cji ba­da­nia na­uko­we szyb­ko cze­ka­ły­by uwi­ąd i za­nik. Ale pi­sa­nie wnio­sków o gran­ty do agen­cji i fun­da­cji to ci­ężki ka­wa­łek chle­ba. Za­zwy­czaj pro­si­my o 100 ty­si­ęcy do­la­rów na rok, lecz szan­se po­wo­dze­nia nie si­ęga­ją na­wet 10 pro­cent.

Tak więc uda­łem się do Wiel­kie­go Ja­błka[1*] po pro­śbie, sta­ra­jąc się pro­mo­wać na­ukę przed salą wy­pe­łnio­ną nie­nau­kow­ca­mi. Mo­żna za­li­czyć wie­le ta­kich im­prez i ode­jść z kwit­kiem, ale trze­ba pró­bo­wać. Mimo że na spo­tka­niu pa­no­wa­ła wspa­nia­ła at­mos­fe­ra, szyb­ko o nim za­po­mnia­łem w na­tło­ku pro­jek­tów ba­daw­czych i zbli­ża­jących się osta­tecz­nych ter­mi­nów skła­da­nia wnio­sków o gran­ty. I wła­śnie wów­czas za­dzwo­nił te­le­fon, któ­ry zmie­nił wszyst­ko.

Było to trzy mie­si­ące pó­źniej, wcze­sną wio­sną 2007 roku, kie­dy Wa­szyng­ton za­czy­nał okry­wać się kwia­ta­mi.

‒ Cze­ść, Bob. Mówi Jes­se Au­su­bel z Fun­da­cji Slo­ana w No­wym Jor­ku.

Naj­wy­ra­źniej zo­sta­łem mu przed­sta­wio­ny pod­czas wie­czo­ru w klu­bie Cen­tu­ry As­so­cia­tion, ale nie pa­mi­ęta­łem go. W słu­chaw­ce mo­je­go te­le­fo­nu roz­le­gł się ser­decz­ny, rze­czo­wy głos. Ba­ry­ton.

‒ Fun­da­cja Slo­ana ana­li­zu­je nowe pro­gra­my ba­daw­cze.

Za­mie­ni­łem się w słuch. Fun­da­cja Al­fre­da P. Slo­ana wspie­ra naj­wa­żniej­sze ba­da­nia na­uko­we i dzia­ła­nia edu­ka­cyj­ne, by wspo­mnieć tyl­ko o am­bit­nym Spi­sie mor­skich form ży­cia, cy­fro­wym prze­glądzie nie­ba, dzi­ęki któ­re­mu od­kry­to ciem­ną ener­gię, wspar­ciu dla en­tu­zja­stycz­ne­go re­por­te­ra w dzia­le na­uko­wym Na­tio­nal Pu­blic Ra­dio czy re­ali­zo­wa­ne­go dla Pu­blic Bro­ad­ca­sting Se­rvi­ce pro­gra­mu o po­stępach w me­dy­cy­nie, któ­re wy­mu­si­ła woj­na se­ce­syj­na.

‒ Za­sta­na­wia­my się, czy by­łbyś za­in­te­re­so­wa­ny roz­mo­wą na te­mat pro­gra­mu po­świ­ęco­ne­go po­cho­dze­niu ży­cia z głębin.

Naj­wy­ra­źniej tra­fi­łem w dzie­si­ąt­kę z te­ma­tem mo­je­go no­wo­jor­skie­go wy­kła­du ‒ bar­dzo spe­ku­la­cyj­ną hi­po­te­zą, że ży­cie wy­ło­ni­ło się z wul­ka­nów znaj­du­jących się w głębi oce­anu.

Au­su­bel po­in­for­mo­wał mnie, że pro­gra­my ich fun­da­cji trwa­ją za­zwy­czaj dzie­si­ęć lat i prze­zna­cza się na nie od 7 do 10 mi­lio­nów do­la­rów rocz­nie, po czym prze­rwał i cze­kał na moją re­ak­cję. A ja nie mo­głem wy­krztu­sić z sie­bie ani sło­wa. Je­dyn­ka z ośmio­ma ze­ra­mi spa­ra­li­żo­wa­ła mój umy­sł.

Gdy wresz­cie do­sze­dłem do sie­bie, za­częli­śmy oma­wiać szcze­gó­ły. Za­su­ge­ro­wa­łem, że sku­pie­nie się wy­łącz­nie na po­cho­dze­niu ży­cia z głębin to zbyt wąska per­spek­ty­wa dla tak du­że­go, dzie­si­ęcio­let­nie­go pro­jek­tu. A prze­cież w ska­li ca­łej pla­ne­ty wie­le fun­da­men­tal­nych ta­jem­nic do­ty­czy węgla i sta­ra­ją się je roz­wi­kłać nie tyl­ko bio­lo­dzy, lecz ta­kże fi­zy­cy, che­mi­cy i geo­lo­dzy. Do­da­łem, że tak na­praw­dę nie mo­że­my od­po­wie­dzieć na py­ta­nie o pra­daw­ne po­cząt­ki ży­cia, do­pó­ki nie zro­zu­mie­my tego, co wła­ści­wie dzie­je się z węglem na Zie­mi.

Jes­se­mu spodo­bał się po­my­sł kom­plek­so­we­go po­de­jścia: fi­zy­ka, che­mia, geo­lo­gia i bio­lo­gia; 4,5 mi­liar­da lat hi­sto­rii Zie­mi; od sko­ru­py do jądra, w ska­lach od nano do glo­bal­nej. Za­ofe­ro­wał jed­no­rocz­ny grant ba­daw­czy w wy­so­ko­ści czte­ry­stu ty­si­ęcy do­la­rów ‒ „wstęp­nie za­twier­dzo­ny”, jak po­wie­dział ‒ na po­kry­cie kosz­tów zgro­ma­dze­nia eks­per­tów z ca­łe­go świa­ta, prze­pro­wa­dze­nia warsz­ta­tów, zin­wen­ta­ry­zo­wa­nia tego, co wie­my, a cze­go nie wie­my, i opra­co­wa­nie glo­bal­nej stra­te­gii do­głęb­nej trans­for­ma­cji na­sze­go zro­zu­mie­nia roli węgla na Zie­mi.

To nie było już płót­no i szta­lu­gi. Za­po­wia­da­ła się nie­sły­cha­nie am­bit­na beetho­ve­now­ska sym­fo­nia wy­ko­ny­wa­na w bez­pre­ce­den­so­wej ob­sa­dzie ‒ z licz­nym, po­tężnym chó­rem, wie­lo­ma so­li­sta­mi i ogrom­ną or­kie­strą gra­jącą na wie­lu in­stru­men­tach ‒ od tuby po flet pic­co­lo. Ni­g­dy wcze­śniej nie pró­bo­wa­no ni­cze­go po­dob­ne­go.

Prze­nie­śmy się te­raz do 15 maja 2008 roku. In­au­gu­ra­cyj­ne spo­tka­nie zgro­ma­dzi­ło po­nad stu eks­per­tów z ca­łe­go świa­ta[1]. Do po­cząt­ku­jących na­ukow­ców z kil­ku­na­stu kra­jów, re­pre­zen­tu­jących rów­nie wie­le dys­cy­plin na­uko­wych, do­łączy­li wy­bit­ni pro­fe­so­ro­wie. Na­szym za­da­niem było prze­ko­nać się, czy ist­nie­ją prze­słan­ki i chęć za­sto­so­wa­nia w prak­ty­ce no­we­go, zin­te­gro­wa­ne­go po­de­jścia do na­uki o węglu.

Dzień pierw­szy nie wy­pa­dł zbyt za­chęca­jąco, po­nie­waż na­ukow­cy rzad­ko za­pusz­cza­li się poza swo­je stre­fy kom­for­tu. Po­mi­mo wznio­słej re­to­ry­ki o „po­rzu­ca­niu men­tal­no­ści si­lo­so­wej” i „prze­kra­cza­niu gra­nic” bio­lo­dzy roz­ma­wia­li prze­wa­żnie z bio­lo­ga­mi, a geo­fi­zy­cy i che­mi­cy or­ga­nicz­ni rów­nież trzy­ma­li się w swo­ich wy­spe­cja­li­zo­wa­nych pod­gru­pach.

Dzień dru­gi oka­zał się lep­szy. Barw­ne wy­kła­dy stop­nio­wo otwie­ra­ły przed nami nowe, nie­zba­da­ne per­spek­ty­wy ‒ ta­jem­ni­ce obie­gu węgla w jądrze Zie­mi, enig­ma­tycz­ne po­cząt­ki ży­cia w za­mierz­chłej prze­szło­ści, do­stoj­ne cy­kle tek­to­ni­ki płyt, śla­dy ist­nie­nia roz­le­głej pod­po­wierzch­nio­wej bios­fe­ry mi­kro­bio­lo­gicz­nej ‒ a my za­częli­śmy spo­glądać na na­sze wąskie spe­cja­li­za­cje w no­wych, znacz­nie szer­szych kon­tek­stach. Po raz pierw­szy do­wie­dzie­li­śmy się o pa­ra­dok­sal­nych, nie­zba­da­nych do­tąd zwi­ąz­kach mi­ędzy eks­plo­du­jący­mi wul­ka­na­mi a zło­ża­mi dia­men­tów, tek­to­ni­ką płyt a zmia­na­mi kli­ma­tycz­ny­mi oraz che­micz­nie ak­tyw­ny­mi mi­ne­ra­ła­mi a ukry­tym ży­ciem w głębi­nach. Uwio­dła nas fa­scy­na­cja na­uką o węglu jako uni­wer­sal­nym, in­te­gru­jącym wie­le spe­cjal­no­ści wąt­ku ba­daw­czym.

Do ko­ńca trze­cie­go dnia uda­ło nam się stwo­rzyć ramy dla no­we­go przed­si­ęw­zi­ęcia o glo­bal­nym za­si­ęgu. Wy­ło­ni­li się li­de­rzy, za­pa­no­wał en­tu­zjazm. Ob­ser­wa­to­rzy z ra­mie­nia Fun­da­cji Slo­ana wy­czu­li ener­gię ema­nu­jącą ze zgro­ma­dzo­nych, do­strze­gli w na­szych oczach za­an­ga­żo­wa­nie i szyb­ko dali zie­lo­ne świa­tło pro­gra­mo­wi Deep Car­bon Ob­se­rva­to­ry[2]. Tak oto roz­po­czy­na­li­śmy przed­si­ęw­zi­ęcie o cha­rak­te­rze glo­bal­nym, nie­zwy­kłych am­bi­cjach i za­kre­sie do­cie­kań. Per­spek­ty­wa była po­ry­wa­jąca, ale po­dej­rze­wam, że ka­żdy z uczest­ni­ków oba­wiał się rów­nież, że może fir­mo­wać swo­im na­zwi­skiem spek­ta­ku­lar­ną, że­nu­jącą i kosz­tow­ną po­ra­żkę.

Dzie­si­ęć lat pó­źniej na­sza przy­go­da prze­ro­sła wszel­kie, na­wet najam­bit­niej­sze ocze­ki­wa­nia. Mi­ędzy­na­ro­do­wa ar­mia ba­da­czy węgla ‒ po­nad ty­si­ąc na­ukow­ców z pi­ęćdzie­si­ęciu kra­jów ‒ sta­ra się roz­wi­kłać ta­jem­ni­ce tego pier­wiast­ka na Zie­mi. Dzi­ęki środ­kom fi­nan­so­wym si­ęga­jącym pół mi­liar­da do­la­rów, otrzy­ma­nym od kil­ku­dzie­si­ęciu mi­ędzy­na­ro­do­wych agen­cji i fun­da­cji z ca­łe­go świa­ta, Deep Car­bon Ob­se­rva­to­ry za­li­cza się do naj­bar­dziej wszech­stron­nych i in­ter­dy­scy­pli­nar­nych przed­si­ęw­zi­ęć na­uko­wych w hi­sto­rii.

Tak jak w przy­pad­ku ka­żde­go uda­ne­go pro­gra­mu na­uko­we­go nie tyl­ko wie­le się na­uczy­li­śmy, lecz ta­kże uświa­do­mi­li­śmy so­bie, jak wie­le jesz­cze nie wie­my. Dręczące py­ta­nia bez od­po­wie­dzi sta­ły się jesz­cze bar­dziej in­spi­ru­jący­mi, bar­dziej na­tar­czy­wy­mi mo­ty­wa­mi na­pędza­jący­mi przy­szłe ba­da­nia. Pa­ra­doks na­uki po­le­ga na tym, że im wi­ęcej wie­my, tym bar­dziej uprzy­tom­nia­my so­bie, cze­go nie wie­my, a może na­wet ni­g­dy się nie do­wie­my. Ka­żde od­kry­cie otwie­ra drzwi wio­dące do ko­lej­nych, wi­ęk­szych, nie­zba­da­nych prze­strze­ni.

Chcia­łem się po­dzie­lić z czy­tel­ni­ka­mi nie­któ­ry­mi spo­śród naj­now­szych, za­pie­ra­jących dech w pier­siach od­kryć na­uki o węglu ‒ kro­ni­ką na­szych osi­ągni­ęć, lecz ta­kże wiel­kich nie­wia­do­mych, któ­re do­ma­ga­ją się wy­ja­śnie­nia. Ale jak? Gdy­bym był Joh­nem Fre­de­ric­kiem Ken­set­tem lub Win­slo­wem Ho­me­rem, za­pew­ne na­ma­lo­wa­łbym ob­raz. Ze sło­wa­mi jest trud­niej. Wie­lo­to­mo­wa en­cy­klo­pe­dia węgla z tru­dem od­da­ła­by spra­wie­dli­wo­ść licz­nym niu­an­som tego te­ma­tu. Jak za­tem mo­żna przed­sta­wić hi­sto­rię węgla na kar­tach jed­nej ksi­ążki? Spo­sob­no­ść nada­rzy­ła się sama, lecz by­łem w krop­ce. Pu­sta kart­ka kpi­ła ze mnie, do­pó­ki Jes­se Au­su­bel nie za­su­ge­ro­wał mi roz­wi­ąza­nia.

‒ W ta­kim ra­zie na­pisz sym­fo­nię! ‒ po­le­cił[3].

Jes­se wie­dział, że przez czter­dzie­ści lat gra­łem w or­kie­strach sym­fo­nicz­nych, sta­ra­jąc się po­go­dzić dłu­gie dni pra­cy w la­bo­ra­to­rium z wie­czor­ny­mi wy­stępa­mi jako trębacz w wie­lu ze­spo­łach ‒ re­gu­lar­nie w Wa­shing­ton Cham­ber Sym­pho­ny i Na­tio­nal Gal­le­ry Or­che­stra, a jako zmien­nik w Na­tio­nal Sym­pho­ny Or­che­stra i Wa­shing­ton Na­tio­nal Ope­ra. Wie­le razy gra­łem ka­żdą sym­fo­nię Beetho­ve­na, Brahm­sa, Schu­ma­na i Men­dels­soh­na. Mimo to w pierw­szej chwi­li za­sko­czy­ły mnie jego sło­wa. Sym­fo­nia zło­żo­na ze słów za­miast z nut? Czte­ry części... ale cze­go?

By­łem nie­pew­ny i zdez­o­rien­to­wa­ny, lecz uży­ta przez Jes­se­go me­ta­fo­ra mia­ła głęb­szy sens. Po­dob­nie jak licz­ni fi­zy­cy, che­mi­cy, bio­lo­dzy i geo­lo­dzy z Deep Car­bon Ob­se­rva­to­ry, w or­kie­strze sym­fo­nicz­nej wspó­łpra­cu­ją ró­żni spe­cja­li­ści, z któ­rych ka­żdy ma za sobą lata ćwi­czeń i po­świ­ęce­nia. Ka­żdy mu­zyk w or­kie­strze gra na jed­nym in­stru­men­cie: skrzyp­cach lub tu­bie, fle­cie lub wer­blu, trąb­ce lub al­tów­ce. Ka­żda ska­la i bar­wa są nie­zbęd­ne, lecz ża­den z nich nie może sa­mo­dziel­nie od­dać wznio­sło­ści ca­łe­go dzie­ła. Po­dob­nie jest z sym­fo­nią na­uki o węglu. Bez wie­lu gło­sów Deep Car­bon Ob­se­rva­to­ry Sym­fo­nia C nie do­cze­ka­ła­by na­wet pra­wy­ko­na­nia.

Me­ta­fo­ra ta uwzględ­nia rów­nież fakt, że z or­kie­stro­wej par­ty­tu­ry co ja­kiś czas wy­ła­nia­ją się pi­ęk­ne so­lów­ki. W na­szą sym­fo­nię węglo­wą wnie­śli wy­jąt­ko­wy wkład in­dy­wi­du­al­ni przed­sta­wi­cie­le i przed­sta­wi­ciel­ki na­uki, wpla­ta­jąc wy­ni­ki swo­ich spe­cja­li­stycz­nych ba­dań w fak­tu­rę wi­ęk­sze­go dzie­ła o szer­szej te­ma­ty­ce.

Jak ka­żda sym­fo­nia, ta ksi­ążka jest za­pi­sem oso­bi­stej pod­ró­ży au­to­ra ‒ in­dy­wi­du­al­ną w tre­ści, ogra­ni­czo­ną w za­kre­sie, skom­po­no­wa­ną z mo­jej wła­snej, stron­ni­czej per­spek­ty­wy i roz­gry­wa­jącą się w wie­lu na­stro­jach. Ko­rzy­sta­łem z pra­cy se­tek ko­le­gów, lecz ta opo­wie­ść o węglu z na­tu­ry rze­czy ma cha­rak­ter bar­dzo oso­bi­sty. Wie­le in­nych sym­fo­nii węglo­wych cze­ka na skom­po­no­wa­nie.

W mia­rę uświa­da­mia­nia so­bie ana­lo­gii po­mi­ędzy przed­si­ęw­zi­ęciem na­uko­wym i wiel­ki­mi kom­po­zy­cja­mi or­kie­stro­wy­mi co­raz bar­dziej prze­ko­ny­wa­łem się do po­my­słu Sym­fo­nii C, cho­ciaż trud­no było mi wy­obra­zić so­bie spój­ne ramy ta­kie­go utwo­ru. Wła­śnie wte­dy przy­szła mi do gło­wy pew­na myśl. Sta­ro­żyt­ni ucze­ni po­stu­lo­wa­li ist­nie­nie czte­rech ży­wio­łów ‒ zie­mi, po­wie­trza, ognia i wody ‒ a „esen­cja” ka­żde­go z nich spro­wa­dza­ła się do cha­rak­te­ry­stycz­ne­go ze­sta­wu cech ‒ nie­re­du­ko­wal­nych skład­ni­ków Wszech­świa­ta wspól­nie sta­no­wi­ących pod­sta­wę wszel­kich by­tów ma­te­rial­nych. Węgiel ‒ jako je­dy­ny wśród ato­mów ukła­du okre­so­we­go ‒ wy­ka­zu­je zró­żni­co­wa­ne ce­chy wszyst­kich czte­rech kla­sycz­nych pier­wiast­ków, co pod­su­nęło mi po­my­sł na czte­ro­częścio­we ramy dla na­szej opo­wie­ści.

Tak jak części sym­fo­nii, czte­ry części tej ksi­ążki ró­żnią się mi­ędzy sobą mo­ty­wem prze­wod­nim, na­stro­jem i tem­pem. Część I ‒ Zie­mia opo­wia­da o mi­ne­ra­łach i ska­łach ‒ so­lid­nych, kry­sta­licz­nych fun­da­men­tach na­szej pla­ne­ty. Roz­po­czy­na się ona od brza­sku stwo­rze­nia na dłu­go przed jej po­wsta­niem, kie­dy ato­my węgla do­pie­ro za­czy­na­ły się wy­ła­niać z mniej­szych cząstek sub­a­to­mo­wych. Na­stęp­nie płyn­nie prze­cho­dzi do po­wsta­nia i ewo­lu­cji bo­gac­twa mi­ne­ra­łów, dla uczcze­nia wzra­sta­jącej ró­żno­rod­no­ści i ży­wio­ło­we­go pi­ęk­na kry­sta­licz­nych zwi­ąz­ków węgla.

Cen­tral­nym mo­ty­wem Części II ‒ Po­wie­trza jest ma­je­sta­tycz­ny obieg węgla w przy­ro­dzie. Ato­my węgla nie­ustan­nie prze­miesz­cza­ją się mi­ędzy oce­ana­mi i at­mos­fe­rą, za­nu­rza­ją się w głębo­kim wnętrzu Zie­mi dzi­ęki tek­to­ni­ce płyt i wy­do­sta­ją się z po­wro­tem na po­wierzch­nię wraz z go­rący­mi ga­za­mi uwal­nia­ny­mi przez set­ki ak­tyw­nych wul­ka­nów. Przez mi­lio­ny lat ten głębo­ki obieg węgla ce­cho­wa­ła nie­za­wod­na rów­no­wa­ga ‒ rów­no­wa­ga, któ­rą te­raz mogą za­chwiać dzia­ła­nia czło­wie­ka i ich nie­za­mie­rzo­ne kon­se­kwen­cje. Tak jak po­wol­na część sym­fo­nii, ten te­mat wy­ma­ga bar­dziej ła­god­ne­go, de­li­kat­ne­go po­trak­to­wa­nia.

Dy­na­micz­nej roli węgla w ener­gii, prze­my­śle i naj­now­szych wy­so­kich tech­no­lo­giach od­po­wia­da dy­na­micz­ne, szyb­kie tem­po sche­rza w Części III ‒ Ogniu. Węgiel jest bu­dul­cem „ma­te­rii” ‒ nie­zbęd­nych ma­te­ria­łów o nie­zli­czo­nych wła­ści­wo­ściach, któ­re wy­ko­rzy­stu­je­my we wszyst­kich aspek­tach na­sze­go ży­cia. Przez sche­rzo prze­wi­ja­ją się in­dy­wi­du­al­ne mo­ty­wy ‒ opo­wie­ści na­ukow­ców i mu­zy­ków ‒ po­nie­waż węgiel prze­ni­ka ka­żdy aspekt na­sze­go ży­cia.

I wresz­cie Część IV ‒ Woda si­ęga do po­cząt­ków ży­cia. Roz­po­czy­na się spo­koj­nie, gdy ży­cie wy­ła­nia się z pier­wot­ne­go ziem­skie­go oce­anu, lecz nie­ubła­ga­nie przy­spie­sza, od­zwier­cie­dla­jąc zdu­mie­wa­jącą ró­żno­rod­no­ść ewo­lu­cyj­ną i in­no­wa­cje ży­cia. Tak oto Sym­fo­nia C zdąża do fi­na­łu, w któ­rym spla­ta­ją się licz­ne wąt­ki po­ru­sza­ne przez na­ukę o węglu.

Roz­si­ądźcie się wy­god­nie w fo­te­lach. Świa­tła przy­ga­sa­ją. Na­sza opo­wie­ść za­czy­na się od po­cząt­ku, przed węglem, a na­wet przed cza­sem, gdy Wszech­świat do­pie­ro ma po­wstać z ab­so­lut­nej ni­co­ści.

Przy­pi­sy

Pro­log