Если взглянуть на все это под другим углом, такая смертельная бомбардировка лишь послужила очередной точкой отсчета, обозначая собой финальные стадии планетообразования. Кульминацией всего процесса стала Солнечная система – такая, какой мы видим ее сегодня, не слишком изменившаяся за последние четыре с лишним миллиарда лет. Одна обычная звезда, вокруг которой вращаются восемь планет (плюс льдистый Плутон, который все же больше сродни комете, нежели планете), сотни тысяч астероидов, триллионы метеоритов (мелкие сгустки вещества, которые ежедневно тысячами падают на Землю) и множество комет – грязноватых снежков, которые образовались на расстоянии от Солнца, в десятки раз превышающем расстояние от него до Земли. Не будем забывать о спутниках планет, которые стабильно движутся по своим орбитам (за весьма редким исключением) с самого своего рождения, состоявшегося около 4,6 миллиарда лет назад.
На протяжении большей части нашей истории Солнечная система считалась единственной известной нам планетной системой. Вполне естественно, что, когда астрофизики приступили к поискам планет вокруг других звезд, они ожидали найти системы, в целом похожие на Солнечную по своим размерам и орбитам планет. Как же они ошибались! И насколько реальность оказалась более увлекательной, чем то, что предлагало наше воображение!
Глава 12. Планеты за пределами Солнечной системы
Когда себя являет Бог в мирах,
Являет ли нам Бога здешний прах?
Кто видит сквозь невидимый покров
Сложение Вселенной из миров,
Другие солнца, коим счету нет,
В круговращении других планет,
Других созданий и других эпох,
Тот скажет нам, как сотворил нас Бог.
Почти пять веков назад Николай Коперник возродил гипотезу, впервые предложенную еще древнегреческим астрономом Аристархом. Отнюдь не являясь центром Вселенной, заявил тогда Коперник, Земля – лишь одна из планет, что вращаются вокруг Солнца. Правда, многим людям еще только предстоит признать это, ибо они до сих пор свято верят в то, что именно небеса вращаются вокруг нашей неподвижной Земли. Однако астрономы уже давно не скрывают ни от кого убедительных доказательств тому, что Коперник был тогда совершенно прав насчет нашего родного космического дома. Заключение о том, что Земля лишь одна из планет Солнца, позволяет немедленно предположить, что другие планеты очень похожи на нее и что на них вполне могут жить обитатели, обремененные, как и мы с вами, своими планами и мечтами, работой, играми и фантазиями.
Таким образом, планеты, вращающиеся вокруг других звезд, смогут послужить нам космической лабораторией и помочь понять, как и когда жизнь появляется в космосе, как она развивается и как влияет на миры, в которых она возникла. Планеты-соседки Земли по Солнечной системе – это лишь ограниченный набор примеров других миров Александра Поупа, «коим счету нет». Исследование Марса и других планет Солнечной системы может привести к обнаружению жизни на соседних с нами мирах. С другой стороны, мы можем обнаружить, что наша планета сформировалась в узком диапазоне расстояний от Солнца, где обеспечивается температура, благоприятная для жизни, а все остальные планеты оказались за пределами «обитаемой зоны». Возможно когда-нибудь наши потомки исследуют планетные системы, близкие к нашей, не только ради удовлетворения внутреннего интереса, но и ради того, чтобы узнать, что они могут рассказать нам о разнообразии жизни по всему Млечному Пути и за его пределами.
Все это случится еще очень и очень нескоро, но уже сейчас мы можем отдать должное тому, как далеко все-таки мы продвинулись за одно человеческое поколение. На протяжении многих веков астрономам, которые пользовались телескопами для наблюдения за сотнями тысяч отдельных звезд, не хватало навыков и возможностей, чтобы определить, есть ли у этих звезд свои собственные планеты. Их наблюдения позволяли утверждать, что наше Солнце вполне себе среднестатистическая звезда и что ее братья и сестры, почти идентичные ей, в огромном множестве рассыпаны по галактике Млечный Путь. Если у Солнца есть свое семейство планет, то почему бы ему не быть и у других звезд? Получается, что на таких планетах тоже могли возникнуть условия для жизни самых разных существ. Джордано Бруно, к сожалению, выразил свою солидарность с этой мыслью в оскорбительной манере, подрывающей авторитет церкви, за что и угодил в 1600 году на костер. Сегодня любой турист, одолев толпы людей и столики уличных кафе на римской площади Кампо ди Фиори, может оказаться у подножия памятника Бруно и, возможно, поразмышлять немного о том, как сила его мыслей и идей (пусть и не его личная сила) одержала блестящий триумф над теми силами, что пытались подавить его.
Как наглядно демонстрирует судьба Джордано Бруно, сама идея жизни в других мирах – одна из самых сильных мыслей, на которую способен человеческий разум. Если бы это было не так, Бруно дожил бы до более зрелых лет, а NASA не на что было бы просить финансирование. Все эти разговоры о жизни в других мирах на протяжении всей истории – а NASA увлекается ими и сегодня – вертелись вокруг планет Солнечной системы. Однако в поисках внеземной жизни мы столкнулись с определенной проблемой: ни один из миров нашей Солнечной системы, за исключением Земли, не подходит для жизни.
Хотя этот вывод совершенно не отдает должное самому факту, что жизнь в принципе может зародиться и поддерживать себя миллионами возможных способов, все же доказательства налицо: наши первоначальные исследования Марса и Венеры, а также Юпитера и его наиболее крупных лун не смогли обнаружить на них сколько-нибудь убедительных признаков жизни. Скорее наоборот: мы обнаружили множество аргументов в защиту утверждений о том, что на этих планетах и лунах условия категорически неблагоприятны для жизни в привычном для нас виде. Нам предстоит продолжать свои исследования еще очень долго, и, к счастью (в том числе для тех, кто любит обо всем этом поразмышлять), мы не прекращаем их ни на секунду – особенно в погоне за признаками жизни на Марсе. Тем не менее вероятность того, что финальный вердикт по наличию внеземной жизни в пределах Солнечной системы будет отрицательным, настолько велика, что многие умы уже переключились на поиски этой жизни за ее пределами, избрав своей целью те многочисленные миры, что вращаются не рядом с нашим Солнцем, но вокруг других звезд.
До 1995 года гипотезы о планетах на орбитах других звезд выдвигались практически вне контекста каких-либо признанных фактов. За исключением ряда объектов размером примерно с Землю, вращающихся вокруг останков взорвавшихся звезд, которые почти наверняка образовались только после взрыва сверхновой и едва ли могут считаться планетами, астрофизикам ни разу не удалось наткнуться на экзопланету – мир, вращающийся вокруг какой-то другой звезды. В конце 1995 года было сделано заявление о первом открытии подобного рода, несколько месяцев спустя было обнаружено еще четыре экзопланеты. И тогда словно прорвало плотину – обнаружение новых миров было практически поставлено на поток. Сегодня нам известно о более чем сотне экзопланет, вращающихся вокруг других звезд. В ближайшие годы это число непременно будет только расти.
Изобретательность и упорство астрофизиков позволили им разработать как минимум восемь различных методов обнаружения экзопланет. С помощью двух из них была совершена большая часть открытий, еще два позволили нам узнать о более 150 новых планетах, а последние четыре – о более 100. Нам с вами достаточно будет познакомиться с первыми четырьмя из этих восьми методов, начав с тех, что дают меньший результат, а затем перейдя к триумфальной паре.
Самый простой метод поиска экзопланет заключается в непосредственном наблюдении с использованием мощной оптической системы. Однако, несмотря на всю очевидность, этот метод сопряжен с огромной проблемой, которая десятилетиями ставила в тупик астрофизиков: с астрономической точки зрения планеты располагаются в непосредственной близости от своих звезд и светят очень слабо, лишь отражая звездный свет. Далекий наблюдатель, рассматривающий нашу Солнечную систему в телескоп, наверняка различит Юпитер, но при этом должен будет смириться с тем фактом, что этого самого крупного обитателя Солнечной системы затмевает Солнце, которое светит ярче в миллиард раз. Наблюдения в инфракрасном диапазоне смогут немного помочь: разница в яркости уменьшится до миллиона, но по-прежнему будет представлять огромную проблему для выделения отдельных объектов, обладающих несопоставимо меньшей яркостью. О чем это нам говорит? О том, что около 150 экзопланет, которые удалось увидеть ученым в последнее время, обладают двумя общими характеристиками: они такие же крупные, как Юпитер, или даже крупнее него; большинство из них находятся от своих звезд дальше, чем Сатурн от Солнца – в три и даже в сто раз. Все изображения таких экзопланет, которые удалось получить с огромным трудом, обычно выглядят как туманные пятнышки, ничем не привлекающие к себе внимания. Всего известно о 5000 экзопланетах в 3600 планетных системах, но астрофизики никогда не видели ни одной, кроме тех, которые мы наблюдаем непосредственно в виде тех самых непримечательных пятен.
То, что вы могли бы счесть серьезным недостатком, на самом деле ярко иллюстрирует триумф науки, которая способна решать подобные проблемы. Например, с помощью следующего метода обнаружения планет, который носит название «гравитационное линзирование» и основан на идее Альберта Эйнштейна. Общая теория относительности Эйнштейна гласит, что силы гравитации искривляют пространство и, следовательно, искривляют пути световых лучей, проходящих вблизи массивных объектов, таких как звезды. Если, двигаясь в пространстве, звезда окажется на пути света, идущего к нам от другой, более далекой звезды, то гравитация ближней звезды сфокусирует свет далекой звезды подобно своеобразной линзе и вызовет резкий всплеск наблюдаемой яркости далекой звезды. Если у более близкой звезды есть одна или несколько планет, то каждая из них будет вызывать одинаковое, хотя и более короткое и гораздо менее выраженное увеличение яркости. Величина вторичных всплесков яркости зависит от масс объектов, которые их вызывают, а точное время между первичным и вторичным всплесками зависит от расстояний между звездой и планетой. Обследуя большое количество звезд каждую ясную ночь, получая все более точные данные об их яркости, астрофизики с помощью телескопов в Австралии и Соединенных Штатах смогли обнаружить таким способом более 150 экзопланет, что близко к числу, обнаруженному методом прямого наблюдения. Гравитационное линзирование хорошо работает для планетарных систем, находящихся от нас намного дальше, чем те, которые можно найти альтернативными методами, но все открытия, сделанные с его помощью, являются одноразовыми, поскольку движущаяся звезда никогда не вернется в то же положение по отношению к ее более удаленным соседкам.