3. Есть ли у нас братья по разуму? Радиоволны распространяются со скоростью света. Ничто в мире не способно двигаться быстрее. При правильно подобранной частоте они беспрепятственно пронизывают космическое пространство и атмосферу любой планеты. Два гигантских радиотелескопа-радара – на Земле и в другой звездной системе, обращенные друг к другу, – могли бы обмениваться сигналами, сколько бы тысяч световых лет их ни разделяло. Поэтому с помощью имеющихся у нас радиотелескопов мы следим, не посылает ли нам кто-нибудь сообщение. Пока ничего определенного не обнаружилось, хотя сердца ученых не раз замирали из-за так называемых «событий» – записанных сигналов, отвечающих всем критериям послания внеземной цивилизации, если бы не одно «но». Телескоп вновь наводили на точку пространства, откуда поступил сигнал, однако он не повторялся – ни через минуту, ни через месяц, ни через год. Но мы только начали работать на этом направлении. Тщательный поиск потребует одного-двух десятилетий. Обнаружение внеземных цивилизаций навсегда изменит наши представления о Вселенной и о самих себе. Если же долгий методичный поиск окажется безрезультатным, возможно, это заставит нас со всей остротой почувствовать невероятную ценность земной жизни. Любой результат этого научного поиска заслуживает наших усилий.
4. Как родилась Вселенная и как она погибнет? Как ни фантастично это звучит, современная астрофизика вплотную подобралась к пониманию происхождения, существования и будущего Вселенной. Вселенная расширяется: все галактики отдаляются друг от друга – это явление, называемое потоком Хаббла, является одним из трех главных свидетельств в пользу Большого взрыва, положившего начало Вселенной (по крайней мере ее нынешнего воплощения). Силы земного тяготения достаточно, чтобы вернуть на поверхность планеты подброшенный вверх камень, но не ракету, набравшую вторую космическую скорость. Аналогично если во Вселенной содержится очень много материи, то ее совокупная гравитация замедлит, а затем и прекратит разлет. Расширяющаяся Вселенная превратится в схлопывающуюся Вселенную. Если же материи для этого недостаточно, расширение будет вечным. Известной на данный момент материи слишком мало, чтобы замедлить расширение Вселенной, но есть основания считать, что существует огромное количество темной материи – «не желающей» отражать свет, чтобы предоставить астрономам свидетельства своего существования. Если расширение Вселенной окажется временным явлением и когда-нибудь сменится сжатием, очевидно, возникает вероятность того, что Вселенная бесконечное число раз проходит цикл расширения-сжатия, и ее древность также бесконечна. Бесконечно существующая Вселенная не нуждается в акте творения. Она просто всегда существует. Напротив, недостаток материи для перехода от расширения к сжатию согласуется с идеей сотворения Вселенной из ничего. Человечество пытается ответить на эти глубочайшие вопросы с самого зарождения цивилизации. Но лишь теперь у нас появляются шансы что-то понять. И помогут нам в этом не откровения и мифы, а надежные, воспроизводимые, объективные результаты научных наблюдений.
Я считаю весьма вероятным, что в ближайшие 10–20 лет мы совершим удивительные открытия во всех этих четырех областях научного поиска. Повторюсь, что мог бы назвать немало других актуальных вопросов астрономии. Но я абсолютно убежден, что подлинно революционные достижения ждут нас там, где мы по своей близорукости не способны их предвидеть.
Глава 6Столько звезд, подобных солнцу, столько планет, подобных земле!
Какая удивительная, чудесная система – величественная в своей необозримости Вселенная! Столько звезд, подобных Солнцу, столько планет, подобных Земле!
В декабре 1995 г. от автоматической станции «Галилео», находящейся на орбите Юпитера, отделился спускаемый аппарат. Он вошел в бурлящую вихрями атмосферу планеты и стал падать в бездну, собирая и передавая информацию по пути к своей гибели. Этой миссии предшествовали еще четыре, но тогда космические станции изучали Юпитер издали, пролетая мимо. Велись также наблюдения с помощью наземных и космических телескопов. В отличие от Земли, состоящей главным образом из камня и металла, Юпитер – это шар из водорода и гелия, настолько огромный, что мог бы вместить тысячу таких планет, как наша. В глубине атмосферы Юпитера ее давление настолько возрастает, что атомы лишаются электронных оболочек, и водород проявляет свойства горячего металла – переходит в состояние металлического водорода. Считается, что именно поэтому Юпитер отдает в окружающее пространство в два раза больше энергии, чем получает от Солнца. Жестокие ветра, трепавшие зонд «Галилео» на максимальной достигнутой им глубине, вызваны, скорее всего, не солнечным излучением, а жаром внутренних слоев газового гиганта. В самом сердце Юпитера, вероятно, находится ядро из камня и железа в несколько масс Земли, окруженное чудовищной толщей водорода и гелия. Чтобы воочию увидеть металлический водород – тем более каменное ядро Юпитера, человечеству придется развивать свои технические возможности еще несколько столетий, если не тысячелетий.
Зная о колоссальном давлении в недрах Юпитера, крайне сложно представить себе жизнь на этой планете – даже совершенно не похожую на земную жизнь. Горстка ученых, я в том числе, из чистого интереса пытались смоделировать обитателей атмосферы юпитероподобных планет – нечто вроде микробов и рыб земных океанов. В подобной среде возникновение жизни чрезвычайно затруднено, но мы уже знаем, что при соударениях с астероидами и кометами материал с поверхности одних небесных тел переносится на другие. Не исключено, что в ранний период истории Земли примитивные формы жизни были таким образом перенесены с нашей планеты на Юпитер. Это, однако, всего лишь гипотеза.
Юпитер находится примерно в пяти астрономических единицах от Солнца. За астрономическую единицу (сокращенно а. е.) принято расстояние от Земли до Солнца – около 150 млн км. Если бы не тепло недр и парниковый эффект чрезвычайно плотной атмосферы Юпитера, температура на его поверхности была бы –160 °С. Примерно такая температура царит на его спутниках, и это слишком холодно для жизни.
Юпитер и большинство других планет Солнечной системы обращаются вокруг Солнца в общей плоскости, словно по разным дорожкам одной виниловой пластинки или компакт-диска. Почему орбитальные плоскости не наклонены друг к другу под самыми разными углами? Исаак Ньютон, гениальный математик, первым увидевший в гравитационных взаимодействиях причину движения планет, ломал голову над этим вопросом и не смог решить его без божьего промысла: это Бог с самого начала пустил планеты двигаться вокруг Солнца в одной плоскости.
Математик Пьер-Симон маркиз де Лаплас, а впоследствии и знаменитый философ Иммануил Кант обошлись без божественного вмешательства. По иронии судьбы они опирались на те самые законы физики, которые открыл Ньютон. В самом общем виде теорию Канта – Лапласа можно описать так. Представим в межзвездном пространстве бесформенное, медленно вращающееся облако газа и пыли – одно из множества подобных облаков. При достаточно высокой плотности силы взаимного притяжения его частей преодолеют внутреннее хаотическое движение, и облако начнет сгущаться. При этом оно будет вращаться все быстрее, подобно тому как ускоряется вращение фигуриста, когда он прижимает руки к телу. Вращательное движение не мешает сжатию облака по оси вращения, но замедляет его уплотнение в плоскости вращения. Первоначально бесформенное облако превратится в плоский диск. Таким образом, орбиты планет, конденсирующихся из вещества этого диска, окажутся практически в одной плоскости. Как видите, ничего сверхъестественного, достаточно законов физики.
Но одно дело – выдвинуть теорию о том, что планетам предшествует дискообразное облако, и совсем другое – подтвердить ее, действительно увидев такие диски вокруг звезд. После открытия других спиральных галактик, подобных Млечному Пути, Кант сделал вывод, что это и есть допланетарные диски, подтверждающие так называемую небулярную гипотезу происхождения планет (от небула – др.-гр. «облако»). Но спиральные образования оказались отдаленными структурами колоссальных размеров, а не относительно близкими к нам «яслями» звездных систем. Найти околозвездные диски оказалось трудно.
Прошло больше века, прежде чем специальное оборудование, в том числе орбитальные обсерватории, позволило подтвердить небулярную гипотезу. Оказалось, что более половины молодых солнцеподобных звезд – таких, каким было наше Солнце четыре или пять миллиардов лет назад, – окружены плоским диском из пыли и газа. Во многих случаях ближние к звезде области оказались свободными от пыли и газа, как будто там уже сформировались планеты, поглотив межпланетную материю. Это не стопроцентное доказательство, но очень серьезное основание предполагать, что звезды, подобные нашей, часто, если не обязательно, имеют планеты. Это открытие позволяет оценить вероятное количество планет в галактике Млечный Путь как минимум в несколько миллиардов.
Можно ли действительно увидеть планеты других звездных систем? Ведь звезды очень далеко – до ближайшей почти миллион астрономических единиц, – а планеты, при наблюдении в видимом диапазоне, излучают только отраженный свет. Но наши технологии бурно развиваются. Не позволят ли они рассмотреть хотя бы гиганты, такие как Юпитер, в системах ближайших звезд если не в видимом, то в инфракрасном диапазоне?
Несколько лет назад началась новая эра в истории человечества. Мы научились обнаруживать планеты других звезд. Первым достоверно установленным открытием стала планетарная система самой малообещающей в этом отношении звезды. Быстро вращающаяся вокруг своей оси нейтронная звезда В1257+12 является остатком массивной, больше нашего Солнца, звезды, ставшей сверхновой в результате колоссальной вспышки. Магнитное поле нейтронной звезды захватывает электроны и ограничивает их разлет, создавая узконаправленные, как у маяка, пучки радиоволн. По счастливому совпадению пучок излучения В1257+12 пересекается с Землей – причем каждые 0,0062185319388187 секунды, из-за чего звезду назвали пульсаром. Ее период вращения фантастически стабилен. Благодаря высокой точности измерений Алекс Вольщан, ныне сотрудник Университета штата Пенсильвания, смог обнаружить «сбои» – регулярные изменения периода вращения пульсара на уровне последних нескольких знаков после запятой. Что их вызывает? Сотрясения коры или другие процессы в самой нейтронной звезде? За несколько лет наблюдения параметры менялись именно так, как можно было бы ожидать, если бы вокруг В1257+12 обращались планеты, слегка смещая звезду то в одну, то в другую сторону. Очень близкое количественное согласие не оставляло места для сомнений: Вольщан открыл первые планеты вне Солнечной системы. Более того, это не гиганты вроде Юпитера. Две из них, вероятно, лишь немногим массивнее Земли и обращаются вокруг своей звезды примерно на том же расстоянии, что и Земля вокруг Солнца, – 1 а. е. Может ли на них существовать жизнь? Увы, бешеный поток заряженных частиц нейтронной звезды должен разогревать землеподобные планеты до температуры намного выше точки кипения воды. Расстояние 1300 световых лет гарантирует, что мы не скоро сможем наведаться в эту планетную систему. До сих пор неизвестно, пережили ли планеты взрыв сверхновой, породивший пульсар, или сформировались из продуктов взрыва.