Колонизация космоса
Нет сомнений, что за космической экспансией – будущее. Ведь в противном случае у нас вообще никакого будущего не случится.
Как мы подробно разобрали в главе про Землю, комфортной жизни на нашей планете осталось 500 миллионов лет. Да, мы и наши прапраправнуки эти времена не застанем, даже если будем есть спаржу и бегать по утрам. Это очень мало в сравнении с тем, сколько жизнь уже существует на Земле (более 4 миллиардов лет). И это довольно скромно, если человечество будет тратить все ресурсы на выяснение, какая страна и какой лидер сильнее и богаче.
Однако 500 миллионов лет более чем достаточно, если люди консолидируют силы на решение проблемы космической экспансии.
Космическая экспансия: За и против
В 1925 году Константин Циолковский писал в своем трактате «Монизм Вселенной»: «Техника будущего даст возможность одолеть земную тяжесть и путешествовать по всей Солнечной системе. Посетят и изучат все ее планеты. Несовершенные миры ликвидируют и заменят собственным населением. Окружат солнце искусственными жилищами, заимствуя материал от астероидов, планет и их спутников. Это даст возможность существовать населению в 2 миллиарда раз более многочисленному, чем население Земли».
Когда Константин Эдуардович писал свой трактат, число жителей Земли приближалось к 2 миллиардам человек.
Зачем людям колонизировать другие планеты
Катастрофы на Земле способны уничтожить жизнь. Причем катастрофы как техногенные, спровоцированные людьми, так и естественные – например, падение метеорита. В истории нашей планеты было 11 (!) массовых вымираний. Это распространенное явление, от которого нужно защититься. В том числе путем распределения человечества по нескольким планетам.
Важно создать «резервные копии» человечества. Если вдруг жизнь на Земле погибнет – всегда в резерве будут люди, которые смогут ее восстановить.
Технологический предприниматель Илон Маск заявил: «В будущем Земля, вероятно, переживет катастрофу и мы вымрем. Альтернатива этому – человечество должно стать космическим видом». Трудно не согласиться с его словами.
Новые технологии. В процессе освоения других планет человечество столкнется с серьезными трудностями. Преодолевая их, люди научатся новому. Например, солнечная энергетика в космосе куда более эффективна, чем наши ТЭЦ и ГЭС.
Освоение космоса даже на нашем, примитивном уровне стимулирует медицину, биологию, компьютерные технологии и робототехнику. При колонизации других планет эти технологии будут прогрессировать семимильными шагами, параллельно улучшая жизнь на Земле.
По такому принципу живут многие успешные люди. Они специально выходят из зоны комфорта – например, осваивают новый вид спорта или творчества, чтобы получить важные навыки. Не вогнав организм в стресс, новых навыков не получишь. А тут деваться некуда.
Так и человечество с новыми технологиями. На Земле мы можем перебиваться уже имеющимися. Но в условиях сурового космоса нам потребуются умные роботы, квантовые компьютеры, продвинутая медицина, чтобы лечить человека на расстоянии. Агротехнологии для выращивания растений вне Земли также ждут большие инновации.
Новые материалы высокого уровня, дешевые и прочные, также стимулируются развитием космической индустрии.
Астробиология. Чтобы заселить другие планеты растениями, нужно помочь им адаптироваться. Изменение ДНК растений сделает их более эффективными и устойчивыми.
Солнце и Земля не вечны. Нам нужны новые плацдармы для сохранения и развития жизни. Это сейчас кажется, что срок долгий и пока не стоит заморачиваться. Но копить знания нужно начинать уже сейчас;
Ограниченные ресурсы. Ресурсы на нашей планете в обозримом будущем закончатся. Другие планеты могут дать нам необходимые ресурсы.
Конфликт поколений. Медицина успешно решает вопрос повышения продолжительности жизни.
Средняя продолжительность жизни в начале XX века составляла всего 33 года. Сейчас – 74 года, а у стран-лидеров – Японии и Гонконга – 85 лет.
И медицина будет и дальше поднимать этот показатель.
Высокая продолжительность жизни неизменно приведет к конфликту поколений. Ресурсы и власть будут находиться у старших, и они не будут спешить ими делиться. Тем более что сейчас проще долго находиться в здравом уме. Экспансия снимет этот вопрос, ведь возможностей для развития будет много.
Мировоззренческая цель. Колонизация других планет – это возможность найти новую внеземную жизнь и узнать больше об устройстве нашей Вселенной. Человек не может просто жить. Человеку важно изучать и понимать, как устроен мир.
Не все ученые согласны с тем, что человечеству надо стремиться к космической экспансии. Справедливости ради приведу мнение оппонентов идеи колонизации космоса.
Американский астронавт Джон Гленн и российский космонавт Константин Феоктистов сомневаются в идее космической экспансии. Аргумента два:
1). На Земле много неосвоенного пространства. Бóльшая часть океана не изучена. Антарктида не освоена. Человечеству есть куда развиваться и на своей планете.
2). Человек в космосе не нужен. Обеспечение обходится слишком дорого. Надо развивать робототехнику и максимально автоматизировать процессы.
Однако и Гленн, и Феоктистов не считают, что колонизация космоса не нужна. Просто на данный момент это сложно и дорого. Возможно, стоит пока копить знания и технические ресурсы для будущего освоения других планет.
Главные проблемы, которые мешают нам покорять другие планеты
Гигантские расстояния. В Солнечной системе мы способны за месяцы или дни преодолеть эти расстояния. Экспансия же в другие звездные системы займет много лет. Сменятся поколения, колонисты могут забыть цель полета и то, как пользоваться технологиями. Да и вне космического корабля им может быть настолько некомфортно, что ни к какой экспансии они не приступят.
Недружелюбные условия на других планетах. Вопрос с водой, теплом и кислородом как-то можно решить. Но человечеству важно не просто выжить на другой планете, но и обжить ее. Заселить растениями, сделать пригодной атмосферу. А на многих планетах это в принципе невозможно, потому что из-за слабого магнитного поля и низкой гравитации они просто не удержат атмосферу.
Этика и политика. Ну хорошо, представим, что человечество заселило какую-нибудь Глизе 581 d – экзопланету, потенциально подходящую для жизни. Находится она в системе красного карлика на расстоянии 20 световых лет от Земли.
Но как взаимодействовать с людьми с этой планеты? Как управлять этой колонией?
А представьте, что произойдет после нескольких смен поколений колонистов. Условия на других планетах всегда будут отличаться от земных. Люди здесь будут эволюционировать по-особенному, адаптируясь под текущие реалии. Эти люди будут обладать другими когнитивными способностями, иначе решать проблемы. У них будет особое эмоциональное восприятие. Спустя некоторое время мы получим не просто другую нацию, а полноценный новый вид людей. С которым даже новое общее потомство завести не сможем из-за разницы в физиологии.
А если таких планет будет пять, десять? У них будут свои собственные культуры, языки, правительства. Своя картина мира и политические институты. Никакой единой Империи в таком случае и быть не может!
Как бороться с преступностью? В классической криминалистике существует интересный постулат: если у человека есть возможность совершить преступление и сделать это безнаказанно – он рано или поздно его совершит. А тут мы получаем идеальную возможность для расцвета преступности.
Даже если на Земле вынесут приговор, он будет добираться до новой планеты со скоростью света. В случае с Глизе 581 d – 20 световых лет.
И, наконец, самое опасное. При всех вышеназванных проблемах колонисты на разных планетах будут быстро терять доверие друг к другу. А без доверия первое, что начнут делать люди, – вооружать свои планеты. Причем многим придет в голову знаменитое правило «Лучшая защита – это нападение». Получим на ровном месте еще одну выматывающую войну.
Критерии планет, пригодных для колонизации
Задача человечества при колонизации – не просто прилететь и поставить базу, а создать полноценные условия для развития жизни. Важно провести терраформирование планеты. То есть изменить климат так, чтобы атмосфера, температура и экология смогли стать комфортными для жизни.
Для этого необходимо, чтобы планета удовлетворяла нескольким базовым критериям.
Гравитация. В идеале – примерно земная. В главе про возможную жизнь на планетах с высокой и низкой гравитацией мы рассмотрим подробнее вопрос, какое влияние оказывает сила притяжения на организм.
Однако экстремальные показатели можно отсечь сразу. Слишком маленькая гравитация не сможет удержать атмосферу. А одна из ключевых задач первых колонистов – создать самовоспроизводящуюся атмосферу, как на Земле. Поэтому основать полноценную колонию на маленьких планетах не получится.
Аналогично и на сверхмассивных планетах с высокой гравитацией. Нагрузки на организм тут будут такие, что здоровье быстро закончится.
Энергия звезды. Планета должна получать достаточно энергии от своей звезды. Иначе растения не смогут размножаться – им же нужна энергия для фотосинтеза. Также необходимо тепло для прогревания поверхности планеты.
Переизбыток, очевидно, тоже опасен, так как никакой защиты от радиации звезды не хватит, если она мощная, а планета находится совсем близко.
Твердая поверхность. Очевидно, что планеты типа газовых гигантов не подойдут для земных форм жизни.
Хотя и есть в теории проекты «плавающих» в атмосфере городов (так как в атмосферах планет часто более комфортное давление и температура, чем на поверхности), но это пока на грани научной фантастики.
Вода. Нужны запасы воды хотя бы в виде льда. Вода необходима для поддержания жизни и людям, и растениям, и животным ежедневно. Поэтому большинство планет Солнечной системы и множество экзопланет по этому критерию можно отсечь сразу.
Защита от радиации. Важно, чтобы у планеты были атмо-сфера и магнитное поле, которые защищают от опасного воздействия космических лучей.
Магнитное поле в принципе обязательно должно быть. Даже если вопрос с радиацией будет решен другим способом (например, атмосфера не пропускает космическое излучение), поле защитит атмосферу от потери водорода. Космические лучи будут тормозиться атмосферой, но выбивать из нее весь водород. И планета будет обезвожена.
Конечно, для нас идеальны планеты в «зоне Златовласки», но их спектр может быть гораздо шире. Ведь даже у холодных далеких планет могут быть пригодные для жизни условия. Например, под поверхностью.
Почему внутри холодных планет есть горячие океаны
Недавно один из читателей моего канала «Популярная наука» задал резонный вопрос: откуда на спутнике Сатурна Титане может быть вода в жидком виде? Это же далекий холодный объект. Температура у поверхности Титана составляет в среднем –180 ℃.
Однако ученые полагают, что под поверхностным слоем на Титане есть жидкая вода. Правда, очень соленая и сильно разбавленная аммиаком. И такая ситуация у многих удаленных планет.
Возьмем для примера Нептун, который еще называют «ледяным гигантом». У Нептуна под поверхностью, на глубине, есть горячий океан из плотной жидкости, которую называют водным аммиаком. При этом сам Нептун – очень холодная планета, температура на поверхности которого опускается ниже –200 ℃.
Нептун не исключение. Поверхность Земли обычно холодная, иногда намного ниже нуля, а ее ядро разогрето до 5400 ℃.
Ситуацию спасают горячие ядра планет и высокое давление внутри.
Поверхность Марса очень холодная, а его ядро имеет температуру 1600 ℃.
Юпитер находится далеко от Солнца. Температура нижнего слоя атмосферы, расположенного у поверхности, – 130 ℃, а облака в верхних слоях еще холоднее. Однако его ядро имеет температуру 24 000 ℃.
Перечислять можно до бесконечности, закономерность вы уже поняли.
За счет чего они не остывают? Ведь у них нет таких термо-ядерных реакций, как у звезд. А из жизненного опыта мы знаем, что если нет сильного источника тепла, а вокруг очень холодно, то предмет рано или поздно тоже замерзнет. Положите в морозилку любой горячий продукт – и он скоро остынет, достигнув температуры окружающей среды.
Кора каждой из планет – это изолирующий экран. Он сильно снижает потеряю тепла, как кора цитруса не дает раньше времени вывалиться мякоти.
Добавим сюда широкий слой мантии, который у многих планет занимает бóльшую часть объема. К примеру, земная мантия занимает около 80 % объема нашей планеты. И это еще один мощный защитный слой – как теплый свитер под курткой.
При этом тепло в недрах планет постоянно восстанавливается. Изначально ядра получились горячими из-за гравитационного сжатия пыли и газа на заре их образования.
Сейчас продолжается распад радиоактивных элементов внутри планет. Радиоактивный уран, торий и калий по-прежнему выделяют тепло во время реакций.
Важную роль играют и силы трения между слоями в недрах планеты. Поэтому ядра планет продолжают поддерживать энергию и немного разогреваться. А потери тепла в них минимальны за счет планетарной коры и атмосферы.
Это необходимый минимум. Теперь давайте посмотрим, какие планеты и насколько ему удовлетворяют.