Другие миры с научной точки зрения

Астроном, астрофизик, космолог и автор многочисленных книг, Карл Саган неустанно проповедовал то, что любил больше всего на свете, и ему нравилось быть в центре общественного внимания (иногда к досаде и даже к раздражению некоторых его коллег). Саган, согласно его собственным воспоминаниям, заинтересовался звездами еще в возрасте пяти лет, и восхищение перед звездами сочеталось в нем c преданностью строго научному методу, который заключается в том, чтобы сохранять объективность, подвергать все сомнению и искать доказательства различных гипотез. Он даже разработал «Детектор чепухи» — набор рекомендаций по выявлению абсурдных утверждений и разоблачению шарлатанов — и советовал пользоваться им во всех случаях. Саган активно занимался популяризацией науки в средствах массовой информации. В 1980х годах снялся в документальном сериале, заслужившем международное признание, в котором говорил о космосе, каким его представляли ученые в то время. Он также написал и выпустил более 20 книг, предназначенных для широкой публики. Вместе с тем он не забывал и о «профессиональной карьере» — работал преподавателем и занимался научной деятельностью, в основном, в Корнелльском университете. Возможно, ему очень повезло в том, что его карьера началась в то же время, когда и космическая программа НАСА; начиная с 1950-х годов его часто привлекали в качестве эксперта (даже когда он еще только готовился к защите докторской диссертации); он инструктировал астронавтов программы «Аполлон» и проводил эксперименты по управлению роботизированными космическими кораблями. Что касается теоретической деятельности, то он размышлял о температуре на Юпитере и Венере (позже его догадки подтвердились), о смене сезонов на Марсе, о наличии воды на Титане (спутнике Сатурна). Он также одним из первых серьезно задумался о воздействии человечества на климат Земли и (во время «холодной войны») о катастрофических последствиях ядерной зимы. Более всего, пожалуй, известны его работы по экзобиологии (изучению подходящих условий для возникновения жизни на других планетах) и по поиску внеземной разумной жизни. Он пропагандировал использование радиотелескопов для обнаружения сигналов искусственного происхождения. Следуя своим принципам, он подвергал серьезной критике сообщения о наблюдениях НЛО и встречах с пришельцами и к концу жизни пришел к мнению, что вероятность того, что Землю посещали разумные существа с других планет, крайне мала. Но это вовсе не значит, что их не существует.

Инопланетяне.

Чем больше мы узнаем об окружающей нас Вселенной, изучение которой началось еще тогда, когда люди считали Землю центром мироздания, тем больше мы понимаем, что в нашей Солнечной системе нет ничего необычного. Очередными вехами на этом пути стали недавнее открытие экзопланет и догадки о том, что похожие на Землю планеты встречаются довольно часто. Вполне может случиться и так, что жизнь — такая, какой мы ее знаем, основанная на соединениях распространенных атомов и молекул, — это тоже довольно частое явление во Вселенной. Но человечество пока не получило доказательств существования внеземной жизни, как в Солнечной системе, так и за ее пределами. Нет никаких доказательств и того, что существа, принадлежащие к иной форме жизни, посещали нашу планету. Исходя из этого простого факта можно сделать вывод, что высокоразвитые внеземные цивилизации, желающие установить контакт с другими цивилизациями, крайне редки, что парадоксально, ведь в космосе много «других Земель», а техническое развитие, как кажется, ускоряется по экспоненте. Одно из объяснений этого парадокса может заключаться в том, что высокоразвитые цивилизации имеют недолгий срок жизни. Трудно предсказать, как именно выглядят инопланетяне, если они вообще существуют. Обычно жизнь определяют как самоорганизующуюся систему, поддерживающую свое существование, реагирующую на внешнее окружение и эволюционирующую с каждым поколением. Как мы сейчас понимаем, легче всего это достигается на основе химических соединений с атомами углерода в жидкой воде, но вполне возможно, что наши представления о жизни ограниченны, потому что мы знакомы только с одной ее формой.

Экзопланеты.

О том, что вокруг многих звезд, точно так же, как и вокруг Солнца, вращаются свои планеты, люди строили догадки на протяжении нескольких веков, но существование дальних планет было научно подтверждено только в конце ХХ века. В 1995 году швейцарский астрофизик Мишель Мейор и его студент Дидье Келоз зафиксировали гравитационные возмущения объекта массой с Юпитер, обращающегося по орбите вокруг звезды 51 Пегаса. С тех пор астрономы обнаружили около тысячи экзопланет. Количество найденных планет, скорее всего, ограничивается только техническими возможностями телескопов. Некоторые из планет обращаются вокруг двойных звезд; другие не «привязаны» ни к одной звезде и свободно перемещаются в пространстве. Далекие планеты могут быть самыми разными: это и жаркие миры с расплавленной лавой на поверхности, и каменистые планеты-гиганты, масса которых в несколько десятков раз превышает массу Земли, и совершенно черные планеты, и планеты, полностью покрытые водой. Появилось даже новое направление в науке на стыке астрофизики, геофизики и биологии, занимающееся поисками планет, аналогичных Земле по своим физическим условиям. Обнаружить «другие Земли» крайне сложно. Нашу планету практически невозможно обнаружить при помощи космических зондов уже на границе Солнечной системы. Тем не менее астрономы изучают свойства этих планет по гравитационному воздействию, которое они оказывают на звезды, вокруг которых обращаются, или по уменьшению яркости звезд, когда перед ними проходят эти планеты.

Горячие Юпитеры.

Представьте себе, что Юпитер перенесли с его далекой орбиты совсем близко к Солнцу, даже ближе, чем орбита Меркурия, и теперь он находится в нескольких солнечных радиусах от поверхности Солнца. На таком небольшом расстоянии гигант совершал бы полный оборот вокруг Солнца за несколько земных дней. Мощная сила притяжения сплющила бы его и заставила вращаться вокруг своей оси синхронно с вращением по орбите, так что он всегда был бы повернут одной стороной к Солнцу, а другая оставалась бы во тьме. Энергия звезды разогревала бы его атмосферу до тысячи градусов, а сильные ветры распределяли бы эту энергию и по ночной стороне. В нашей Солнечной системе такой планеты нет, и астрономы долгое время считали, что такие планеты вообще не могут существовать, пока не открыли их возле других звезд. Планета HD 209458 b представляет собой как раз такой «горячий юпитер», и обнаружили ее благодаря транзиту, или прохождению перед звездой. Транзиты не только доказывают, что дальние планеты существуют на самом деле, но заодно и позволяют определить размеры планет по тому, насколько уменьшается яркость звезды во время этого явления. Когда планета проходит перед звездой, астрономы могут определить не только ее размеры, но и состав ее атмосферы. Часть света звезды проходит через атмосферу планеты, которая оставляет в нем свой спектроскопический отпечаток. С помощью спектрометра можно узнать, какие молекулы содержатся в атмосфере планеты, и таким образом получить представление о ее составе.

Супер-земли и Планеты-океаны.

Из всех планет, что движутся по орбитам вокруг Солнца, ни одна по своим размерам не стоит между размерами Земли и Нептуна. Но поскольку астрономы умеют определять размеры планет, вращающихся вокруг других звезд, по уменьшению их яркости во время транзита, мы знаем, что таких планет в нашей Галактике очень много. При этом следует иметь в виду, что эти планеты называют «супер-землями», только исходя из их величины; в остальных отношениях они могут вовсе не походить на нашу планету. Одна из таких экзопланет — Кеплер 10 b, которая настолько плотнее Земли, что, предположительно, состоит из расплавленного камня и железа. Плотность же экзопланеты CJ 1214 b, напротив, меньше плотности Земли, и она, возможно, состоит из горячего водяного пара, смешанного с другими газами, — это водный мир, или планета-океан. Кеплер 10 b и CJ 1214 b обе находятся близко от своих звезд, и температура на них высока, но другие супер-земли, расположенные на более удаленных орбитах, могут иметь твердую кору, плотную водородную атмосферу, передвигающиеся континенты, подобно земным, или же полностью быть покрытыми океанами глубиной в несколько сотен километров. Если супер-земля становится слишком большой на ранней стадии своего образования, то может начаться процесс, называемый аккрецией, когда планета притягивает к себе газ из протопланетного диска и превращается в газовый гигант. Предполагается, что в плотной газовой оболочке такой планеты вряд ли возникнет жизнь. Какой наибольший размер должна иметь планета, чтобы на ней смогла зародиться жизнь, — вот один из самых частых вопросов, который задают себе исследователи экзопланет.

В поисках другой земли.

Последние технологические достижения позволили астрономам находить планеты размером с Землю, вращающиеся по орбитам вокруг звезд, но мы до сих пор не знаем, насколько часто они встречаются во Вселенной и сколько из них могут поддерживать жизнь. Это крайне малые и удаленные объекты, представляющие собой, по сути, крохотные каменистые шарики рядом с огромными огненными шарами, масса которых в миллион раз больше, но которые даже на сделанных самыми мощными телескопами снимках выглядят как крохотные точки. Тем не менее такие планеты можно находить с помощью двух методов. Динамический метод заключается в обнаружении отклонений в движении звезды, на которую влияет притяжение планеты, или в обнаружении колебаний яркости звезды, вызываемых тем, что перед ней периодически проходит планета, обращающаяся вокруг этой звезды по орбите. Метод прямого наблюдения заключается в том, чтобы блокировать свет звезды, который мешает наблюдать за ее окрестностями, после чего можно будет обнаружить крайне слабые источники отраженного света поблизости от этой звезды. Альфа Центавра — ближайшая к Земле звездная система, и к 2020 году мы, скорее всего, узнаем, есть ли в ней планета, похожая на Землю. Следующим шагом будет послать в эту систему космический аппарат, который может сделать снимки с большим разрешением. Такой грандиозный проект, пожалуй, потребует объединения усилий международных организаций и нескольких поколений ученых, и, прежде чем аппарат достигнет Альфы Центавра, пройдет много времени. Но для человечества это будет поистине уникальный опыт.

Жизнь на других планетах.

Поиски жизни на других планетах начались в конце девятнадцатого века, когда наблюдатели обнаружили на Марсе «каналы»; позже оказалось, что это оптическая иллюзия, возникавшая из-за несовершенства инструментов того времени. В 1970х годах космический аппарат «Викинг» провел ряд биологических экспериментов на поверхности Марса, но не обнаружил никаких следов жизни. Несмотря на то что за последние полвека было много сообщений о том, что Землю посещали неопознанные летающие объекты (НЛО), единственное имеющееся у нас четкое изображение летающего блюдца — это фотография перелетного модуля марсохода «Кьюриосити», отправленного НАСА к Марсу в 2011—2012 годах. Его задача заключается в том, чтобы определить, пригодны ли условия на этой планете для существования жизни и существовала ли она там когда-нибудь вообще. Астрономы также не исключают возможности того, что жизнь можно обнаружить и на других объектах Солнечной системы, таких как спутник Юпитера Европа. Но гораздо больше надежд они возлагают на «другие земли», обращающиеся вокруг далеких звезд. Поиски внеземных цивилизаций заключаются в том, чтобы обнаружить следы высокоразвитых технологичных цивилизаций или отправить сообщения, которые могут принять такие цивилизации. С помощью больших радиотелескопов астрономы пытаются уловить сигналы, которые можно было бы принять за послания разумных существ с других планет, но пока что таких сигналов обнаружено не было.

Категории: