Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Уоллер Уильям

Большую часть поисков мы вели на планетах и спутниках, где вода может находиться в жидкой форме и где могут удерживаться химические вещества на основе углерода. Жидкая вода — главный растворитель во всех биохимических процессах, происходящих на Земле. Однако играть подобную роль в мирах, где температура намного выше или ниже земной, могли бы и другие жидкие растворители. Показательный пример — поверхность Титана, спутника Сатурна: в его атмосфере, насыщенной азотом, были обнаружены «моря» метана и этана — и все это при умопомрачительной температуре в –179 °C. Какие химические метаморфозы могли бы (медленно) происходить в этой сюрреалистической обстановке?

Химические процессы, основанные на углероде, составляют всю органическую химию, которая, в свою очередь,

представляет собой фундамент жизни на Земле. Но даже хотя углерод — и главный солист в ансамбле, другие элементы из его группы в периодической таблице Менделеева (кремний, германий и другие) при определенных обстоятельствах вполне могут взять на себя эту роль. Итак, мы даже не знаем, на какие химические сигналы обращать внимание при проведении спектроскопических исследований экзопланет. Сейчас лучшая идея, к которой мы смогли прийти — это поиск в планетарных атмосферах всего, что укажет на присутствие молекул метана, озона и кислорода. В частности, свободный двухатомный кислород (O₂) обладает высокой реакционной способностью, и если мы обнаружим его, то он может стать свидетельством биохимических процессов, активно пополняющих запасы кислорода в атмосфере — таких, как фотосинтез. Наличие озона (O₃) тоже могло бы указать на свободный двухатомный кислород. Ему свойственны яркие линии поглощения в инфракрасной части электромагнитного спектра, поэтому астрономы так хотят найти его с помощью огромных телескопов новейшего поколения.

А какие формы жизни могли бы населять этот мир? Являются ли автономные клетки обязательным условием для обмена веществом и энергией с окружающей средой? И как эта среда (включая ее гравитационные, тепловые, магнитные и электрические свойства) ограничит формы жизни, населяющие иные миры? Должна ли жизнь, возникнув, всегда эволюционировать в сторону усложнения? Так было на Земле, но, возможно, в других мирах этот путь не был столь предопределенным.

Как показывают эти вопросы, поиск внеземной жизни с открытыми глазами — сложнейшее дело. И все же космохимики, астробиологи и специалисты междисциплинарных областей всерьез взялись за решение этой грандиозной задачи. Постоянно растущая группа из примерно 4000 экзопланет, которые вращаются вокруг бесчисленного множества звезд, побудила их продолжить поиски с новыми силами. Для нас, землян, поиск только начался.

Завершающий пассаж

Всесторонний обзор биологической эволюции на Земле выходит за рамки данного путеводителя для начинающих. Однако цель этой книги — подчеркнуть реальные узы, соединяющие нас с большим космосом. Мы все разделяем богатое космическое достояние, сделавшее нас теми, кто мы есть, и путь к этому был долгим — 13,8 млрд лет назад возникла вся материя; около 12 млрд лет назад образовался Млечный Путь; 4,6 млрд лет назад сформировались Солнце и Солнечная система; 3,5 млрд лет назад на Земле появилась микробная форма жизни; 500 млн лет назад эволюционировали сложные жизненные формы; 300 млн лет назад жизнь вышла из моря на сушу; 240 млн лет назад на планете воцарились динозавры; 66 млн лет назад их эра закончилась, а всего несколько миллионов лет назад наступил расцвет гоминид.

Мы состоим из звездного вещества и так же связаны с космосом, как и породившая нас Галактика. Тем не менее многие ключевые вопросы остаются нерешенными. Вот мой топ-10:

1. Как различные субатомные частицы, из которых состоит вся материя, приобрели свои четко определенные массы, заряды и спиновые состояния в течение секунды после Большого взрыва? Стал ли этот «бродячий цирк» элементарных частиц удачным стечением обстоятельств — или был предопределен заранее?

2. Что характерно для темной материи, кроме невероятной отчужденности ее гипотетических частиц? Когда мы вообще получим прямые доказательства ее существования?

3. Является ли темная энергия необходимым и господствующим компонентом космоса — или это просто плод фантазий астрономов?

4.

Как галактики смогли принять свой облик так скоро после Большого взрыва? Только представьте: всего за несколько сотен миллионов лет аморфная космическая плазма с избыточной плотностью в 1 часть на 100 000 сгустилась под воздействием гравитации в гигантские вращающиеся галактики, состоящие из звезд и планет. Разве это не кажется невероятно сложной задачей?

5. Что происходит внутри горизонтов событий черных дыр? И что они собой представляют? Порталы в иные пространства-времена? Или это просто компактные материальные миазмы, навсегда скрытые от любых наблюдателей своей огромной гравитацией?

6. Из какого звездообразующего облака сформировались Солнце и Солнечная система? Какие еще звездные и планетные системы в Млечном Пути произошли из той же туманности, что и наша?

7. Когда, где и как именно мы найдем первые прямые доказательства существования микробной формы жизни за пределами Земли?

8. Когда, где и как именно мы найдем первые прямые доказательства существования сложной формы жизни за пределами Земли?

9. Когда, где и как именно мы найдем первые прямые доказательства существования разумной, технологически-коммуникативной формы жизни за пределами Земли?

10. Пока мы ждем открытия разумных форм жизни, каким будет наилучший способ общения с ними — и стоит ли нам стремиться к этому общению?

И даже если на время забыть о возможном существовании других вселенных, эти вопросы подчеркивают, как много мы еще не знаем о нашем космосе — и о нашем месте в нем. Мы только выходим на галактическую сцену, наши технологии еще развиваются, и нам потребуется гораздо больше времени и согласованных усилий, чтобы ответить на эти очень важные вопросы. А тем временем наше существование в качестве части земной биосферы стало опасно неустойчивым. Не отравим ли мы экосистемы, на которые полагаемся, постоянно загрязняя окружающую среду? Будут ли парниковые газы, которые мы непрестанно производим, нагревать нашу атмосферу и океаны, не давая им восстановиться? Совладаем ли мы с угрозой перенаселения, мирового голода, пандемии? Или наше ядерное оружие уничтожит нас раньше? Эти экзистенциальные угрозы страшат нас до глубины души. Впрочем, я сохраняю оптимизм и думаю, что мы справимся и примем необходимые меры для решения проблем. Главное, чтобы нам хватило времени. Насколько все должно стать плохо, прежде чем мы наконец сделаем шаг вперед? Мы ведь только начали воспринимать себя как вероятных граждан космоса, и нам есть что терять — но мы можем приобрести еще больше.

Мы уже 60 лет отправляем в космос машины и людей, и перед нами, как никогда прежде, открыта дорога к различным мирам Солнечной системы. Пока вы читаете этот абзац, создаются ракетные технологии, способные доставить нас на Марс и за его пределы. Мечты и грезы о посещении ближайших звездных и экзопланетных систем при помощи роботизированной техники превратились в достойно финансируемые программы с подробными планами и графиками работ. Тем временем наши телескопы и радиоаппараты непрестанно ищут ясный сигнал от технологически развитых форм жизни. Эти усилия еще не дали воспроизводимых результатов, но они заслуживают постоянной поддержки общества. И именно тем, кто предпринимает их день ото дня, я скажу: carpe posterum — живи будущим!

Рекомендуемая литература и ресурсы

Источники общего характера

Astronomy, C. J. Peterson, CliffsQuickReview, IDG Books Worldwide (2000). Краткий аналог настоящего издания.

Astronomy, A. Fraknoi, D. Morrison, S. C. Wolf et al. (2016). Бесплатный онлайн-учебник для колледжа: openstax.org/details/books/astronomy. Также доступен в печатном виде.

Astronomy Notes, N. Strobel (2001). Менее броский, но достойный бесплатный онлайн-курс для колледжей: www.astronomynotes.com. Первый в своем роде.