Но спектральный анализ показывает, что земная среда для развития жизни весьма благоприятна. В земной атмосфере находят кислород, водяные пары, углекислый газ. Температура мягкая. Из всего этого делают вывод, что сезонные изменения окраски должны быть связаны с жизнедеятельностью растений.
Тогда начинают искать доказательства наличия разумной жизни - и, без сомнения, вскоре находят. Даже если ее не удается обнаружить визуально, засекают радиоволны, доказывающие, что на земле есть разумная цивилизация. Ведь известно, что земные радио- и телепередачи на самых разных частотах в миллионы раз увеличили "радиоблеск" земли, и современные астрономы не могут этого не заметить.
Таким образом, следы примитивной жизни об- j наружить нелегко, но не требуется много вре- - мени, чтобы открыть столь развитую цивилиза- , цию, как наша. 1
Если так, мы можем раз и навсегда считать ус- : тановленым, что в Солнечной системе нет цивилизации, подобной нашей и достигшей сравнимого с нами уровня развития. Ведь если бы она существовала, ее радиопередачи сами собой извес- ^ тили бы нас об этом. i
Итак, следует бросить попытки искать разумную жизнь в пределах Солнечной системы и выйти за них. Значит ли это, что нас не интересует программа исследования Солнечной системы в течение десяти ближайших лет?
Конечно, нет! Ведь она предоставит астрономам новые данные, необходимые, чтобы больше узнать о Вселенной, лучше понимать ее механизмы, позволить войти в контакт с иными цивилизациями,
Человек опять полетит на Луну и установит там настоящие лаборатории. В 1971 году он облетит вокруг Марса и получит возможность прямо наблюдать его. В 1972 выведет на околоземную орбиту постоянную станцию. В 1973 отправит зонд к Меркурию и Юпитеру, а также высадит управляемое устройство на Марс. В 1974 к Юпитеру отправится еще один зонд. Затем последуют новые запуски и наконец в 1^79 году, пользуясь "парадом планет" - соединением нескольких планет на одной линии, американцы отправят станции первым запуском к Юпитеру, Сатурну и Плутону, а вторым - к Юпитеру, Урану и Нептуну.
В 1981 году пробьет час истины для Марса: человек впервые попытается высадиться на эту планету. Вскоре после этого мы узнаем, есть ли или были ли на Марсе зародыши жизни.
ложительный ответ послужит доказательством возможности внеземной жизни. Наша надежда когда-нибудь открыть более развитую ее форму обретет крылья*.
А если ответ будет отрицательным - мы огорчимся, но не оставим наших попыток, нашего стремления познать тайну. Ведь мы теперь точно знаем, что Солнечная система не одна во Вселенной.
* Исследования Луны довольно активно продолжались до 1976 года, после чего прекратились, вероятно, из-за практической бесполезности. К Марсу человек пока не направлялся и планы эти по разным причинам постоянно вновь откладываются, В 1997 году на планете высадился американский марсоход. На 2003 год запланировано создание сети специальных станций на Марсе. Запуски зондов для исследования далеких планет произошли по плану. Особенно успешно работает аппарат "Вояджер-2", ныне находящийся на пути от Нептуна к орбите Плутона. Прим. пер.
Документ 4 МНОЖЕСТВО ИНЫХ ЗЕМЕЛЬ
ПРОИСХОЖДЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Итак, ближнее околоземье нас разочаровало: оно, видимо, необитаемо. Но прежде чем пуститься на поиски жизни дальше в окрестности Солнца, а то и еще дальше - к окраинам Вселенной, необходимо ответить на один серьезный вопрос: каково происхождение небесных тел, которые мы рассмотрели и которые после целых веков наблюдений и исследований по-прежнему столь загадочны? Как появились эти светила, с головокружительной скоростью несущиеся вокруг Солнца? Одним словом, откуда взялась эта удивительная "система", в которую мы входим? Каково было ее начало? Как она формировалась в течение тысячелетий? Что это: какая-то случайность в мироздании или результат обычного, весьма распространенного в мире процесса?
Множество теорий, предложенных для объяснения происхождения Солнечной системы, могут быть разделены на две основные группы: "катастрофические" теории, которые приписывают появление планет и астероидов каким-то экстраординарным событиям, и "естественные" теории, объясняющие, что их происхождение - нормальное явление в жизни звезды.
"Катастрофические" теории были выдвинуты первыми. В 1745 году Бюффон предположил, что планеты образовались из частиц материи,
рянной Солнцем в результате столкновения с другим небесным телом. Но, поскольку он предположил, что это была комета, его теория вскоре рухнула: ведь кометы весьма невелики, их размеры не превышают нескольких километров. Такое столкновение - событие незначительное даже по земным масштабам. Так, когда 30 июня 1908 года небесное тело таких размеров столкнулось с Землей в районе Красноярска в Сибири, взрыв ощущался всего лишь в радиусе 1000 километров от этого места. Правда, вокруг на площади около ста квадратных километров был уничтожен лес и наблюдатели видели столб огня высотой до двадцати километров. Но что это значит в масштабах планеты?
Другие ученые - Джеффрис, Литтлтон, Аррениус - предположили столкновение Солнца непосредственно с другой звездой. Но эта теория не согласуется с основными характеристиками Солнечной системы, а именно:
1. Плоскости планетных орбит, за исключением Плутона и астероидов, весьма слабо наклонены относительно плоскости всей системы.
2. Направление вращения планет и их спутников во всей Солнечной системе, как правило, одинаково.
3. Орбиты планет почти круглые, а раположение планет в пространстве подчиняется правилу Воде, которое будет рассмотрено далее.
Вот почему другие астрономы, а именно Моултон и Джине, выдвинули более "изящную" теорию. Они считали, что имело место не столкновение, а "полустолкновение" светил: другая звезда проходила поблизости от Солнца, но не столкнулась с ним непосредственно. Вследствие взаимного притяжения траектории обеих звезд выгнулись по гиперболе. Таким образом, они соприкоснулись (по космическим меркам), а затем
отскочили друг от друга. При этом звезда-"возмутительница" оторвала от Солнца несколько : клочков материи. Когда она удалилась, эта мате- рия набрала достаточную скорость, чтобы начать ^ вращение вокруг Солнца, а затем сконденсировалась в "капли"-планеты.
Много лет назад эта теория имела немало сторонников. И в самом деле, она удовлетворительно объясняет две первые особенности Сол- - нечной системы, но не третью - регулярное распределение планет внутри системы. Думали также, что подтверждение теории Моултона - Джинса станет доказательством того, что Солнечная система - единичное явление во Вселенной. Предположив, что некогда, во времена, близкие к началу Вселенной, звезды были расположены теснее, чем теперь, следовательно, могли встречаться, можно сделать вывод: планетные системы если не исключение, то, по крайней мере, большая
Но "естественные" теории лучше объясняют все особенности Солнечной системы, и у них больше сторонников среди космологов. Всякие "Занимательные физики" конца прошлого века любили описывать "опыт Плато": вращение капли масла, взвешенной в жидкости. Центробежная сила сплющивала каплю и отрывала от нее капельки-"планеты". Но это слишком красиво, чтобы быть правдой...
Кант в 1755 году, а за ним Лаплас в 1796 первыми выдвинули гипотезу о существовании рассеянной в пространстве первоначальной материи, образующей "первичные туманности" из газа и пыли. Из их сгущения рождаются звезды, в том числе и Солнце. Оно, вращаясь, приобретает форму диска, который постепенно растягивается. От него отламываются внешние кольца. Частицы этих колец, сжимаясь и охлаждаясь, образуют планеты.
С течением времени эта теория сильно видоизменилась. В 1943 году немецкий ученый К. фон Вейцзеккер внес в нее последние усовершенствования и нашел самое удовлетворительное объяснение строению системы.
По Вейцзеккеру, Солнце находится в центре газовой оболочки, вращающейся вокруг перпендикулярной к ее плоскости оси. Масса этой оболочки в десять раз меньше солнечной; она нестабильна и стремится рассеяться в пространстве. Легкие газы - гелий и водород действительно улетучиваются: этим объясняется то, что планеты их не сохранили. Поскольку эти газы составляют не менее 99% солнечной массы, от газовой оболочки сохранилось не более одной сотой того, что она составляла первоначально. Этим же объясняется то, что общая масса всех планет составляет менее одной тысячной солнечной массы.
Главное - эта теория позволяет понять, почему расстояния от планет до Солнца подчиняются точной закономерности. Этот закон, который долго считали чисто эмпирическим, был выведен тремя немецкими учеными: Вольфом, Тициусом и Воде.
В 1778 году Боде оформил догадки своих предшественников. Он взял за основу геометрическую прогрессию: 0; 3; 6; 12; 24; 48; 96; 192... Прибавил к каждому числу 4, результат разделил на 10 и получил новый ряд: 0,4; 0,7; 1,0; 1,6; 2,8; 5,2; 10,0 и т.д., соответствующий расстоянию от Солнца до планет, если принять расстояние между Солнцем и Землей за единицу. Правда, не существовало планеты, соответствующей числу 2,8. Но правило Боде получило блестящее подтверждение, когда Пиацци совершенно случайно от^ крыл Цереру как раз там, где не хватало планеты! Этот закон также позволил Леверье обнаружить- Нептун. Закон, видимо, сохраняет силу,
несмотря на исключение в виде Плутона, который, как мы уже говорили, возможно, не является "настоящей" планетой. Подтверждается закон и тем, что он годится и для ближайших спутников больших планет Юпитера, Сатурна и Урана.
По Вейцзеккеру, газовая оболочка, вращающаяся вокруг Солнца, движется не единой массой, а вихревыми движениями, распределенными по концентрическим кольцам вокруг Солнца и ограниченными соседними вихрями. Предположив, что на каждом кольце находится по пять таких вихрей (именно в таком случае они имеют допустимую конфигурацию), мы получим радиусы колец, почти соответствующие прогрессии Воде.
Гипотеза Вейцзеккера - не догма. Она может быть улучшена, и .многие исследователи вносили в нее значительные уточнения, например с учетом магнитных полей. Постепенно, кажется, они подошли к весьма удовлетворительным результатам. Разумеется, с помощью этой теории можно объяснить и то, почему формы орбит приближены к окружности, почему они расположены в одной плоскости и почему, за некоторыми исключениями, имеют одно направление вращения.
Недавние работы показали, что если вращающийся диск возникает в результате сжатия газа и пыли в произвольное число "протопланет", то их орбиты эволюционируют - в сответствии справилом Боде - просто в силу взаимного при-j тяжения. Таким образом, вейцзеккеровские "вих-' ри" оказываются излишними, i
Итак, "естественные" теории, объясняющие^ возникновение Солнечной системы, опираются на все более солидные аргументы, а это имеет фундаментальное значение при исследовании проблемы внеземной жизни.
ОБРАЗОВАНИЕ ПЛАНЕТЫ - ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЭТАП В ЖИЗНИ ЗВЕЗДЫ
Есть много разных аргументов в защиту гипотезы о существовании иных планетных систем.
Известно, например, что одной из характерных особенностей Солнечной системы является распределение ее углового момента*. Медленное - за двадцать пять земных суток - вращение Солнца вокруг своей оси и быстрое обращение планет на большом расстоянии вокруг него создает впечатление, что планеты унесли большую часть вращения Солнца с собой. Математическим языком говорят, что на планеты приходится 98% момента количества движения Солнечной системы: из них на один гигант Юпитер 60%, а на Солнце - 99,9% ее массы.
И вот недавно случилось чрезвычайно важное событие. Стало возможным измерить скорость вращения звезд вокруг своей оси и тем прямо доказать существование планет при них.
Не будем утомлять читателя техническими подробностями, лишь вкратце опишем метод, применяемый астрономами для этих вычислений. Ведь наши рассуждения о внеземной жизни в значительной мере основаны на том, что во Вселенной есть много планетных систем, подобных нашей. Без этих научных доказательств не было бы и этой книги.
* Если какое-либо тело совершает вокруг своей оси п оборотов в секунду, величина w=2Kn называется угловой скоростью, а момент количества движения выражается как L, L=mfr"dm или, если ввести момент инерции тела 1 по отношению к оси вращения, L = 1 (о. Угловой момент любой системы обладает важным свойством оставаться постоянным в отсутствие внешних воздействий. Момент количества движения планет зависит отчасти от их вращения вокруг своей оси, но главным образом от движения вокруг Солнца.
Скорость вращения звезд измеряется с помощью спектрального анализа. Спектральные линии, наблюдаемые на звездах, смещаются в сторону красной или фиолетовой части спектра, в зависимости от движения звезды по отношению к нам. Если она удаляется, линии смещаются к красному, если приближается - к фиолетовому. Это эффект ДоплераФизо, который легко наблюдать, когда рядом с нами гудит проезжающий мимо автомобиль. Сначала гудок кажется выше, чем на самом деле (фиолетовое смещение), потом - ниже (красное смещение).
Когда звезда вращается вокруг своей оси, один край ее видимого диска приближается к нам, другой удаляется. В результате спектральная линия расширяется, и мера этого расширения указывает на искомую скорость вращения.
Таким образом установили, что хотя и есть звезды, вращающиеся весьма быстро - порядка 500 км/сек, однако большинство вращаются относительно медленно - 10 км/сек и менее.
Известно, что звезды в зависимости от температуры делятся на несколько спектральных классов (см. Дело 2, документ 1, с. 78). И вот выясняется, что "горячие" звезды типа О и В вращаются быстро, а "холодные" звезды - гораздо медленнее. 22% звезд типа А, 55% звезд типа F и почти все звезды типов G, К и М имеют скорость вращения меньше 50 км/сек. Это указывает на то, что в ходе эволюции, причем, несомненно, на ранней стадии, эти звезды растеряли большую часть своего углового момента. Самое вероятное объяснив этому явлению выбросив часть своей материи, они образовали планетные системы.
Чтобы проиллюстрировать этот тезис, достаточно предположить, что было бы, если бы все планеты Солнечной системы вновь слились с Солнцем. Дававайте произведем некоторые расчеты. Поскольку момент количества движения замкнутой системы
величина постоянная, скорость вращения должна увеличиться, чтобы компенсировать уменьшение радиуса. В результате скорость вращения Солнца приблизилась бык 100 км/сек. Именно такую скорость оно, видимо, и должно было иметь в "молодости".
Итак, образование планетной системы - естественная и нормальная стадия эволюции звезды. Но 67% всех звезд нашей Галактики - как и наше Солнце, старые "холодные" звезды, относящиеся к категории F и последующим. Есть все основания думать, что они уже достигли той стадии эволюции, когда появляются планетные системы. Вот первое доказательство обилия планет во Вселенной.
Однако недостаточно только знать о существовании планет, астрономам хотелось бы. увидеть их, так сказать, "своими глазами". К сожалению, даже самые совершенные современные инструменты не позволяют непосредственно наблюдать за такими небесным телами - их свет слишком слаб и теряется в неизмеримо более сильном свете звезд.
Но существуют методы косвенного наблюдения, которые дают возможность обнаружить другие планеты.
Так, можно наблюдать потемнение звезды, когда перед ней проходит планета. Правда, это возможно лишь в том редком случае, когда наблюдатель находится в одной плоскости с планетной орбитой. К тому же потемнение слишком слабо, чтобы его можно было заметить с Земли; всего около одной сотой звездной величины*. Но из обсерваторий на Луне или на орбитальных станциях, где отсутствует влияние земной атмосферы,
* В звездных величинах измеряется видимый блеск звезды. Еще в античные времена звезды были довольно произвольным образом разделены на шесть величин. Это понятие было уточнено, когда вывели математическое соотношение между величиной звезды m и получаемой нами от нее световой' энергией Е: m == С -2,5 log Е.
это можно будет сделать. А значит, в будущем появится возможность обнаружить и даже вычислить движение планет даже вокруг слабых (т. е. сильно удаленных) звезд.
Существует и другой метод обнаружения планет, который успешно применяется. Он достаточно прост, его можно проиллюстрировать ярким примером.
Обычно говорят, что Земля вращается вокруг Солнца. Но это не так: Земля вращается вокруг некоторого центра тяжести, который не совпадает с центром Солнца. Почему? Представьте: отец кружит вокруг себя на вытянутых руках ребенка, тот отклоняется, противодействуя центробежной силе, и описывает небольшой дополнительный круг вокруг собственной оси. Так же и Солнце, притягиваемое своими планетами, особенно Юпитером, масса которого довольно значительна, описывает дополнительный круг радиусом в 700 тысяч километров. Оно совершает этот путь за двенадцать земных лет, или один юпитерианский. Астрономы на Проксиме Центавра могли бы рассчитать эту аномалию движения Солнца и вычислить существование Юпитера, даже не наблюдая его.
По отношению к звездам это рассуждение уже не раз использовалось. В 1844 году Бессель заинтересовался неправильностями движения Сириуса и предположил, что по соседству с ним должно находиться крупное небесное тело. В 1851 Х. году Петерс на основании отклонений Сириуса ">
Постоянная С означает, что самые яркие звезды при наблюдении невооруженным глазом имеют величину, равную нулю. На самом деле величины некоторых светил отрицательны. Величина Венеры равна ~4,3, так что она ясно видна даже днем. Положительная величина соответствует уменьшению видимого блеска: одна единица величины соответствует уменьшению блеска в два с половиной раза. Одна сотая величины соответствует уменьшению блеска менее чем на 1%.
рассчитал теоретическую траекторию этого светила, а в 1862 году Альван Кларк обнаружил его почти в расчетном месте. Тридцать лет спустя тот же метод позволил Шеберле найти карликового спутника Прокиона.
Однако искать таким способом планеты все же непросто, а главное долго. Хотя известно, что астрономия - наука не для торопливых. Ее прогресс основан на методическом накоплении наблюдений и расчетов в течение долгих десятилетий, а то и столетий. Сколько астрономов так и не увидели плодов своих трудов!
Сейчас мы можем производить расчеты лишь для самых близких звезд, но уже знаем среди них шестнадцать, у которых есть невидимые спутники. По крайней мере, в пяти случаях эти спутники, несомненно, планеты, поскольку их массы слишком малы для звездных.
Пять звезд, имеющих планеты: Лаланд 21 185, 61-я Лебедя, Эта Кассиопеи, Крюгер 60 и звезда Барнарда. Удалось даже рассчитать, что вокруг звезды Барнарда вращается планета с массой 1,6 массы Юпитера, совершающая за двадцать четыре года оборот по орбите со средним радиусом 4,4 астрономической единицы. То есть эта планета очень похожа на Юпитер.
Может показаться, что планет за пределами Солнечной системы нашли мало. Это' не так: ведь и звезд изучено немного. Наоборот: уже ясно, что доля звезд, имеющих планеты или планетные системы, весьма велика: ведь из четырех самых близких к Земле звезд ими наверняка обладают три - Солнце, звезда Барнарда и Лаланд 21 185*.
* Совсем недавно обнаружено периодическое изменениечастоты пульсаров-звезд особого рода, о которых пойдет речь далее (Дело 3, документ 4, с. 199). В этом видят доказательство существования планет вокруг них.
Кто-то из астрономов даже пошутил: "Обнаружить планеты вокруг звезды так же вероятно, как цыплят вокруг наседки". И он, несомненно, прав. Это подтверждают и "некатастрофические" космогонические теории. Если (теперь это кажется все более вероятным) эти теории близки к истине, можно предположить, что планеты рождаются не поодиночке, а группами. Иначе говоря, звезда не "рожает" только одну планету за раз, но в определенный момент эволюции порождает целую планетную систему, управляемую определенными законами. Некоторые из этих законов известны, другие еще предстоит установить. Кроме того, можно считать, что это бывает довольно часто.
Если нам удалось обнаружить около ближайших к Земле звезд лишь гигантские планеты типа Юпитера, на которых, вероятно, не может быть жизни, то это не значит, что других планет там нет, - просто их масса недостаточно велика. Однако есть все основания полагать, что они входят в системы типа Солнечной, в которых существуют и планеты, подобные Земле, TQ есть размеры, свойства, расстояния до звезд и прочие характеристики совпадают, а значит, они благприятны для жизни.
Если оценить "население" нашей Галактики в сто миллиардов звезд и принять, что половина из них - двойные, тройные и т.д., то останется еще пятьдесят миллиардов простых звезд. Тогда число планетных систем в одной-единственной галактике можно без всякого преувеличения оценить в несколько миллиардов. Конечно, многие из этих планет "безнадежны". На одних слишком жарко, потому что они чересчур близки к своим солнцам; другие замерзли; третьи просто представляют собой сгустки газов. Но сколько еще останется планет, похожих на Землю! В нашей Галактике, несомненно, десятки миллионов.
Во всей Вселенной - миллиарды. И это все аргументы в пользу гипотезы, отвергающей антро-.
поцентризм.
Для ясности изложения мы сразу исключили из рассмотрения звезды, сгруппированные в "архипелаги": двойные, тройные и даже шестерные, как Тэта Ориона. И сделали это потому, что люди привыкли к почти кругообразной орбите Земли вокруг единственного Солнца, и представить себе нечто другое им трудно. На самом деле вполне можно вообразить и сильно вытянутые эллиптические орбиты, хотя "естественное" образование планет на них маловероятно. Но и на таких орбитах жизнь существовать может, потому что температура на них меняется весьма медленно по сравнению с расстоянием: просто разница между временами года будет очень резкой. Стабильные орбиты могут существовать даже вокруг очень близких между собой двойных звезд. Несомненно, такие двойные солнца выглядят очень интересно, потому что приливный эффект, вызванный их взаимным притяжением, должен делать их форму, а также блеск и цвет сильно изменчивыми.
У более отдаленных друг от друга двойных звезд планета может обращаться вокруг одной из них, причем "другое солнце" будет видно на ее небе гораздо более слабо, но все же ярче полной луны.
Наконец, для систем из нескольких звезд ничто не мешает рассматривать планетные орбиты в виде восьмерки или еще более сложной формы. В книге "Дети Икара" Артур Кларк, никогда не страдавший от недостатка воображения, описывает нам, каковы могут быть эти поразительные планеты. "Вот еще один мир... Здесь никогда не поймут значения слов "день", "ночь", "год", "время года"... Его небосвод бороздят шесть разноцветных солнц, так что ночи на планете не
бывает: меняется только цвет солнечных лучей. Под хаотическими толчками противодействующих полей тяжести планета описывает крюки и выкрюки невероятно сложной орбиты и никогда не проходит дважды по одному пути... "Расположение этих шести светил на небосклоне никогда не повторится до конца времен". Кларк представляет, что и в этом странном мире существует жизнь. "Хотя планету опаляло то солнечным огнем, то холодом межзвездных пространств, на ней жили разумные существа. Чтобы додумать хоть одну мысль до конца, им требовались тысячи лет. Ну и что? Их мир был еще молод: перед ними простиралась вечность..."
Возможности Природы бесконечны. И уже не кажется безумной мысль, что около других звезд есть бесчисленное множество планет, подобных. земному шару. Сегодня никакие научные теории не могут препятствовать ни фантастическим мечтаниям Кларка; ни гипотезам некоторых ученых о том, что мы не одни во Вселенной, что наша Земля - не единственная "привилегированная" планета...
Дело второе ЖИЗНЬ КАК ЯВЛЕНИЕ
На мой взгляд, мы сами - компьютеры, порожденные Вселенским разумом в результате долгого процесса биологической эволюции, и, устанавливая компьютеры в своих лабораториях, мы просто становимся посредниками Вселенной.
Фред Хойл
Документ I ЖИЗНЬ КАК ХИМИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ
ТЕМПЕРАТУРА И ПЛОТНОСТЬ
Уильям Гершель - выдающийся ученый, открывший планету Уран, - думал, что Солнце населено. Он считал, что солнечные пятна - это те части солнечного шара, которые мы можем видеть непосредственно, а все остальное скрыто за огненными облаками. Через "дыры" в этих облаках, полагал он, жители Солнца могут наблюдать за небосводом... Ньютон тоже верил в жизнь на Солнце. А в 1904 году Мельес в фильме "Путешествие через невозможное" придумал замороженные вагоны, чтобы отправить в них на Солнце своих героев.
На самом деле Солнце настолько горячо, что жизнь там существовать не может. Его температура на поверхности - 6000° С, в недрах - еще больше. Таких температур не может выдержать ни одно сложное вещество. Так, вода на Солнце не просто испарилась ' бы, но разложилась на кислород и водород. Тем более не могут там существовать сложные молекулы.
Бывают звезды еще горячее. На некоторых из них температура достигает 100 000° С. Но есть звезды, температура которых не превышает 2000° С. Такие температуры встречаются и на Земле: электрическая дуга позволяет достигать 3000° С. Ее эффекты хорошо изучены, и мы знаем, что такой нагрев выдерживают простые
Тогда начинают искать доказательства наличия разумной жизни - и, без сомнения, вскоре находят. Даже если ее не удается обнаружить визуально, засекают радиоволны, доказывающие, что на земле есть разумная цивилизация. Ведь известно, что земные радио- и телепередачи на самых разных частотах в миллионы раз увеличили "радиоблеск" земли, и современные астрономы не могут этого не заметить.
Таким образом, следы примитивной жизни об- j наружить нелегко, но не требуется много вре- - мени, чтобы открыть столь развитую цивилиза- , цию, как наша. 1
Если так, мы можем раз и навсегда считать ус- : тановленым, что в Солнечной системе нет цивилизации, подобной нашей и достигшей сравнимого с нами уровня развития. Ведь если бы она существовала, ее радиопередачи сами собой извес- ^ тили бы нас об этом. i
Итак, следует бросить попытки искать разумную жизнь в пределах Солнечной системы и выйти за них. Значит ли это, что нас не интересует программа исследования Солнечной системы в течение десяти ближайших лет?
Конечно, нет! Ведь она предоставит астрономам новые данные, необходимые, чтобы больше узнать о Вселенной, лучше понимать ее механизмы, позволить войти в контакт с иными цивилизациями,
Человек опять полетит на Луну и установит там настоящие лаборатории. В 1971 году он облетит вокруг Марса и получит возможность прямо наблюдать его. В 1972 выведет на околоземную орбиту постоянную станцию. В 1973 отправит зонд к Меркурию и Юпитеру, а также высадит управляемое устройство на Марс. В 1974 к Юпитеру отправится еще один зонд. Затем последуют новые запуски и наконец в 1^79 году, пользуясь "парадом планет" - соединением нескольких планет на одной линии, американцы отправят станции первым запуском к Юпитеру, Сатурну и Плутону, а вторым - к Юпитеру, Урану и Нептуну.
В 1981 году пробьет час истины для Марса: человек впервые попытается высадиться на эту планету. Вскоре после этого мы узнаем, есть ли или были ли на Марсе зародыши жизни.
ложительный ответ послужит доказательством возможности внеземной жизни. Наша надежда когда-нибудь открыть более развитую ее форму обретет крылья*.
А если ответ будет отрицательным - мы огорчимся, но не оставим наших попыток, нашего стремления познать тайну. Ведь мы теперь точно знаем, что Солнечная система не одна во Вселенной.
* Исследования Луны довольно активно продолжались до 1976 года, после чего прекратились, вероятно, из-за практической бесполезности. К Марсу человек пока не направлялся и планы эти по разным причинам постоянно вновь откладываются, В 1997 году на планете высадился американский марсоход. На 2003 год запланировано создание сети специальных станций на Марсе. Запуски зондов для исследования далеких планет произошли по плану. Особенно успешно работает аппарат "Вояджер-2", ныне находящийся на пути от Нептуна к орбите Плутона. Прим. пер.
Документ 4 МНОЖЕСТВО ИНЫХ ЗЕМЕЛЬ
ПРОИСХОЖДЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Итак, ближнее околоземье нас разочаровало: оно, видимо, необитаемо. Но прежде чем пуститься на поиски жизни дальше в окрестности Солнца, а то и еще дальше - к окраинам Вселенной, необходимо ответить на один серьезный вопрос: каково происхождение небесных тел, которые мы рассмотрели и которые после целых веков наблюдений и исследований по-прежнему столь загадочны? Как появились эти светила, с головокружительной скоростью несущиеся вокруг Солнца? Одним словом, откуда взялась эта удивительная "система", в которую мы входим? Каково было ее начало? Как она формировалась в течение тысячелетий? Что это: какая-то случайность в мироздании или результат обычного, весьма распространенного в мире процесса?
Множество теорий, предложенных для объяснения происхождения Солнечной системы, могут быть разделены на две основные группы: "катастрофические" теории, которые приписывают появление планет и астероидов каким-то экстраординарным событиям, и "естественные" теории, объясняющие, что их происхождение - нормальное явление в жизни звезды.
"Катастрофические" теории были выдвинуты первыми. В 1745 году Бюффон предположил, что планеты образовались из частиц материи,
рянной Солнцем в результате столкновения с другим небесным телом. Но, поскольку он предположил, что это была комета, его теория вскоре рухнула: ведь кометы весьма невелики, их размеры не превышают нескольких километров. Такое столкновение - событие незначительное даже по земным масштабам. Так, когда 30 июня 1908 года небесное тело таких размеров столкнулось с Землей в районе Красноярска в Сибири, взрыв ощущался всего лишь в радиусе 1000 километров от этого места. Правда, вокруг на площади около ста квадратных километров был уничтожен лес и наблюдатели видели столб огня высотой до двадцати километров. Но что это значит в масштабах планеты?
Другие ученые - Джеффрис, Литтлтон, Аррениус - предположили столкновение Солнца непосредственно с другой звездой. Но эта теория не согласуется с основными характеристиками Солнечной системы, а именно:
1. Плоскости планетных орбит, за исключением Плутона и астероидов, весьма слабо наклонены относительно плоскости всей системы.
2. Направление вращения планет и их спутников во всей Солнечной системе, как правило, одинаково.
3. Орбиты планет почти круглые, а раположение планет в пространстве подчиняется правилу Воде, которое будет рассмотрено далее.
Вот почему другие астрономы, а именно Моултон и Джине, выдвинули более "изящную" теорию. Они считали, что имело место не столкновение, а "полустолкновение" светил: другая звезда проходила поблизости от Солнца, но не столкнулась с ним непосредственно. Вследствие взаимного притяжения траектории обеих звезд выгнулись по гиперболе. Таким образом, они соприкоснулись (по космическим меркам), а затем
отскочили друг от друга. При этом звезда-"возмутительница" оторвала от Солнца несколько : клочков материи. Когда она удалилась, эта мате- рия набрала достаточную скорость, чтобы начать ^ вращение вокруг Солнца, а затем сконденсировалась в "капли"-планеты.
Много лет назад эта теория имела немало сторонников. И в самом деле, она удовлетворительно объясняет две первые особенности Сол- - нечной системы, но не третью - регулярное распределение планет внутри системы. Думали также, что подтверждение теории Моултона - Джинса станет доказательством того, что Солнечная система - единичное явление во Вселенной. Предположив, что некогда, во времена, близкие к началу Вселенной, звезды были расположены теснее, чем теперь, следовательно, могли встречаться, можно сделать вывод: планетные системы если не исключение, то, по крайней мере, большая
Но "естественные" теории лучше объясняют все особенности Солнечной системы, и у них больше сторонников среди космологов. Всякие "Занимательные физики" конца прошлого века любили описывать "опыт Плато": вращение капли масла, взвешенной в жидкости. Центробежная сила сплющивала каплю и отрывала от нее капельки-"планеты". Но это слишком красиво, чтобы быть правдой...
Кант в 1755 году, а за ним Лаплас в 1796 первыми выдвинули гипотезу о существовании рассеянной в пространстве первоначальной материи, образующей "первичные туманности" из газа и пыли. Из их сгущения рождаются звезды, в том числе и Солнце. Оно, вращаясь, приобретает форму диска, который постепенно растягивается. От него отламываются внешние кольца. Частицы этих колец, сжимаясь и охлаждаясь, образуют планеты.
С течением времени эта теория сильно видоизменилась. В 1943 году немецкий ученый К. фон Вейцзеккер внес в нее последние усовершенствования и нашел самое удовлетворительное объяснение строению системы.
По Вейцзеккеру, Солнце находится в центре газовой оболочки, вращающейся вокруг перпендикулярной к ее плоскости оси. Масса этой оболочки в десять раз меньше солнечной; она нестабильна и стремится рассеяться в пространстве. Легкие газы - гелий и водород действительно улетучиваются: этим объясняется то, что планеты их не сохранили. Поскольку эти газы составляют не менее 99% солнечной массы, от газовой оболочки сохранилось не более одной сотой того, что она составляла первоначально. Этим же объясняется то, что общая масса всех планет составляет менее одной тысячной солнечной массы.
Главное - эта теория позволяет понять, почему расстояния от планет до Солнца подчиняются точной закономерности. Этот закон, который долго считали чисто эмпирическим, был выведен тремя немецкими учеными: Вольфом, Тициусом и Воде.
В 1778 году Боде оформил догадки своих предшественников. Он взял за основу геометрическую прогрессию: 0; 3; 6; 12; 24; 48; 96; 192... Прибавил к каждому числу 4, результат разделил на 10 и получил новый ряд: 0,4; 0,7; 1,0; 1,6; 2,8; 5,2; 10,0 и т.д., соответствующий расстоянию от Солнца до планет, если принять расстояние между Солнцем и Землей за единицу. Правда, не существовало планеты, соответствующей числу 2,8. Но правило Боде получило блестящее подтверждение, когда Пиацци совершенно случайно от^ крыл Цереру как раз там, где не хватало планеты! Этот закон также позволил Леверье обнаружить- Нептун. Закон, видимо, сохраняет силу,
несмотря на исключение в виде Плутона, который, как мы уже говорили, возможно, не является "настоящей" планетой. Подтверждается закон и тем, что он годится и для ближайших спутников больших планет Юпитера, Сатурна и Урана.
По Вейцзеккеру, газовая оболочка, вращающаяся вокруг Солнца, движется не единой массой, а вихревыми движениями, распределенными по концентрическим кольцам вокруг Солнца и ограниченными соседними вихрями. Предположив, что на каждом кольце находится по пять таких вихрей (именно в таком случае они имеют допустимую конфигурацию), мы получим радиусы колец, почти соответствующие прогрессии Воде.
Гипотеза Вейцзеккера - не догма. Она может быть улучшена, и .многие исследователи вносили в нее значительные уточнения, например с учетом магнитных полей. Постепенно, кажется, они подошли к весьма удовлетворительным результатам. Разумеется, с помощью этой теории можно объяснить и то, почему формы орбит приближены к окружности, почему они расположены в одной плоскости и почему, за некоторыми исключениями, имеют одно направление вращения.
Недавние работы показали, что если вращающийся диск возникает в результате сжатия газа и пыли в произвольное число "протопланет", то их орбиты эволюционируют - в сответствии справилом Боде - просто в силу взаимного при-j тяжения. Таким образом, вейцзеккеровские "вих-' ри" оказываются излишними, i
Итак, "естественные" теории, объясняющие^ возникновение Солнечной системы, опираются на все более солидные аргументы, а это имеет фундаментальное значение при исследовании проблемы внеземной жизни.
ОБРАЗОВАНИЕ ПЛАНЕТЫ - ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЭТАП В ЖИЗНИ ЗВЕЗДЫ
Есть много разных аргументов в защиту гипотезы о существовании иных планетных систем.
Известно, например, что одной из характерных особенностей Солнечной системы является распределение ее углового момента*. Медленное - за двадцать пять земных суток - вращение Солнца вокруг своей оси и быстрое обращение планет на большом расстоянии вокруг него создает впечатление, что планеты унесли большую часть вращения Солнца с собой. Математическим языком говорят, что на планеты приходится 98% момента количества движения Солнечной системы: из них на один гигант Юпитер 60%, а на Солнце - 99,9% ее массы.
И вот недавно случилось чрезвычайно важное событие. Стало возможным измерить скорость вращения звезд вокруг своей оси и тем прямо доказать существование планет при них.
Не будем утомлять читателя техническими подробностями, лишь вкратце опишем метод, применяемый астрономами для этих вычислений. Ведь наши рассуждения о внеземной жизни в значительной мере основаны на том, что во Вселенной есть много планетных систем, подобных нашей. Без этих научных доказательств не было бы и этой книги.
* Если какое-либо тело совершает вокруг своей оси п оборотов в секунду, величина w=2Kn называется угловой скоростью, а момент количества движения выражается как L, L=mfr"dm или, если ввести момент инерции тела 1 по отношению к оси вращения, L = 1 (о. Угловой момент любой системы обладает важным свойством оставаться постоянным в отсутствие внешних воздействий. Момент количества движения планет зависит отчасти от их вращения вокруг своей оси, но главным образом от движения вокруг Солнца.
Скорость вращения звезд измеряется с помощью спектрального анализа. Спектральные линии, наблюдаемые на звездах, смещаются в сторону красной или фиолетовой части спектра, в зависимости от движения звезды по отношению к нам. Если она удаляется, линии смещаются к красному, если приближается - к фиолетовому. Это эффект ДоплераФизо, который легко наблюдать, когда рядом с нами гудит проезжающий мимо автомобиль. Сначала гудок кажется выше, чем на самом деле (фиолетовое смещение), потом - ниже (красное смещение).
Когда звезда вращается вокруг своей оси, один край ее видимого диска приближается к нам, другой удаляется. В результате спектральная линия расширяется, и мера этого расширения указывает на искомую скорость вращения.
Таким образом установили, что хотя и есть звезды, вращающиеся весьма быстро - порядка 500 км/сек, однако большинство вращаются относительно медленно - 10 км/сек и менее.
Известно, что звезды в зависимости от температуры делятся на несколько спектральных классов (см. Дело 2, документ 1, с. 78). И вот выясняется, что "горячие" звезды типа О и В вращаются быстро, а "холодные" звезды - гораздо медленнее. 22% звезд типа А, 55% звезд типа F и почти все звезды типов G, К и М имеют скорость вращения меньше 50 км/сек. Это указывает на то, что в ходе эволюции, причем, несомненно, на ранней стадии, эти звезды растеряли большую часть своего углового момента. Самое вероятное объяснив этому явлению выбросив часть своей материи, они образовали планетные системы.
Чтобы проиллюстрировать этот тезис, достаточно предположить, что было бы, если бы все планеты Солнечной системы вновь слились с Солнцем. Дававайте произведем некоторые расчеты. Поскольку момент количества движения замкнутой системы
величина постоянная, скорость вращения должна увеличиться, чтобы компенсировать уменьшение радиуса. В результате скорость вращения Солнца приблизилась бык 100 км/сек. Именно такую скорость оно, видимо, и должно было иметь в "молодости".
Итак, образование планетной системы - естественная и нормальная стадия эволюции звезды. Но 67% всех звезд нашей Галактики - как и наше Солнце, старые "холодные" звезды, относящиеся к категории F и последующим. Есть все основания думать, что они уже достигли той стадии эволюции, когда появляются планетные системы. Вот первое доказательство обилия планет во Вселенной.
Однако недостаточно только знать о существовании планет, астрономам хотелось бы. увидеть их, так сказать, "своими глазами". К сожалению, даже самые совершенные современные инструменты не позволяют непосредственно наблюдать за такими небесным телами - их свет слишком слаб и теряется в неизмеримо более сильном свете звезд.
Но существуют методы косвенного наблюдения, которые дают возможность обнаружить другие планеты.
Так, можно наблюдать потемнение звезды, когда перед ней проходит планета. Правда, это возможно лишь в том редком случае, когда наблюдатель находится в одной плоскости с планетной орбитой. К тому же потемнение слишком слабо, чтобы его можно было заметить с Земли; всего около одной сотой звездной величины*. Но из обсерваторий на Луне или на орбитальных станциях, где отсутствует влияние земной атмосферы,
* В звездных величинах измеряется видимый блеск звезды. Еще в античные времена звезды были довольно произвольным образом разделены на шесть величин. Это понятие было уточнено, когда вывели математическое соотношение между величиной звезды m и получаемой нами от нее световой' энергией Е: m == С -2,5 log Е.
это можно будет сделать. А значит, в будущем появится возможность обнаружить и даже вычислить движение планет даже вокруг слабых (т. е. сильно удаленных) звезд.
Существует и другой метод обнаружения планет, который успешно применяется. Он достаточно прост, его можно проиллюстрировать ярким примером.
Обычно говорят, что Земля вращается вокруг Солнца. Но это не так: Земля вращается вокруг некоторого центра тяжести, который не совпадает с центром Солнца. Почему? Представьте: отец кружит вокруг себя на вытянутых руках ребенка, тот отклоняется, противодействуя центробежной силе, и описывает небольшой дополнительный круг вокруг собственной оси. Так же и Солнце, притягиваемое своими планетами, особенно Юпитером, масса которого довольно значительна, описывает дополнительный круг радиусом в 700 тысяч километров. Оно совершает этот путь за двенадцать земных лет, или один юпитерианский. Астрономы на Проксиме Центавра могли бы рассчитать эту аномалию движения Солнца и вычислить существование Юпитера, даже не наблюдая его.
По отношению к звездам это рассуждение уже не раз использовалось. В 1844 году Бессель заинтересовался неправильностями движения Сириуса и предположил, что по соседству с ним должно находиться крупное небесное тело. В 1851 Х. году Петерс на основании отклонений Сириуса ">
Постоянная С означает, что самые яркие звезды при наблюдении невооруженным глазом имеют величину, равную нулю. На самом деле величины некоторых светил отрицательны. Величина Венеры равна ~4,3, так что она ясно видна даже днем. Положительная величина соответствует уменьшению видимого блеска: одна единица величины соответствует уменьшению блеска в два с половиной раза. Одна сотая величины соответствует уменьшению блеска менее чем на 1%.
рассчитал теоретическую траекторию этого светила, а в 1862 году Альван Кларк обнаружил его почти в расчетном месте. Тридцать лет спустя тот же метод позволил Шеберле найти карликового спутника Прокиона.
Однако искать таким способом планеты все же непросто, а главное долго. Хотя известно, что астрономия - наука не для торопливых. Ее прогресс основан на методическом накоплении наблюдений и расчетов в течение долгих десятилетий, а то и столетий. Сколько астрономов так и не увидели плодов своих трудов!
Сейчас мы можем производить расчеты лишь для самых близких звезд, но уже знаем среди них шестнадцать, у которых есть невидимые спутники. По крайней мере, в пяти случаях эти спутники, несомненно, планеты, поскольку их массы слишком малы для звездных.
Пять звезд, имеющих планеты: Лаланд 21 185, 61-я Лебедя, Эта Кассиопеи, Крюгер 60 и звезда Барнарда. Удалось даже рассчитать, что вокруг звезды Барнарда вращается планета с массой 1,6 массы Юпитера, совершающая за двадцать четыре года оборот по орбите со средним радиусом 4,4 астрономической единицы. То есть эта планета очень похожа на Юпитер.
Может показаться, что планет за пределами Солнечной системы нашли мало. Это' не так: ведь и звезд изучено немного. Наоборот: уже ясно, что доля звезд, имеющих планеты или планетные системы, весьма велика: ведь из четырех самых близких к Земле звезд ими наверняка обладают три - Солнце, звезда Барнарда и Лаланд 21 185*.
* Совсем недавно обнаружено периодическое изменениечастоты пульсаров-звезд особого рода, о которых пойдет речь далее (Дело 3, документ 4, с. 199). В этом видят доказательство существования планет вокруг них.
Кто-то из астрономов даже пошутил: "Обнаружить планеты вокруг звезды так же вероятно, как цыплят вокруг наседки". И он, несомненно, прав. Это подтверждают и "некатастрофические" космогонические теории. Если (теперь это кажется все более вероятным) эти теории близки к истине, можно предположить, что планеты рождаются не поодиночке, а группами. Иначе говоря, звезда не "рожает" только одну планету за раз, но в определенный момент эволюции порождает целую планетную систему, управляемую определенными законами. Некоторые из этих законов известны, другие еще предстоит установить. Кроме того, можно считать, что это бывает довольно часто.
Если нам удалось обнаружить около ближайших к Земле звезд лишь гигантские планеты типа Юпитера, на которых, вероятно, не может быть жизни, то это не значит, что других планет там нет, - просто их масса недостаточно велика. Однако есть все основания полагать, что они входят в системы типа Солнечной, в которых существуют и планеты, подобные Земле, TQ есть размеры, свойства, расстояния до звезд и прочие характеристики совпадают, а значит, они благприятны для жизни.
Если оценить "население" нашей Галактики в сто миллиардов звезд и принять, что половина из них - двойные, тройные и т.д., то останется еще пятьдесят миллиардов простых звезд. Тогда число планетных систем в одной-единственной галактике можно без всякого преувеличения оценить в несколько миллиардов. Конечно, многие из этих планет "безнадежны". На одних слишком жарко, потому что они чересчур близки к своим солнцам; другие замерзли; третьи просто представляют собой сгустки газов. Но сколько еще останется планет, похожих на Землю! В нашей Галактике, несомненно, десятки миллионов.
Во всей Вселенной - миллиарды. И это все аргументы в пользу гипотезы, отвергающей антро-.
поцентризм.
Для ясности изложения мы сразу исключили из рассмотрения звезды, сгруппированные в "архипелаги": двойные, тройные и даже шестерные, как Тэта Ориона. И сделали это потому, что люди привыкли к почти кругообразной орбите Земли вокруг единственного Солнца, и представить себе нечто другое им трудно. На самом деле вполне можно вообразить и сильно вытянутые эллиптические орбиты, хотя "естественное" образование планет на них маловероятно. Но и на таких орбитах жизнь существовать может, потому что температура на них меняется весьма медленно по сравнению с расстоянием: просто разница между временами года будет очень резкой. Стабильные орбиты могут существовать даже вокруг очень близких между собой двойных звезд. Несомненно, такие двойные солнца выглядят очень интересно, потому что приливный эффект, вызванный их взаимным притяжением, должен делать их форму, а также блеск и цвет сильно изменчивыми.
У более отдаленных друг от друга двойных звезд планета может обращаться вокруг одной из них, причем "другое солнце" будет видно на ее небе гораздо более слабо, но все же ярче полной луны.
Наконец, для систем из нескольких звезд ничто не мешает рассматривать планетные орбиты в виде восьмерки или еще более сложной формы. В книге "Дети Икара" Артур Кларк, никогда не страдавший от недостатка воображения, описывает нам, каковы могут быть эти поразительные планеты. "Вот еще один мир... Здесь никогда не поймут значения слов "день", "ночь", "год", "время года"... Его небосвод бороздят шесть разноцветных солнц, так что ночи на планете не
бывает: меняется только цвет солнечных лучей. Под хаотическими толчками противодействующих полей тяжести планета описывает крюки и выкрюки невероятно сложной орбиты и никогда не проходит дважды по одному пути... "Расположение этих шести светил на небосклоне никогда не повторится до конца времен". Кларк представляет, что и в этом странном мире существует жизнь. "Хотя планету опаляло то солнечным огнем, то холодом межзвездных пространств, на ней жили разумные существа. Чтобы додумать хоть одну мысль до конца, им требовались тысячи лет. Ну и что? Их мир был еще молод: перед ними простиралась вечность..."
Возможности Природы бесконечны. И уже не кажется безумной мысль, что около других звезд есть бесчисленное множество планет, подобных. земному шару. Сегодня никакие научные теории не могут препятствовать ни фантастическим мечтаниям Кларка; ни гипотезам некоторых ученых о том, что мы не одни во Вселенной, что наша Земля - не единственная "привилегированная" планета...
Дело второе ЖИЗНЬ КАК ЯВЛЕНИЕ
На мой взгляд, мы сами - компьютеры, порожденные Вселенским разумом в результате долгого процесса биологической эволюции, и, устанавливая компьютеры в своих лабораториях, мы просто становимся посредниками Вселенной.
Фред Хойл
Документ I ЖИЗНЬ КАК ХИМИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ
ТЕМПЕРАТУРА И ПЛОТНОСТЬ
Уильям Гершель - выдающийся ученый, открывший планету Уран, - думал, что Солнце населено. Он считал, что солнечные пятна - это те части солнечного шара, которые мы можем видеть непосредственно, а все остальное скрыто за огненными облаками. Через "дыры" в этих облаках, полагал он, жители Солнца могут наблюдать за небосводом... Ньютон тоже верил в жизнь на Солнце. А в 1904 году Мельес в фильме "Путешествие через невозможное" придумал замороженные вагоны, чтобы отправить в них на Солнце своих героев.
На самом деле Солнце настолько горячо, что жизнь там существовать не может. Его температура на поверхности - 6000° С, в недрах - еще больше. Таких температур не может выдержать ни одно сложное вещество. Так, вода на Солнце не просто испарилась ' бы, но разложилась на кислород и водород. Тем более не могут там существовать сложные молекулы.
Бывают звезды еще горячее. На некоторых из них температура достигает 100 000° С. Но есть звезды, температура которых не превышает 2000° С. Такие температуры встречаются и на Земле: электрическая дуга позволяет достигать 3000° С. Ее эффекты хорошо изучены, и мы знаем, что такой нагрев выдерживают простые