Биография в десять миллиардов лет 5 страница
Но нам-то нужны ответы на вопросы! А для этого придется как следует рассмотреть природу многогранной организации вещества во Вселенной и вокруг нас, и внутри нас, чтобы определить собственное место в ней. Значит, нужно будет проложить путь, лавируя между предположениями о заурядности и тонкой настройкой и антропной аргументацией. Надо как-то обойти эти крайности и суметь измерить то, что мы обнаружим по дороге.
История комплекса Коперника – это история увлекательных приключений, история о том, как изучение Вселенной внутри и снаружи нас обретает новые смыслы. Кроме того, это история о нашем прошлом и будущем, в основном – о будущем. Но главное – она о глубинной потребности, о докучливой, неотвязной тяге разобраться, каково наше место в великом механизме мироздания, одолевающей каждого из нас.
Нам нужно знать, причем наверняка, какую роль мы играем, причем не только с философской или эмоциональной точки зрения, но объективно, в холодных цифрах и фактах. Это одна из величайших научных задач современного человечества. В эту задачу входит и умение смотреть за пределы наших хитроумных моделей мироздания, которые служат нам верой и правдой, но все же нуждаются в пересмотре и обновлении, а иногда и в списании в утиль.
Поэтому следующий шаг унесет нас с привычной сегодняшней Земли на Землю незнакомую – вчерашнюю и завтрашнюю. Если мы хотим разобраться, в каком контексте живем, нам придется и возвыситься до космического пространства-времени, и спуститься в микрокосм. И мы обнаружим, что все, что видел изобретательный экспериментатор Антони ван Левенгук в свои микроскопы более трехсот лет назад, было лишь началом подлинно фантастического путешествия.
|
|
|
Биография в десять миллиардов лет
Смена географических зон на Земле часто бывает резкой и поразительной. Хотите хороший пример – прокатитесь по шоссе по местности, которую чилийцы называют «холмы», на южной оконечности обширной пустыни Атакама[47] в Южной Америке. Если вы, подобно мне, хотите получить максимальный эффект, начните день на Тихом океане, где волны мерно бьются о набережные Ла-Серены[48] примерно в четырехстах километрах к северу от Сантьяго.
Там я просыпаюсь под алчные крики голодных птиц, снующих во влажном соленом воздухе, насыщенном запахом водорослей и глубоководных океанских тварей. По бережку трусят несколько одиноких бегунов, утреннее солнце разгоняет легкую дымку. Начинается ежедневный цикл испарения и конденсации, который на этом берегу происходит уже миллионы лет. Для моего носа и легких это аперитив, смешанный прямо в биосфере планеты, и я несколько раз глубоко вдыхаю холодный воздух, а потом сажусь за руль и пускаюсь в путь по пыльным дорогам, ведущим в глубь континента, к месту назначения.
|
|
|
Мимо мелькают густо-зеленые фермы и виноградники, а я качу себе по просторам долины реки Эльки[49] – по огромной V-образной впадине, которая вдается далеко в сушу. Выращивают здесь в основном виноград и тропические фрукты. Понятно, почему: солнце так и сияет, огромная долина так и дышит жизнью. Словно роскошный плодородный инкубатор, где нет недостатка ни в тепле, ни в энергии.
По краям пышно цветущих полей тянутся вереницы водонапорных башен, разукрашенных увеличенными этикетками местных сортов писко – крепкого виноградного бренди, которое производят здесь уже пятьсот лет и пьют по всей стране.
Однако чем дальше от побережья, тем круче дорога идет в гору, и пейзаж стремительно меняется. Вдали виднеется огромная плотина, построенная всего лет десять назад для улучшения ирригации. Колоссальная дамба из камня и бетона пересекает долину от края и до края и так огромна, что ее трудно охватить взглядом – словно повторение природных скульптур незапамятных геологических эпох.
Вскоре я сворачиваю в сторону от рукотворных пейзажей, символа покорения природы человеком, и буйная зелень вокруг быстро сменяется мешаниной из чахлых кустов и красновато-коричневых камней и песка. Еще несколько минут – и я словно пересекаю невидимую границу и попадаю в совершенно другие места, в минералогический ландшафт иного пространства и времени.
|
|
|
Это и есть холмы, однако по моим лилипутским стандартам такое холмами не назовешь. Они – складка исполинской гармошки в земной коре, из которой получился Андский горный хребет, монументальное геофизическое явление, насчитывающее около 6000 километров в длину; эти горы вытолкнуло к небесам, когда океанический базальт задвинулся под Южноамериканскую континентальную плиту. Здесь особенно хорошо видно, как корчилась, остывая, планета. Внешняя корка кристаллизованного вещества, отвердевая, плавает на поверхности океана магмы, словно плот, затем трескается на колоссальные литосферные плиты, а они находят равновесие в пучинах гравитации.
Дорога идет все выше и выше плавной спиралью, земля становится все суше и пустыннее. Ехать приходится медленнее – то там, то сям дорогу перегораживают завалы из острых булыжников и песка. Но вскоре я вижу цель – она там, где на вершине крутого подъема ярко блестит отраженный свет. Там виднеется на фоне безбрежного лазурного неба белоснежно-серебристая обшивка огромных куполов обсерватории, этакий современный вариант шпилей и зубчатых стен – Межамериканская обсерватория Серро-Тололо[50], где я проведу ближайшую неделю.
|
|
|
Здесь мне предстоит выполнить довольно скучную астрономическую работу – сделать калибровочные снимки нескольких десятков далеких туманностей, ничем не примечательных галактик, разбросанных там и сям по видимой Вселенной. Для этого мне на несколько ночей предоставят в полное распоряжение один из телескопов, и я засяду рядом с этим инструментом в уютной комнатке, заставленной компьютерами и мониторами. Из своей норки я буду управлять механизмом купола и чувствительной цифровой камерой телескопа, внутренности которой охлаждаются регулярными вливаниями жидкого азота[51], – эта задача требует собранности и координации, каких в темноте южной ночи трудно ожидать даже от обладателя самой твердой руки. Изображения, которые я надеюсь получить, представляют собой всего лишь одну из стадий долгосрочного проекта по картированию и измерению этих далеких звездных «городков», в ходе которого нам предстоит проследить их медленную, едва заметную эволюцию на протяжении космического времени: словом, нам с коллегами занятость обеспечена на много лет.
Серро-Тололо, как и любая профессиональная обсерватория, работает по строго заведенному порядку. Днем техники и инженеры чистят, чинят и тестируют телескопы и прилагающееся к ним оборудование. После обеда из гостиницы на склоне показываются сонные астрономы – они хотят перекусить[52] перед ночной вахтой. И каждый вечер после ужина они тянутся на вершину горы.
В шестидесятые годы ХХ века вершину разровняли при помощи динамита и тяжелых машин и разместили здесь полдюжины больших куполов для телескопов и оборудования. Получился безмятежный и по-своему красивый памятник человеческой любознательности и достижениям науки, а место, где он установлен, – самые настоящие врата небес. Сегодняшний вечер ничем не отличается от прочих, и вскоре я занимаю свое место, включаю аппаратуру и вожусь со сжиженным газом, после чего открываю полусферу купола над своим телескопом и выпускаю на волю воздух, разогретый за день на солнцепеке.
У каждого астронома свои тайные приемы обращения с телескопом, свои неписаные ритуалы. Мне, например, необходимо полюбоваться закатом. И не по каким-то романтическим причинам. Просто мне нужно подышать, прежде чем усаживаться за работу до самого утра, и хочется своими глазами увидеть, какое сегодня небо и какая ожидается погода: это сильно повлияет на качество данных, которые я рассчитываю получить.
На вершине Серро-Тололо увидеть закат очень просто – надо всего лишь выйти за дверь и прошагать, хрустя щебенкой, на сглаженную вершину горы. Чуть дальше склон круто обрывается – и открывается величественный вид на дальний пейзаж и бескрайнее небо.
На такой же наблюдательный пункт у обрыва выходят и другие астрономы – точь-в-точь сурикаты-философы, обозревающие свои владения. Солнце снижается и пропадает из виду, и далеко впереди, на западном горизонте, волнистый контур холмов, разделяющий небо и землю, отбрасывает на пустыню тень. Мир погружается во тьму.
Рис. 3. Зодиакальный свет, наблюдавшийся несколько минут после заката в другой чилийской обсерватории – Ла-Силья, расположенной на краю пустыни Атакама на высоте 2400 м (фотография публикуется с разрешения Ю. Белецкого, Европейская южная обсерватория, 2009).
Когда Солнце окончательно скрывается и безоблачное небо над нами начинает темнеть, я понимаю, что такой картины я до сегодняшнего вечера не видел. От края горизонта над тем местом, куда опустилось Солнце, к зениту поднимается острый сияющий клин. Словно огромный сияющий клинок сверхъестественного меча. Светится он так ярко, что звезды Млечного Пути тут ни при чем. Я несколько озадачен и даже встревожен – и бочком придвигаюсь к коллеге-астроному, который молча, как и я, стоит и встречает конец очередного дня. Я показываю на огненный клин и робко интересуюсь, что это, – и коллега дает мне краткий ответ, всего два слова.
Вообще-то я и сам должен был сообразить, что это за сияние в небе – просто его видно лишь на фоне самого темного неба, вдали от цивилизации. Потому-то единственное упоминание о нем на моей памяти и кануло в Лету вместе с пожелтелыми страницами газет, где я его прочитал: передо мной зодиакальный свет, составная часть нашей Солнечной системы, веха, свидетельствующая о происхождении всего, что меня окружает.
* * *
Там, где мы живем, на самом деле довольно просторно – и по местным небесным стандартам, и с человеческой точки зрения. От того места, где вы сейчас сидите или стоите, до Луны примерно 386 000 километров космического вакуума. А оттуда примерно 150 миллионов километров межпланетной пустоты до Солнца – даже свет преодолевает это расстояние за целых восемь минут.
Великое Солнце[53], пылающая сфера устрашающей термоядерной энергии, само по себе имеет солидный поперечник в 1 392 000 километров. Однако между Солнцем и самой дальней планетой Нептун зияет расстояние в среднем в 4,5 миллиарда километров. Для сравнения: размеры планет варьируются от 140 000 километров – таков диаметр газового гиганта Юпитера – до 5000 километров у скалистого Меркурия. Выходит, то, что для нас целый мир, в масштабах космоса не более чем пылинка: планеты – словно пылинки, вращающиеся вокруг скромной звездочки, тлеющей в пучинах пространства.
Рис. 4. Сравнительные размеры Солнца и крупных планет Солнечной системы. Земля – левая точка в нижнем ряду.
Планеты – плотные сгустки материи – вращаются вокруг Солнца по траекториям, лежащим примерно в одной плоскости: их орбиты, вместе взятые, очерчивают один огромный диск. В этой же области пространства и за ее пределами – до самых дальних границ нашей Солнечной системы – вращается и множество других небесных тел, куда мельче размерами. Вокруг Солнца вращаются триллионы каменных и ледяных глыб – от миллионов каменистых астероидов по нескольку километров в поперечнике до неисчислимого множества более мелких булыжников и камешков. Не все эти тела держатся в границах того же диска, где обретаются планеты: орбиты многих из них отклоняются от этой плоскости.
Рис. 5. Схематическое изображение Солнечной системы с соблюдением масштаба. Наверху – правильно ориентированные орбиты внутренних планет вокруг Солнца, далее (в центре) их уменьшенное изображение в сравнении с орбитами Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна и наклонная и относительно большая траектория Плутона. Все это окаймлено внешним поясом Койпера, имеющим форму бублика, который, в свою очередь, лежит внутри льдистой сферы – колоссального облака Оорта (справа внизу). От внешнего края этого облака до ближайшей звезды – около трех световых лет, почти 30 триллионов километров.
Кроме того, существуют льдистые ядра комет. На первый взгляд кометы похожи на астероиды, но если они подбираются слишком близко к Солнцу и начинают таять, из них выпариваются смеси воды и других химических веществ – и так возникают огромные светящиеся хвосты комет. Миллионы мелких небесных тел скопились в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера, однако эта зона так просторна, что небесные тела в них по нашим земным меркам распределены весьма редко. Расстояния между крупными глыбами достигают миллионов километров, и космический корабль вполне может благополучно миновать пояс астероидов – вероятность столкновения будет ничтожно мала. А иные семейства твердых небесных тел больше похожи на растерявшихся жуков: они влетают и вылетают из диска Солнечной системы по самым разным орбитам.
А еще дальше от Солнца вращаются другие астероиды и карликовые планеты (одна из них – Плутон, окруженный пятью спутниками). Они занимают орбиты в областях между Юпитером, Сатурном, Ураном, Нептуном и дальше, где примыкают к семейству так называемых транснептуновых объектов. Они существуют в холодной и по сей день малоизученной зоне – так называемом поясе Койпера[54]; расстояние от него до Солнца раз в пятьдесят больше, чем от Солнца до земной орбиты.
Солнечный свет здесь в две с половиной тысячи[55] раз тусклее, чем у нас на Земле, а наша звезда-кормилица виднеется в виде яркой точки на фоне вечной ночи. А еще дальше гипотетически лежит область, которую мы называем облаком Оорта[56] – расстояние от него до Солнца в сотни раз больше, чем от Солнца до нас. Мы считаем, что это источник определенного вида комет – тех, у которых такие длинные орбиты, что они появляются лишь раз в несколько сотен, тысяч или даже миллионов лет. Чтобы породить кометы, которые мы видим, в этой пограничной сфере Оорта должны быть триллионы ледяных небесных тел, которые иногда выталкиваются внутрь и притягиваются к знакомым нам планетам.
Облако Оорта – это реликт древнейшей истории Солнечной системы, а возможно, и далекий перевалочный пункт для ледяных перебежчиков с других звезд, которые встречались нам в непрерывных странствиях по орбите в галактике Млечный Путь. А еще дальше, примерно в световом годе от Солнца, начинается настоящее межзвездное пространство и остальная Вселенная.
Итак, перед нами обширный скелетоподобный набор отдельных точек, а в основном – пустота. Однако есть здесь и нечто, заполняющее пространство нашей Солнечной системы, пусть и еле заметное – межпланетная пыль. Крошечные крупинки силикатов и соединений углерода составляют огромное облако тончайшей дымки, окутывающее внутренние планеты. Эта пыль распределена в пространстве в виде пухлого диска и раскинулась от орбиты Юпитера до орбиты Меркурия.
Самые крупные из этих крупинок размером всего в одну десятую миллиметра, почти что микроскопические, и встречаются они не чаще, чем одна частичка на кубический километр. Однако, как мы только что заметили, Солнечная система весьма обширна, и вокруг нас рассыпано колоссальное количество этих частиц, которые отражают свет в точности как пылинки, танцующие в луче света в комнате.
* * *
И вот теперь, стоя на вершине горы в Чили, я наблюдаю именно это свечение в небе. Фотоны от Солнца сворачивают вовнутрь Солнечной системы, а затем рассеиваются, отразившись от крупицы межпланетной пыли, меняют траекторию и попадают прямо ко мне на сетчатку.
Мусульманские астрономы минувших веков назвали это небесное свечение «ложной зарей»[57], поскольку оно иногда появляется на востоке примерно за час до восхода, словно само время искажается и Солнце возвращается до срока, чтобы снова осветить мир. На самом деле освещается не столько мир, сколько структура Солнечной системы – туманное отображение исполинского диска, в котором лежат орбиты всех планет и множества других небесных тел, занимающих то же пространство. Как это прекрасно!
Кроме всего прочего, эта сияющая пыль имеет то же происхождение, что и различные твердые вещества, из которых когда-то создалась сама Земля. Эти вещества слипались и накапливались, плавились и снова отвердевали, остывая, и в конце концов сформировали слоистые минералы ядер и каменистую кору планет и спутников. Они – ближайшая родня тех субстанций, по которым я катил по пути от Тихого океана в Анды. Те же самые элементы и соединения удобряют почву в долине Эльки, те же компоненты хрустят у меня под ногами в виде щебенки. Глядя на сияние квадрильонов далеких пылинок, я внезапно понимаю, что и сам я создан из точно такого же вещества.
Для меня это настоящее озарение – неожиданное напоминание о том, как глубоко мое краткое существование связано с Большим и Главным. Как же так получилось, что стала возможной цепочка событий, которая привела к этой секунде? Как подобные пылинки, рассеянные в пространстве, превращаются в планеты? Как из них образуются целые миры с океанами, горами и живыми дышащими существами, которые задаются вопросом о своей роли в мироздании?
История Солнца, Земли и других планет длинна и иногда необычайно запутанна, а начать лучше всего с того, что признать, что даже нынешнее состояние природы нельзя считать завершенным строительным проектом. Некоторые процессы, когда-то приведшие к зарождению и развитию планет, идут в Солнечной системе и по сей день. И зодиакальный свет – одно из самых главных тому свидетельств.
* * *
Пыль, порождающая зодиакальный свет, на удивление летуча. Мельчайшие ее частицы такие крошечные, что даже бесплотное давление солнечного света, даже нежнейшие прикосновения протонов и те выталкивают их наружу, более того, разгоняют до таких скоростей, что они улетают прочь из Солнечной системы в глубины космоса.
Однако самые крупные частицы так велики, что неуловимые последствия аберраций солнечного света и даже их собственное тепло – их разогревают солнечные фотоны – создают противоположную тягу[58] и заставляют их по плавной спирали двигаться к центру Солнечной системы. В дальнейшем частицы могут разрыхлиться или разрушиться от солнечного излучения, которое становится все сильнее и сильнее, могут даже распасться на газ из атомов и ионов, а могут так уменьшиться, что солнечный ветер унесет их обратно в межзвездную пустоту.
Есть и другой механизм, уничтожающий межпланетную пыль: трение планет. Всего за год гравитация и вязкая атмосфера одной лишь Земли захватывают из Солнечной системы целых 40 000 тонн пыли! Нам это известно наверняка, поскольку мы можем подсчитать количество пылинок. Начиная с 1970-х годов[59] ученые используют для сбора внеземной пыли в верхних слоях атмосферы Земли стратосферные зонды и даже самолеты-разведчики U-2, принадлежащие НАСА. Пойманные частицы сыграли непосредственную, важнейшую роль в научной реконструкции истории и эволюции Солнечной системы.
Поскольку способов уничтожить межпланетную пыль так много, по масштабам физики межпланетной среды она живет очень недолго. Среднее зерно уничтожается или уносится в межзвездное пространство за период от тысячи до ста тысяч лет. Однако вот она, пыль – мирно мерцает в ночном небе. А значит, ее запасы каким-то образом откуда-то пополняются. Это важное свидетельство того, что Солнечная система не незыблема – очередное доказательство, подобное сверхновой Тихо Браге, что мироздание живет под тиканье иных часов, весьма далеких от человеческого понимания времени. Этот факт влияет на наше представление о Вселенной и к тому же подводит к новой точке зрения на наше положение в мироздании и его истоки.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 158; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!