Kitabı oku: «Миллиарды и миллиарды: Размышления о жизни и смерти на рубеже тысячелетий», sayfa 3

* * *

Во многих ситуациях свет ведет себя как волна. Представим, например, что свет проходит в затемненную комнату через две параллельные щели и попадает на экран. Что мы увидим на экране? Изображение щелей (а точнее – ряд параллельных ярких и темных полос) – «интерференционный узор». Пройдя сквозь пару щелей, свет не движется прямо вперед, как летящая пуля, а распространяется во все стороны под разными углами. Там, где накладываются друг на друга гребни двух волн, мы в силу эффекта так называемой усиливающей интерференции видим яркое изображение щели, в местах наложения впадин ослабляющая интерференция создает темную полосу. Это характерное поведение волны. Ту же картину можно наблюдать, если проделать два отверстия в опоре пирса на уровне воды.

В то же время свет ведет себя еще и как поток крохотных «летящих пуль» – фотонов. На этом основан принцип действия обычного фотоэлемента (например, в фотоаппарате или в калькуляторе со световой подзарядкой). Каждый попадающий на него фотон выбивает из светочувствительной поверхности электрон. Множество фотонов создают поток электронов, или электрический ток. Но как свет может быть одновременно и волной, и частицей? Чтобы не ломать голову, лучше представить его себе как нечто третье, не волну и не поток частиц в чистом виде, – нечто, не имеющее прямых аналогий в обыденном мире, а лишь ведущее себя в одних условиях как волна, а в других – как частица. Корпускулярно-волновой дуализм – очередная порция лекарства от человеческой гордыни. Природа не обязана соответствовать нашим ожиданиям и предпочтениям и быть понятной для нашего ограниченного ума.

Что касается практического применения, свет аналогичен звуку. Световые волны являются трехмерными, имеют частоту, длину волны и скорость распространения (скорость света). Единственное – но потрясающее – отличие состоит в том, что для распространения им не нужна среда, например вода или воздух. Свет Солнца и далеких звезд доходит до нас, хотя пространство между нами является почти идеальным вакуумом. В открытом космосе астронавты не могут переговариваться, кроме как по радио, даже находясь в нескольких сантиметрах друг от друга. Отсутствует воздух, в котором мог бы распространяться звук. Но видят они друг друга прекрасно. Сблизившись настолько, чтобы их шлемы соприкасались, они смогут и слышать друг друга. Если из вашей комнаты внезапно исчезнет воздух, вы не услышите, как сосед по комнате жалуется на это обстоятельство, хотя какое-то мгновение сможете наблюдать, как он жестикулирует и разевает рот.

Обычный видимый свет – воспринимаемый нашим зрением – имеет очень высокую частоту: около 600 трлн (6 × 10¹⁴) волн попадает на нашу сетчатку каждую секунду. Поскольку скорость света равна 30 млрд (3 × 10¹⁰) сантиметров в секунду, длина волны видимого света составляет 30 млрд, деленные на 600 трлн, или 0,00005 (3 × 10¹⁰ / 6 × 10¹⁴) = 0,5 × 10^–4 см. Это слишком мало, чтобы разглядеть, даже если бы нашелся способ подсветить чем-то эти волны и получить их изображение.

Если звуки определенных частот воспринимаются нами как разные музыкальные тона, то свет определенных частот мы интерпретируем как разные цвета. Частота красного цвета около 460 трлн (4,6 × 10¹²) волн в секунду, фиолетового – около 710 трлн (7,1 × 10¹²). Между ними располагаются все остальные цвета радуги. Каждому свету соответствует своя частота.

По аналогии с парадоксом о смысле музыкального тона для глухого от рождения человека можно задаться столь же хитрым вопросом: что есть цвет для человека, рожденного слепым? И в этом случае ответом будет уникальная, со всей достоверностью определяемая частота световой волны, которую можно измерить и зафиксировать точно так же, как фиксируется музыкальный тон. При должной подготовке и знании физики слепой от рождения человек отличит розовый от малинового и кроваво-красного. При наличии хорошего спектрометра он сможет различать оттенки гораздо точнее, чем нетренированный человеческий глаз. Частоту 460 трлн герц зрячие люди интерпретируют как «красное». Но этой частотой (460 ТГц) и привычной интерпретацией все и исчерпывается. Здесь ничего больше нет, никакого чуда, каким бы красивым нам ни казалось это зрелище.

Подобно звукам, слишком высоким или низким для человеческого уха, есть частоты световых волн, или «цвета», выходящие за пределы нашего зрительного восприятия. Это диапазоны гораздо более высоких частот (порядка миллиарда миллиардов⁸ – 10¹⁸ – волн в секунду у гамма-излучения) и гораздо более низких (менее одной волны в секунду у длинных радиоволн). Двигаясь по спектру световых волн от высоких частот к низким, мы встречаем широкие полосы с собственными названиями: гамма-излучение, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны. Все эти волны распространяются в вакууме. Все являются такими же «полноценными» световыми волнами, что и обычный видимый свет.

Различные частотные диапазоны дают собственную картину астрономических явлений. Небо выглядит в разных лучах по-разному. Например, яркие звезды в гамма-диапазоне невидимы. Наоборот, фантастические гамма-барстеры, обнаруженные орбитальными обсерваториями, исследующими космос в гамма-диапазоне, практически незаметны в обычном видимом свете. Если бы мы до сих пор – как большую часть своего существования – наблюдали Вселенную только в видимом спектре, то не знали бы, что в ней есть источники гамма-излучения. Это относится и к источникам рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного и радиоизлучения, а также экзотических нейтрино и космических лучей и, возможно, гравитационных волн⁹.

Мы приспособлены воспринимать видимый свет. Такой вот световой шовинизм. Лишь к этому свету чувствителен человеческий глаз. Если бы в силу физической трансформации наши предки научились передавать и принимать радиоволны, то древние люди смогли бы общаться на огромных расстояниях, а овладение рентгеновским зрением позволило бы им заглядывать внутрь растений, животных, минералов и друг друга. Почему же наши глаза не обрели восприимчивости к излучению с другими частотами?

Любой материал, какой ни возьми, «склонен» поглощать свет определенных частот, и никаких других. У каждого вещества свои предпочтения. Свет и химический состав вещества имеют естественный резонанс. Свет определенных частот, например гамма-излучение, поглощают практически все материалы. Импульс гамма-излучения быстро слабеет из-за поглощения воздухом. Космические гамма-лучи, проделывающие гораздо более долгий путь в земной атмосфере, полностью поглощаются прежде, чем достигнут поверхности планеты. Здесь, на Земле, у нас очень темно – если смотреть в гамма-спектре, – кроме ближайших окрестностей таких объектов, как ядерные боеголовки. Чтобы увидеть гамма-лучи, идущие от центра Галактики, нужно поместить орган зрения в космосе. Это относится и к рентгеновским лучам, ультрафиолету и большей части инфракрасного диапазона.

Видимый свет, наоборот, плохо поглощается большинством материалов. Например, воздух практически проницаем для него. Это одна из причин, почему мы видим именно в этом диапазоне: излучение видимой части спектра проходит сквозь атмосферу и достигает нас. Гамма-зрение бесполезно в атмосфере, где все в этом диапазоне выглядело бы совершенно черным. Естественный отбор не ошибается.

Вторая причина: именно в диапазоне видимого излучения Солнце отдает основную часть своей энергии. Очень горячие звезды излучают преимущественно в ультрафиолетовом диапазоне, очень холодные – в инфракрасном. Солнце – по космическим меркам средняя звезда – излучает главным образом видимый свет, причем сильнее всего в области волн желтого цвета. И наш глаз демонстрирует поразительную точность настройки: именно к этой части спектра он наиболее чувствителен.

Может ли случиться так, что обитатели других планет видят совершенно в других диапазонах? На мой взгляд, едва ли. Практически все присутствующие в космосе в заметном количестве газы прозрачны для видимого света и полупрозрачны для близких к нему частот. Звезды, кроме самых холодных, отдают значительную, если не преобладающую, часть своей энергии на частотах видимой части спектра. Проницаемость материи и свечение звезд в одном и том же узком диапазоне частот только кажется случайным совпадением. Это соответствие наблюдается не только в Солнечной системе, но и повсюду во Вселенной и является следствием фундаментальных законов излучения, квантовой механики и ядерной физики. Могут быть и исключения, но я полагаю, что обитатели иных миров, если они вообще существуют, видят практически в том же диапазоне частот, что и мы¹⁰.

Растения поглощают красный и синий свет и отражают зеленый, поэтому представляются нам зелеными. Все зависит от того, свет какой части спектра и в каком количестве отражает данный «цвет». То, что поглощает синий свет и отражает красный, кажется нам красным; то, что поглощает красный свет и отражает синий, кажется синим. Предмет, который воспринимается нами как белый, практически одинаково отражает свет всех цветов. Это относится и ко всему серому и черному. Разница между черным и белым не в цвете, а в количестве отраженного света. Все относительно.

Наверное, самый яркий природный материал – свежевыпавший снег. Но и он отражает лишь около 75 % падающего на него солнечного света. Обиходный черный материал, например черный бархат, отражает считаные проценты света. «Противоположны как черное и белое» – это логическая ошибка. В сущности, черное и белое есть одно и то же, различие между ними не в цвете, а в относительном количестве отраженного света.

Большинство «белых» людей далеко не так белы, как свежевыпавший снег, или хотя бы белый холодильник, а большинство «черных» светлее черного бархата. Это относительные, неточные, обманчивые характеристики. Люди сильно отличаются отражательной способностью – показателем того, какой процент светового потока отражает кожа. Пигментацию кожи обеспечивают главным образом молекулы органического соединения под названием меланин, которое организм вырабатывает из тирозина – аминокислоты, входящей в состав белков всех живых организмов. Альбиносы имеют врожденное заболевание, вследствие которого меланин не вырабатывается. Их кожа и волосы имеют молочно-белый оттенок, радужки глаз розовые. Животные-альбиносы в природе редки, поскольку их кожа не обеспечивает достаточной защиты от солнечного излучения и у них отсутствует защитная окраска. Долго альбиносы не живут.

Подавляющее большинство жителей США коричневые. Свет, лучше всего отражаемый нашей кожей, несколько смещен в красную область видимого спектра. Людей с активной выработкой меланина так же бессмысленно определять «цветными», как людей, в коже которых меланина мало, – «обесцвеченными».

Заметные различия в цвете кожи наблюдаются только в видимом диапазоне и близких к нему частотах. Уроженцы Северной Европы и Центральной Африки одинаково черны в ультрафиолетовом и инфракрасном излучении, поскольку практически все органические молекулы, не только меланин, поглощают его. Такая аномалия, как белая кожа, в принципе возможна исключительно в видимом спектре, для которого проницаемы многие молекулы. В большей части спектра все люди черные¹¹.

Солнечный свет представляет собой смешение волн с частотами, соответствующими всем цветам радуги. Желтого света в нем несколько больше, чем красного или синего, и это одна из причин того, что Солнце кажется нам желтым. Предположим, волны всех этих цветов попадают на лепесток розы. Почему он выглядит красным? Потому что все остальные цвета, кроме красного, преимущественно поглощаются им. Когда световой поток падает на розу, волны беспорядочно рассеиваются под поверхностью лепестков. Как в примере с ванной, при каждом соударении волна ослабляется, но всякий раз волны синего и желтого света поглощаются сильнее красных. В итоге после множества внутренних отражений обратно в воздух излучается больше красного света, и мы созерцаем прекрасную алую розу. С голубыми или фиолетовыми цветами происходит то же самое, с той разницей, что их лепестки поглощают преимущественно красный и желтый свет, а отражают синий и фиолетовый.

За поглощение света в лепестках таких цветов, как розы и фиалки – настолько ярко окрашенных, что являются тезками соответствующих оттенков, – отвечает особый органический пигмент, антоцианин. Примечательно, что типичный антоцианин имеет красный цвет в кислой среде, синий – в щелочной и фиолетовый – в воде. Таким образом, розы красны, потому что содержат антоцианин и имеют легкую кислую реакцию, фиалки фиолетовы благодаря антоцианину и легкой щелочной реакции. (Я пытался обыграть этот факт в каламбурах, но не преуспел.)

Синие тона даются Природе трудно. Редкость синих скал или песков на Земле и других планетах говорит сама за себя. Синие пигменты с необходимостью имеют весьма сложное строение: антоцианин состоит из двух десятков расположенных определенным образом атомов, каждый тяжелее атома водорода.

Живые существа пользуются цветом очень изобретательно. Растения поглощают солнечный свет и путем фотосинтеза добывают пропитание буквально из воздуха и воды. Птенцы яркой окраской глоток указывают родителям, куда совать пищу. Бывает окраска, привлекающая особей противоположного пола и насекомых-опылителей, бывает маскировочная или отпугивающая. Есть у цвета и чисто эстетическая функция, во всяком случае для человека. Но все это возможно исключительно в силу физических особенностей звезд, химического состава воздуха и изящной сообразности процесса эволюции, обеспечившего нам совершенную гармонию с физической средой.

Когда мы изучаем иные миры, состав атмосферы или рельеф других планет – пытаемся понять, почему атмосферная дымка спутника Сатурна Титана коричневая, а похожая на дынную корку поверхность Тритона, спутника Нептуна, розовая, – то опираемся на свойства световых волн, по сути, мало отличающихся от концентрических кругов на воде в ванне. Все видимые нами цвета, будь то на Земле или за ее пределами, определяются длиной волны преимущественно отраженного света. Так что образ Солнца, ласкающего все сущее в пределах достижения своих лучей, представление о солнечном свете как о взоре божества не только поэтическая метафора. Тем не менее капля воды, падающая в ванну, гораздо лучше и точнее объясняет физику света.

Глава 5
Четыре вселенские загадки

Когда вверху не названо небо,

А суша внизу была безымянна…

Тростниковых загонов тогда еще не было,

Тростниковых зарослей видно не было,

Когда из богов никого еще не было,

Ничто не названо, судьбой не отмечено,

Тогда в недрах зародились боги…

– «Энума элиш»¹², древневавилонский эпос о сотворении мира, 2500–2000 гг. до н. э.¹³

Каждая цивилизация создает миф о сотворении мира, пытаясь осмыслить происхождение Вселенной и всего, что в ней есть. По большей части эти мифы не более чем вымысел. Есть такой миф и у нас с вами. Он, однако, опирается на точные научные данные.

Итак…

Мы живем в расширяющейся Вселенной, размеры и древность которой выходят за пределы обычного человеческого воображения. В ней находятся галактики, разлетающиеся все дальше друг от друга вследствие Большого взрыва – грандиозного первоначального импульса. По мнению некоторых ученых, наша Вселенная – лишь одна из великого, а возможно, и бесконечного множества отдельных вселенных. Одни растут и развиваются, чтобы затем схлопнуться и погибнуть. Другие расширяются вечно. Третьи находятся в динамическом равновесии и многократно, если не бесконечно, проходят цикл расширения и сжатия. Нашей Вселенной около 15¹⁴ млрд лет, во всяком случае таков ее возраст в ее нынешнем «воплощении», возникшем в результате Большого взрыва.

В других вселенных могут существовать иные формы материи и действовать свои физические законы. Где-то жизнь невозможна из-за отсутствия светил и планет или даже химических элементов тяжелее водорода и гелия. Вероятно, есть и такие вселенные, рядом со сложностью и изобилием которых меркнет наша собственная. Даже если иные вселенные действительно существуют, нам вряд ли удастся проникнуть в их секреты, тем более увидеть их своими глазами. Впрочем, и в нашем с вами доме есть над чем подумать.

Во Вселенной, где мы обитаем, несколько сотен миллиардов галактик, одну из которых мы называем Млечным Путем – «нашей» Галактикой, хотя не имеем ни малейших оснований претендовать на власть над ней. Млечный Путь – это газ, пыль и около 400 млрд звезд. Одна из них, на периферии спирального рукава Галактики, и есть наше Солнце – неяркая, небольшая, прямо скажем, заурядная звездочка. В пути продолжительностью 250 млн лет вокруг центра Галактики Солнце сопровождает свита из малых миров: планет и их спутников, астероидов, комет. Человек разумный – всего лишь один из 50 млрд видов живых существ, зародившихся и эволюционировавших на маленькой планетке, третьей по счету от Солнца. Мы зовем ее Землей. Наши космические аппараты исследовали 70 объектов Солнечной системы и проникали в атмосферу или спускались на поверхность четырех: Луны, Венеры, Марса и Юпитера¹⁵. Свершения, прежде доступные лишь героям мифов!

* * *

Искусство прорицания давно утрачено. Несмотря на наше, как выразился Чарльз Маккей¹⁶, «горячее желание пронзить взглядом густую тьму, скрывающую будущее», мы здесь бессильны. Важнейшие научные открытия, как правило, оказываются и самыми неожиданными – не логическим следствием уже накопленной суммы знаний, а совершеннейшим откровением. Природа гораздо более изобретательна, непредсказуема и изощренна, чем человек. Какие эпохальные открытия в астрономии ждут нас в ближайшие десятилетия, как изменится наш миф о сотворении мира? Гадать об этом бессмысленно. Однако наметившиеся тенденции развития исследовательской техники приоткрывают перед нами перспективы, от которых захватывает дух.

Если предложить астрономам назвать четыре самые интригующие загадки в их области, то мнений будет столько же, сколько людей. Многие, насколько мне известно, составили бы список, отличный от моего. Например, из чего состоит 90 % Вселенной? (Мы до сих пор этого не знаем¹⁷.) Как найти ближайшую черную дыру? Чем объяснить поразительную странность, что расстояния между галактиками, предположительно, квантуются, т. е. всегда кратны определенным числам? Что такое гамма-всплески – взрывные выбросы жесткого излучения, интенсивность которых превосходит энергию целой звездной системы? А парадоксальный факт, что Вселенная моложе самых старых звезд в ней? (Хотя данные, полученные с помощью орбитального телескопа «Хаббл», заставили большинство ученых пересмотреть оценку возраста Вселенной. Если ей действительно 15 млрд лет, то парадокс снимается.) Одних ученых особенно занимает исследование кометного вещества в земных лабораториях, других – поиск аминокислот в межзвездном пространстве или тайна происхождения древнейших галактик.

Но самые захватывающие перспективы – если только во всем мире не будет жестко урезано финансирование астрономических исследований и космических миссий (ужасная, но вполне возможная вещь!) – откроются перед нами, когда мы ответим на следующие четыре вопроса¹⁸.

1. Была ли когда-нибудь жизнь на Марсе? Нынешний Марс – это мертвый, безводный голый камень. Но повсюду на нем видны отчетливые следы древних речных долин. Есть и признаки некогда существовавших озер и даже океанов. По степени кратеризации поверхности планеты можно примерно определить, когда Марс был более теплым и влажным. (В этом методе за основу берется кратеризация Луны и проводится радиоизотопное датирование на основе периода полураспада элементов из образцов лунного грунта, доставленных на Землю в ходе программы «Аполлон».) Ответ: около 4 млрд лет назад. Именно тогда, когда на Земле зарождалась жизнь! Неужели из двух соседних планет с очень схожими условиями лишь одна оказалась колыбелью жизни? Или жизнь возникла и на Марсе, чтобы очень скоро стать жертвой необъяснимого изменения климата? И не могла ли она уцелеть в неких оазисах, возможно, под поверхностью планеты, и в той или иной форме просуществовать до нашего времени? Таким образом, Марс ставит перед нами два фундаментальных вопроса: возможна ли на нем жизнь, сегодня или в прошлом, и что ввергло планету, столь похожую на Землю, в ее теперешнее состояние обледенелой глыбы. Второй вопрос для нас – решительно перекраивающих свою среду обитания, почти ничего не зная о возможных последствиях, – может оказаться отнюдь не праздным.

Автоматическая станция «Викинг», севшая на Марс в 1976 г., исследовала его атмосферу и обнаружила многое из того, что присутствует и в атмосфере Земли, – например, углекислый газ, – а также следы газов, преобладающих в нашей атмосфере, в частности озона. Изотопный анализ показал, что на Марсе многие молекулы представлены в форме, отличной от земной. Так были установлены характерные признаки марсианской атмосферы.

Затем выяснился удивительный факт. В Антарктиде на ледовом щите, прямо на поверхности смерзшегося снегового покрова, находят метеориты – камни из космоса. Одни уже были известны на момент марсианской миссии, другие обнаружились позднее, но все они попали на Землю еще до полета «Викинга» – некоторые на десятки тысяч лет раньше. На кристально-белом антарктическом льду они были отчетливо заметны. Большая часть собранных метеоритов оказалась в Хьюстоне, где в то время действовала Лаборатория по приему лунных образцов.

В те времена НАСА испытывало серьезный недостаток финансирования, и прошло немало лет, прежде чем эти находки подверглись хотя бы первичному исследованию. Некоторые оказались лунными: при столкновении метеорита или кометы со спутником нашей планеты фрагменты лунной поверхности оказались выброшенными в космос, и какая-то их часть упала в Антарктиду. Один-два метеорита прибыли с Венеры¹⁹. Примечательно, что несколько прилетели с Марса, о чем свидетельствовал их химический состав с характерными признаками марсианской атмосферы.

В 1995–1996 гг. ученые Космического центра имени Линдона Джонсона наконец приступили к изучению одного из метеоритов марсианского происхождения – ALH 84001. Внешне это был самый обычный камень, похожий на буроватую картофелину. Но его микрохимический анализ выявил наличие органических молекул особого типа, преимущественно полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Сами по себе эти молекулы, соединяющиеся в подобия узоров из шестиугольных кафельных плиток с атомом углерода в каждой вершине, отнюдь не диковинка. ПАУ обнаруживаются на рядовых метеоритах и в межзвездной пыли, предположительно имеются на Юпитере и Титане и никоим образом не являются признаком жизни. Примечательно их расположение в метеорите из Антарктики, по большей части в виде глубинных вкраплений. Следовательно, они прилетели вместе с ним, а не налипли при контакте с земными породами (или автомобильными выхлопами). Впрочем, и в «чистых» метеоритах присутствие ПАУ еще не доказательство наличия жизни. В образце были найдены и некоторые другие минералы, которые на Земле могут считаться признаками присутствия органики. Самой удивительной находкой стали так называемые нанофоссилии – микроскопические слипшиеся друг с другом сферы, напоминающие крохотные колонии земных бактерий. Но можно ли утверждать со всей определенностью, что на Земле или на Марсе не существует минералов аналогичного строения? Достаточно ли этого, чтобы ответить на вопрос о жизни на Марсе? И разве сам я не привык повторять в отношении НЛО, что революционные теории требуют столь же революционных доказательств? Пока доказательства обитаемости Марса не настолько убедительны.

Однако мы в самом начале пути. Впереди анализ других фрагментов этого марсианского метеорита. Изучение остальных метеоритов с Красной планеты. Исследование метеоритов иного типа, обнаруженных на ледовых полях Антарктики. Нам следует заняться не только камнями из глубинных пород, прилетевшими или доставленными с Марса, но и теми, что когда-то лежали на поверхности планеты. Пора переосмыслить фантастические результаты биологических экспериментов «Викинга», по мнению отдельных ученых, свидетельствующие о наличии жизни. Нужно отправить спускаемые аппараты в определенные районы Марса, возможно, сохранившие тепло и влагу. Перед нами открывается непаханое поле марсианской экзобиологии.

Если нам посчастливится найти на Марсе хотя бы микробов, это будет настоящее чудо: жизнь, зародившаяся на двух соседних планетах примерно на одном и том же раннем этапе их существования. Или жизнь была перенесена с одной планеты на другую метеоритом и не имела двух независимых источников? Эту загадку раскроет изучение найденных форм жизни с точки зрения органической химии и морфологии. Жизнь могла возникнуть в одном из двух миров, но в каждом прошла свой путь развития. Тогда перед нами будет результат нескольких миллиардов лет принципиально иной эволюции – сказочный подарок судьбы для всей биологической науки.

При исключительном везении мы встретим совершенно самостоятельные формы жизни. Хранят ли они генетическую информацию в полинуклеотидах, подобно земным формам? Используют ли механизмы ферментативного катализа с участием белков? Какой у них генетический код? При любых ответах на эти вопросы биология совершит революционный прорыв. И независимо от результатов главным станет вывод: жизнь не столь редкая штука, как казалось ученым.

На следующее десятилетие многие страны строят масштабные планы изучения Марса с помощью автоматических орбитальных станций, спускаемых аппаратов, марсоходов и внутригрунтовых зондов, надеясь приблизиться к решению этих эпохальных проблем. В 2005 г. предполагалось отправить на Красную планету возвращаемую беспилотную миссию для доставки поверхностных и глубинных образцов на Землю²⁰.

2. Титан – лаборатория жизни? Крупный спутник Сатурна Титан уникален благодаря своей атмосфере: она в десять раз мощнее земной и состоит главным образом из азота (его много и в нашей атмосфере) и метана (СН₄). Два американских космических аппарата «Вояджер» обнаружили в атмосфере Титана простые органические молекулы – соединения углерода, с которых началась жизнь на Земле. Титан окружает перламутрово-оранжевый дымчатый слой, сходный по свойствам с красно-коричневым осадком, который был получен в лаборатории при подаче энергии в смоделированную атмосферу спутника. Анализ этого осадка выявил в нем целый ряд «кирпичиков» земной жизни. Титан находится так далеко от Солнца, что вода может присутствовать на нем лишь в виде льда. Но не спешите представлять этот мир несовершенным подобием Земли времен зарождения жизни. Он мог оттаивать в результате столкновений с кометами, и, судя по наблюдениям, типичный участок поверхности Титана находился под водой порядка тысячелетия из 4,5 млрд лет его существования. В 2004 г. в систему Сатурна прибыл аппарат НАСА «Кассини». Отделившийся от него зонд Европейского космического агентства «Гюйгенс» медленно спустился на парашютах сквозь плотную атмосферу Титана и сел на поверхность этого таинственного мира. Подобные миссии позволят нам узнать, далеко ли продвинулся Титан в экспериментах по созданию жизни.

3. Есть ли у нас братья по разуму? Радиоволны распространяются со скоростью света. Ничто в мире не способно двигаться быстрее. При правильно подобранной частоте они беспрепятственно пронизывают космическое пространство и атмосферу любой планеты. Два гигантских радиотелескопа-радара – на Земле и в другой звездной системе, обращенные друг к другу, – могли бы обмениваться сигналами, сколько бы тысяч световых лет их ни разделяло. Поэтому с помощью имеющихся у нас радиотелескопов мы следим, не посылает ли нам кто-нибудь сообщение. Пока ничего определенного не обнаружилось, хотя сердца ученых не раз замирали из-за так называемых «событий» – записанных сигналов, отвечающих всем критериям послания внеземной цивилизации, если бы не одно «но». Телескоп вновь наводили на точку пространства, откуда поступил сигнал, однако он не повторялся – ни через минуту, ни через месяц, ни через год. Но мы только начали работать на этом направлении. Тщательный поиск потребует одного-двух десятилетий. Обнаружение внеземных цивилизаций навсегда изменит наши представления о Вселенной и о самих себе. Если же долгий методичный поиск окажется безрезультатным, возможно, это заставит нас со всей остротой почувствовать невероятную ценность земной жизни. Любой результат этого научного поиска заслуживает наших усилий.

4. Как родилась Вселенная и как она погибнет? Как ни фантастично это звучит, современная астрофизика вплотную подобралась к пониманию происхождения, существования и будущего Вселенной. Вселенная расширяется: все галактики отдаляются друг от друга – это явление, называемое потоком Хаббла, является одним из трех главных свидетельств в пользу Большого взрыва, положившего начало Вселенной (по крайней мере ее нынешнего воплощения). Силы земного тяготения достаточно, чтобы вернуть на поверхность планеты подброшенный вверх камень, но не ракету, набравшую вторую космическую скорость. Аналогично если во Вселенной содержится очень много материи, то ее совокупная гравитация замедлит, а затем и прекратит разлет. Расширяющаяся Вселенная превратится в схлопывающуюся Вселенную. Если же материи для этого недостаточно, расширение будет вечным. Известной на данный момент материи слишком мало, чтобы замедлить расширение Вселенной, но есть основания считать, что существует огромное количество темной материи – «не желающей» отражать свет, чтобы предоставить астрономам свидетельства своего существования. Если расширение Вселенной окажется временным явлением и когда-нибудь сменится сжатием, очевидно, возникает вероятность того, что Вселенная бесконечное число раз проходит цикл расширения-сжатия, и ее древность также бесконечна. Бесконечно существующая Вселенная не нуждается в акте творения. Она просто всегда существует. Напротив, недостаток материи для перехода от расширения к сжатию согласуется с идеей сотворения Вселенной из ничего. Человечество пытается ответить на эти глубочайшие вопросы с самого зарождения цивилизации. Но лишь теперь у нас появляются шансы что-то понять. И помогут нам в этом не откровения и мифы, а надежные, воспроизводимые, объективные результаты научных наблюдений.

* * *

Я считаю весьма вероятным, что в ближайшие 10–20 лет мы совершим удивительные открытия во всех этих четырех областях научного поиска. Повторюсь, что мог бы назвать немало других актуальных вопросов астрономии. Но я абсолютно убежден, что подлинно революционные достижения ждут нас там, где мы по своей близорукости не способны их предвидеть.