Жизнь зародилась в пекле, или все мы вышли из ада?

 

Ну, хорошо, допустим, что «семена жизни» в виде каких‑то бактериальных спор действительно попали на нашу планету из космоса. А там они откуда взялись? Оказывается, во Вселенной немало мест, которые могут претендовать на звание источника жизни…

А начались поиски этих источников, как ни странно, с того, что физики попробовали со своей точки зрения взглянуть на… Библию. И выяснили, что многим из нас после смерти надо готовиться к житию в пекле. Потому как в той же Библии сказано: «Боязливых же и неверных, и скверных и убийц, и любодеев и чародеев, и идолослужителей и всех лжецов – участь в озере, горящем огнем и серою». А много ли среди нас праведников?

Между тем внимательный читатель может почерпнуть из той же Библии, и сколь накален ад. Сера, как известно, – твердое хрупкое вещество желтого цвета, которое плавится при температуре 119,7°С. При последующем повышении температуры она сначала растекается пылающими реками и огненными озерами, а затем (при 450 °С) начинает испаряться.

Таким образом, получается, что в аду столь же жарко, как, скажем, на поверхности Венеры. Впрочем, на конце горящей сигареты температура еще выше – 700 °С.

Впрочем, давайте для сравнения посмотрим, что же уготовано тем немногим праведникам, которые гарантировано попадут в рай. Для этого снова обратимся к тексту Библии. Пророк Исайя говорит о грядущем благолепии: «И свет луны будет, как свет солнца, а свет солнца будет светлее всемеро»….

Пользуясь этим указанием, два физика из университета испанского города Сантьяго‑де–Компостела попробовали применить к этим речам закон излучения Стефана–Больцмана («Температура тела, пребывающего в термическом равновесии, пропорциональна корню четвертой степени из количества излучения»), В итоге у них получилось, что температура небес, «по Исайе», равна 231,5°С! То есть, говоря иначе, в раю хоть не такое пекло, как в аду, но прохладно тоже не покажется…

 

* * *

 

Конечно, к подобным выкладкам не стоит относиться всерьез. Библия все‑таки – не свод лабораторных отчетов, чтобы подходить к ней с физическими мерками. И пытаясь узнать, где всего холоднее и всего жарче во Вселенной, обратимся лучше к исследованиям самих физиков и астрономов.

Для начала зададимся вопросом, что такое температура. Физики уже давно уяснили, что температуру любого тела характеризует беспорядочное движение молекул, из которых это тело состоит. Когда это движение полностью прекратится, температура тела упадет до абсолютного нуля.

Еще в 1848 году английский физик Уильям Томсон (впоследствии лорд Кельвин) предложил новую шкалу температур, названную теперь его именем. Начальной ее точкой стал абсолютный нуль: 0° К, или –273°С.

Ниже этой точки на шкале не может быть ничего. Частицы вещества либо движутся, либо не движутся. Третьего не дано.

Однако показатель градусов по шкале Кельвина или Цельсия ничего не скажет нам о том, какие частицы движутся и сколько их. Одна и та же температура легче переносится в одной физической среде и труднее – в другой. Определяется это именно количеством частиц, участвующих в тепловом движении, а также их типом. Например, мы относительно легко переносим температуру воздуха, равную 70°С (в особенности, если он сухой), а вот вода, нагретая до той же температуры, может нас обжечь. Причина понятна: вода – более плотная среда, чем воздух. Она содержит в единице объема больше молекул, чем воздух, и это чувствительнее для нас, вынужденных поглаживать ошпаренную кожу.

Но еще поразительнее для нас узнать, что самые высокие и самые низкие температуры во Вселенной зафиксированы у нас на Земле. Между тем это так. Во время экспериментов по искусственной термоядерной реакции (именно эта реакция протекает в недрах звезд, вызывая их свечение) ученым удавалось на короткие мгновения получать температуру в миллиарды градусов по шкале Цельсия. Так, еще в 1962 году в СССР была получена температура в 3 тысячи миллионов градусов. Для сравнения укажем, что в недрах Солнца температура достигает всего «каких‑то» 15 миллионов градусов.

В то же время ученые пытаются достичь абсолютного нуля по шкале Кельвина – и уже получены температуры, равные всего миллиардным долям градуса. Даже в самых пустынных уголках Вселенной и то теплее, чем в иных спецлабораториях на нашей планете. Ведь вдали от звезд температура диффузного вещества (то есть газа и пыли), заполняющего пространство, равна как‑никак трем градусам Кельвина. Межзвездные дали согреты космическим фоновым излучением – реликтом грандиозного события, которое, как считается, породило все наше мироздание, то есть реликтом Большого Взрыва.

Кстати, в момент, когда время было равно нулю и наша Вселенная, по мнению космологов, возникла буквально из ничего, температура в точке возникновения равнялась 10¹³ градусов. Это – самая высокая температура, которую когда‑либо использовали в своих расчетах физики–теоретики.

Сразу после Большого Взрыва наша Вселенная начала остывать. В конце времен, когда угаснут все звезды и исчезнут все планеты, воцарится мрак.

Есть поразительная взаимосвязь между областью самых высоких и самых низких температур. Так, в лабораторных условиях мы можем имитировать процессы, протекавшие во время гипотетического Большого Взрыва, если попробуем достичь абсолютного температурного нуля! По крайней мере, так заявляют физики Григорий Воловик и Мати Крузиус из Хельсинского технического университета.

При этом они опираются на «теорию струн», согласно которой наше мироздание, едва оно возникло, пронизали незримые космические нити. Они протянулись от одного края Вселенной до другого. Они были намного тоньше атома, но весили столько же, сколько весят нынешние галактики. И вот оказалось, что эти нитевидные структуры можно воспроизвести в жидком гелии, охлажденном до тысячной доли градуса Кельвина, если подвергнуть гелий нейтронной бомбардировке. Исследование этих тончайших образований, возникавших в пекле Большого Взрыва и возникающих близ абсолютного нуля, может помочь ответить на вопрос, что же действительно произошло в начале всех времен. Две крайности, похоже, смыкаются: горнило всепорождающего огня напоминает губительный ледяной мрак.

 

* * *

 

Итак, в первые мгновения после Большого Взрыва наша Вселенная стремительно расширялась и ее температура также быстро падала. Прошла всего десятитысячная доля секунды, а космос остыл уже до 10¹² градусов, то есть до триллиона градусов. На второй день «творения» средняя температура Вселенной понизилась до каких‑то вполне сносных 30 миллионов градусов. («И увидел Бог, что это хорошо. И был вечер, и было утро: день второй».) Сегодня эта цифра равна всего 3 градусам Кельвина. Космос охладился почти до нуля.

Конечно, средние показатели не исключают того, что отдельные, крохотные участки Вселенной внезапно разогреваются до невероятных температур. Такое происходит, например, при вспышке сверхновой, то есть при взрыве какой‑либо массивной звезды. В этот момент ее температура на короткое время подскакивает почти до десяти миллиардов градусов. Этого достаточно, чтобы из элементарных частиц образовались новые элементы (углерод, кислород, железо, азот). Все они стремительно разлетаются прочь от взорвавшейся звезды. Именно эти элементы, рожденные в горниле многочисленных космических плавилен, являются основой всех органических веществ – в том числе и тех, что способствовали зарождению жизни.

Подобные температуры возникают и в очаге неуправляемого термоядерного взрыва, или, иными словами, при взрыве водородной бомбы. В естественных условиях подобный процесс происходит в недрах Солнца и других звезд, где водород превращается в гелий, что сопровождается выделением огромного количества тепла. Благодаря этой излучаемой энергии на Земле существует жизнь. Человек, словно нерадивый ученик сказочного волшебника, попробовал воспроизвести этот процесс, сотворив бомбу, но его презренная копия убивает все живое.

Все эти сверхвысокие температуры, упоминаемые нами, мы можем оценить лишь приблизительно. Никто не измерял их с точностью до градуса. Зато температуру на поверхности Солнца, как и в недрах Земли, измерить удалось. И та и другая равны примерно 6000 градусов Цельсия. В такой жаре испаряется даже вольфрам – самый тугоплавкий из всех химических элементов (температура плавления – 3420 °С). Между тем астрономы давно подумывали о том, что на Солнце могут обитать живые существа. Их аргумент был таков: солнечные пятна холоднее, чем окружающее их пространство. Если предположить, что Солнце, как и Венера, окружено раскаленными облаками, тогда эти пятна могут быть разрывами в череде облаков, проемами, сквозь которые виднеется поверхность самого светила. Ну а поскольку эти пятна темны, их температура невысока. Значит, в обширной области солнечных пятен вполне могут поселиться некие организмы. Вот такова была гипотеза, возникшая в то время, когда люди настойчиво принялись искать жизнь за пределами нашей планеты – в том числе и на Солнце.

Теперь мы знаем, что никаких «солнечных человечков» все‑таки нет. Впрочем, нельзя не признать, что ученые прошлого отличались определенной прозорливостью. Солнечные пятна и впрямь почти на 1500 °К холоднее окружающего их вещества, а сама поверхность Солнца не очень‑то и разогрета, если мы сравним ее температуру с тем жаром, которым пышут некоторые другие звезды, например голубые гиганты. Температура поверхности самых крупных из них достигает почти 100 000 градусов. Всего за шесть секунд подобные звезды излучают столько же энергии, сколько наше Солнце – за год.

Еще сильнее разогреты крохотные нейтронные звезды, чей диаметр не превышает тридцати километров. Мы не способны их увидеть, но знаем, что их температура достигает миллиона градусов! На таком фоне покажется вполне уютной и пригодной для обитания самая холодная из известных нам звезд – двойная звезда в созвездии Стрельца. Она потеряла так много вещества, что весит теперь в 20 раз меньше Солнца и остыла до 1700 °С. Впрочем, все равно здесь чересчур жарко для живых организмов биологического типа. Так что жизнь на звездах скорее всего невозможна.

 

* * *

 

Какая же температура надобна для возникновения жизни и ее развития? Еще полвека назад американский астрофизик азиатского происхождения Су–Шу Хуанг, попытался очертить «зону жизни» – то есть область вокруг звезд, где может существовать жизнь. При этом он принимал как аксиому, что средняя температура в этой зоне должна колебаться в пределах от 0 до 100 градусов Цельсия.

Не думайте, что он так уж перегнул палку. Мы уже отмечали, что ученые долгое время верили, что при 100°С все живое гибнет. Однако в 70–е годы XX века на дне океана были открыты необычные образования, которые окрестили «черными курильщиками». Здесь из недр Земли вырастают конические трубы, из которых вырывается темная, сернистая магма, разогретая до 300 °С. В окрестностях этих подводных курящихся труб, словно в Аду, обитает множество организмов – бактерии, креветки, черви… Позднее примитивные формы жизни были обнаружены также в кипящей воде гейзеров.

Неужели жизнь зародилась среди адского пекла – в «озерах, горящих огнем и серою»? Если это так, то жизнь может быть и на такой планете, как Венера. Жаролюбивые, питающиеся серой бактерии могли бы, прижившись в атмосфере Венеры, сделать эту планету пригодной для жизни человека – пусть на это понадобились бы сотни тысяч лет.

А может быть, все было наоборот и жизнь появилась в ледяной пучине космоса? Во всяком случае, так около полувека назад утверждал британский астроном Фред Хойл. Согласно его теории, первые зародыши жизни возникли в темных межзвездных облаках и позднее были занесены на многие планеты. В то время эта гипотеза казалась выдумкой, достойной фантастов – тем более что сам Хойл и написал научно–фантастический роман, посвященный подобному думающему облаку.

Однако со временем выяснилось, что гипотеза не так уж и фантастична. В межзвездных облаках, состоящих из графитовых (углеродных) пылинок, обнаружены органические молекулы: поначалу – лишь ядовитый цианистый водород (то есть синильная кислота), затем – полициклические углеводороды. Под действием ультрафиолетового излучения, испускаемого соседними звездами, в этих пылинках может пробудиться жизнь.

В пользу этого соображения говорит и следующий довод. Все земные аминокислоты – основные компоненты белка – имеют сходную форму, так называемую L–конфигурацию. Возможно, что эти «кирпичики жизни» приобрели подобную форму под действием звездного света, для которого характерна круговая поляризация.

Жизнь может существовать не только в ледяной пучине космоса, но и под толщей льдов Антарктиды – там, куда не проникает свет, где нет тепла, нет притока энергии. Правда, обнаруженные там формы жизни (архебактерии) пребывают в анабиозе – своего рода «зимней спячке» (образно говоря, они делают один вдох за сто лет), но если они получат достаточно света и тепла, то быстро проснутся. Добавим, что в Антарктиде (рекордно низкая температура: –89,2°С) почти так же холодно, как на Марсе, где температура снижается до –140°С. Быть может, в недрах Марса, дожидаясь лучшей поры, тоже скрывается своя примитивная жизнь? Ведь было время – и на Марсе текли реки!

 

* * *

 

Относительно жизни на Марсе споры, как уже говорилось, идут и по сей день. Мы же пока давайте выберемся за пределы Солнечной системы в поисках «полюса холода» нашей Вселенной. Известно, что на шкале температур имеется абсолютный нуль. Теперь нам предстоит узнать, что это – величина в какой‑то мере теоретическая, потому что в наше время нигде в космосе не может быть температуры, равной или почти равной 0°К. Дело вот в чем.

Около 15 миллиардов лет назад, вскоре после Большого Взрыва, горячее фотоновое облако охладилось до трех градусов Кельвина и – в виде фонового излучения – заполнило все космическое пространство. Итак, холоднее в космосе быть не может. Предельно возможная температура – 3°К.

Другое дело – научные лаборатории. Здесь удается приблизиться вплотную к абсолютному нулю. Так, несколько лет назад было сделано важное открытие: удалось обнаружить новое состояние материи, предсказанное еще Альбертом Эйнштейном и индийским физиком Шатьендранатом Бозе. При температуре, равной всего нескольким миллиардным долям градуса Кельвина, тысячи атомов начинают вести себя как одна–единственная частица.

Вообразите себе вереницу муравьев, ползущих по тропке, которые внезапно начинают двигаться синхронно. Получается, что теперь в том же направлении, по той же самой тропинке как бы продвигается одно–единственное, огромное существо, состоящее из множества крохотных частичек, каждая из которых вторит всем движениям соседних частей. Точно так же материя напоминает теперь один громадный атом. Подобное состояние называют конденсатом Бозе–Эйнштейна. Можно ли как‑то использовать это необычайное свойство материи? Пока неизвестно, поскольку само это состояние еще плохо изучено. Что, впрочем, не помешало в 2001 году удостоить физиков, сумевших получить конденсат Бозе–Эйнштейна экспериментально, Нобелевской премии.

 

* * *

 

И напоследок обратимся к концу времен, когда по всему космосу разольется ледяной мрак. Как полагают многие ученые, произойдет это очень и очень нескоро– через 10⁷⁷лет.

Космическое фоновое излучение будет постепенно остывать. Вселенная продолжит расширяться (впрочем, часть ученых в этом сомневается), материя же постепенно будет становиться все тоньше. Когда все запасы водорода будут израсходованы, перестанут рождаться звезды. Старые светила со временем взорвутся, и даже белые карлики – самые долговечные из звезд – остынут и, сжавшись, превратятся в небольшие железные шары, ведь железо – самый стабильный из всех элементов. Всю светящуюся материю поглотят черные дыры, которые, впрочем, по расчетам Стивена Хоукинга, тут же испарятся.

Время от времени материя, соприкасаясь с антиматерией – то бишь электроны, сталкиваясь с позитронами, – вновь и вновь будет спонтанно испускать высокоэнергетичные рентгеновские или гамма–лучи. При этом сама электронно–позитронная пара тотчас аннигилирует (уничтожится).

Однако если Вселенная будет непрерывно расширяться и пустеть, эти частицы станут все реже сталкиваться друг с другом. В таких условиях возникнут позитрониевые атомы. Вместо облаков атомарного водорода, заполняющих нынешнюю Вселенную, пустынные космические просторы будут бороздить облака позитронов. По мнению известного физика Фримана Дайсона, в этих облаках могут зародиться новые формы жизни – организмы, состоящие из антиматерии.

«Позитрониевые существа» будут жить невероятно долго. Время, прошедшее от начала Вселенной до наших дней, показалось бы им одним коротким мгновением. Атомы, составившие их тела, достигали бы размеров всей нашей теперешней Вселенной. Эти существа могли бы воспринимать свет, длина волны которого достигала бы нескольких световых лет. Однако и их эпоха когда‑нибудь завершилась бы. Исполины, порожденные антиматерией, рассеялись бы так же неотвратимо, как и сама материя. Наконец, воцарились бы непроглядная тьма и вечный, неизбывный холод. Жуткая смерть мироздания!

…Окинув мысленным взором прошлое и будущее нашей Вселенной, побывав во мраке космической дали и на залитых светом звездах, заглянув в Ад, Шеол и Тартар, мы не можем не признать, что здесь, на Земле, мы пребываем в условиях воистину райских. Мы спасены и от губительного холода, и от палящего огня. Этот умеренный климат не только сохранил «семена жизни», прибывшие к нам из глубин Вселенной, но и позволил им развиться в полноценные ростки.

И мы теперь можем, находясь поистине в тепличных условиях, порассуждать и о том, что, наверное, во Вселенной есть еще где‑то такие же оазисы жизни. Не может быть, чтобы Земля оказалась единственной в своем роде. Вон сколько еще в космосе других звезд, вокруг которых, как показывают последние исследования, тоже есть планетные системы…