Когда Вселенная переходит на темную сторону

Как и почему космос хочет нас убить

 

Глава двадцать восьмая

Хаос в Солнечной системе

 

Наука тем и отличается от всех прочих человеческих начинаний, что позволяет предсказывать грядущие события, причем довольно точно. Из ежедневных газет зачастую можно узнать даты предстоящих фаз Луны или время завтрашнего восхода Солнца. Однако там обычно не печатают «новости будущего» вроде цен на Нью‑Йоркской фондовой бирже при ее закрытии в ближайший понедельник или сообщение о крушении авиалайнера в следующий вторник. Общественность интуитивно, если не в явном виде, понимает, что наука делает предсказания, однако будет удивлена, когда узнает, что иногда наука предсказывает, что то или иное явление непредсказуемо. Такова сущность хаоса. И такова эволюция Солнечной системы в будущем.

Несомненно, хаос в Солнечной системе очень огорчил бы немецкого астронома Иоганна Кеплера, который подарил человечеству первые предсказательные законы физики, увидевшие свет в 1609 и 1619 годах. Опираясь на формулу, которую он вывел эмпирически из положения планет на небе, он смог предсказать среднее расстояние между каждой планетой и Солнцем на основании всего лишь знаний о периоде времени, за который эта планета совершает полный оборот вокруг Солнца. В «Началах» Исаака Ньютона, опубликованных в 1687 году, был сформулирован закон всемирного тяготения, из которого можно вывести все законы Кеплера. Несмотря на то, что закон тяготения тут же стяжал заслуженную славу, Ньютон все же тревожился из‑за того, что рано или поздно солнечная система может прийти в полный беспорядок. С типичной для него прозорливостью Ньютон писал в Книге III пересмотренного издания своей «Оптики», которое увидело свет вскоре после его кончины, в 1730 году:

 

Планеты движутся одним и тем же образом по концентрическим Орбитам, и при этом ожидаются некоторые незначительные Неправильности, которые могут возникнуть из‑за взаимодействия… Планет друг с другом, и которые будут способны увеличиваться, пока системе не понадобится Преобразование.

(Newton 1730, p. 402)

 

Ньютон сделал вывод, что Господу, по всей видимости, приходится время от времени вмешиваться и все подправлять. Об этом мы еще поговорим в части VII. Знаменитый французский математик и один из основателей современной динамики Пьер‑Симон Лаплас придерживался противоположного мировоззрения. В своем пятитомном труде «Трактат о небесной механике» («Traité de mécanique céleste», 1799–1825) он выражал уверенность, что Вселенная стабильна и полностью предсказуема. Позднее Лаплас писал в своих «Философских заметках о вероятности» (1814):

 

При всех силах, которые движут природой… нет ничего неопределенного, и глазам [наблюдателя] будущее открыто точно так же, как и прошлое.

(Laplace 1995, Chap. II, p. 3)

 

На взгляд того, кто вооружен лишь карандашом и бумагой, Солнечная система и в самом деле стабильна. Однако в век суперкомпьютеров, когда все уже привыкли, что можно выполнять миллиарды операций в секунду, ученые просчитывают модели развития Солнечной системы на сотни миллионов лет вперед. И какой благодарности, спрашивается, мы дождемся за то, что так прекрасно разбираемся в механизмах Вселенной? Что мы получим в награду?

Хаос.

Если вложить проверенные временем физические законы в компьютерные модели грядущей эволюции Солнечной системы, получится хаос. Впрочем, хаос поднимает голову и в других дисциплинах – например в метеорологии, при изучении экосистем с участием хищников и их добычи и практически везде, где есть сложные сильно взаимодействующие

системы.

Чтобы понять, как именно хаос возникает в Солнечной системе, нужно сначала осознать, что различие в положении двух тел, которое принято называть расстоянием, – это всего лишь одно из множества различий, которые можно вычислить. Два тела могут отличаться друг от друга и энергией, и размером и формой орбиты, и ее наклоном. Поэтому можно расширить понятие расстояния и включить в него и разницу между телами по другим перечисленным переменным величинам. Например, два тела, которые в данный момент находятся рядом друг с другом в пространстве, могут вращаться по орбитам совсем разной формы. Тогда расширенное понятие расстояния покажет нам, что на самом деле эти два тела сильно разделены.

Понять, что такое хаос и когда он начинается, обычно можно с помощью двух компьютерных моделей, которые во всем идентичны, кроме того, что в самом начале между ними есть крошечное различие. Например, в одной из двух моделей Солнечной системы Земля по вашей воле чуть‑чуть задерживается на орбите, потому что сталкивается с небольшим метеором. Теперь мы уже вооружились знаниями и можем задать простой вопрос: каково «расстояние» между двумя почти идентичными моделями? Расстояние может оставаться постоянным, колебаться и даже возрастать. Если расстояние между двумя моделями возрастает по экспоненте, это происходит потому, что мелкие различия между ними со временем увеличиваются, что на корню подрывает способность исследователя предсказывать будущее. В некоторых случаях тот или иной объект просто вышвыривается из Солнечной системы навсегда.

Это верный признак хаоса.

Если имеет место хаос, то надежно предсказать, к чему приведет эволюция системы в далеком будущем, практически невозможно.

Первыми соображениями по поводу природы хаоса мы обязаны Александру Михайловичу Ляпунову (1857–1918), русскому математику и инженеру‑механику. Его докторская диссертация «Общая задача об устойчивости движения» (1892) и по сей день считается классическим научным трудом. Со времен Ньютона все были уверены, что вычислить точную траекторию двух тел в замкнутой системе, которые вращаются друг вокруг друга по орбите – например двойной звезды, – можно всегда. Никакой нестабильности. Но стоит включить в этот танец другие тела, как орбиты становятся все сложнее и сложнее и все больше и больше зависят от тонкостей первоначальных условий. А у нас тут, в Солнечной системе, девять планет, семьдесят с лишним спутников, астероиды и кометы. Казалось бы, куда уж сложнее, но это только начало. Орбиты небесных тел в Солнечной системе зависят еще и от того, что Солнце ежесекундно теряет 4 миллиона тонн вещества в ходе термоядерного синтеза в его недрах. Вещество превращается в энергию, которая затем покидает поверхность Солнца в виде света. Кроме того, Солнце теряет массу, поскольку испускает солнечный ветер – постоянный поток заряженных частиц. К тому же, Солнечная система ощущает притяжение звезд, которые время от времени проходят неподалеку при своем регулярном движении по орбитам вокруг центра нашей Галактики.

Чтобы оценить, какую задачу приходится решать тому, кто собрался изучить динамику Солнечной системы, вспомните, что уравнения движения позволяют вычислить совокупную силу гравитации, которая действует на тело в каждый данный момент со стороны всех известных объектов в Солнечной системе и вне ее. Если знать, какая сила действует на каждый объект, можно (на компьютере) подтолкнуть все эти объекты в том направлении, в каком они должны двигаться. Однако теперь сила, воздействующая на каждое тело в Солнечной системе, меняется, поскольку все сдвинулось. Поэтому придется пересчитать все силы и снова все подвинуть. Это происходит на протяжении всей работы с моделью, что в некоторых случаях требует триллионов таких сдвигов. И если проделать все эти вычисления – или им подобные, – поведение Солнечной системы станет хаотичным. Когда пройдет примерно 5 миллионов лет для внутренних планет земной группы (это Меркурий, Венера, Земля и Марс) и около 20 миллионов лет для внешних газовых гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна), произвольно маленькие «расстояния» между первоначальными условиями заметно возрастут. А если проследить согласно модели, что произойдет через 100–200 миллионов лет, то мы окончательно утратим способность предсказывать траектории планет.

Это, конечно, плохо. Рассмотрим такой пример. Задержка Земли на орбите, которая возникает из‑за запуска одного‑единственного космического аппарата, способна так повлиять на наше будущее, что примерно через 200 миллионов лет Земля сместится на орбите вокруг Солнца почти на 60 градусов. Если речь идет об отдаленном будущем, можно, в принципе, и не знать точно, в какой точке орбиты будет находиться Земля, это вполне невинное заблуждение. Однако, когда мы понимаем, что астероиды из одного семейства орбит могут хаотически мигрировать в другое семейство орбит, становится уже не по себе. Если астероиды способны мигрировать, а Земля окажется в какой‑то точке орбиты, которую мы не в состоянии предсказать, значит, рассчитывать риск столкновения с крупным астероидом, которое может привести к гибели всего живого на планете, нам удастся лишь до некоторого предела.

Так что же, надо делать космические аппараты из более легких материалов? Или вовсе отказаться от космической программы? Надо ли волноваться из‑за того, что Солнце теряет массу? Надо ли тревожиться, что поскольку Земля продирается через межпланетный мусор, на нее каждый день налипают тысячи тонн метеоритной пыли? Или всем нам нужно перебраться на одно полушарие и одновременно подпрыгнуть? Нет, всего этого нам не нужно. Отдаленные последствия мелких отклонений все равно потонут в море надвигающегося хаоса. В некоторых случаях незнание перед лицом хаоса идет лишь на пользу.

Возможно, скептик и решит, что непредсказуемость сложных динамических систем в долгосрочной перспективе на самом деле лишь результат накопления погрешностей при вычислениях либо какой‑то особенности компьютерной микросхемы или программы. Однако, если бы такое предположение было верно, компьютерные системы предсказывали бы хаос и в системах из двух тел. Но этого не происходит. И если убрать из модели Солнечной системы Уран и повторить все те же вычисления для газовых гигантов, никакого хаоса не последует. Еще одна проверка модели – это моделирование динамики Плутона, у орбиты которого высокий эксцентриситет и поистине позорный крен. В сущности, поведение Плутона – это такой благовоспитанный хаос: маленькие «расстояния» между начальными условиями тоже приводят к непредсказуемому набору траекторий, однако сам по себе набор этот ограничен. Но главное в другом: разные исследователи на разных компьютерах при помощи разных методов вычислений вывели примерно одни и те же сроки зарождения хаоса в долгосрочной эволюции Солнечной системы.

Мы изучаем долгосрочное поведение Солнечной системы не только потому, что эгоистически стремимся избежать вымирания. Располагая всесторонней моделью эволюции, специалисты по динамике могут вернуться в прошлое и исследовать историю Солнечной системы, когда даже личный состав планет и тот, вероятно, был совсем не таким, как сегодня. Например, планеты, которые возникли при рождении Солнечной системы 5 миллиардов лет назад, вполне могли быть впоследствии выброшены за ее пределы. Более того, начинали мы с нескольких десятков планет, а не с восьми, и большинство из них оказались вышвырнуты в межзвездное пространство, словно чертик из коробочки.

В последние 400 лет мы проделали огромный путь – от полного непонимания закономерностей движения планет до уверенности, что мы не сможем предсказать эволюцию Солнечной системы в необозримом будущем. Это пиррова победа в нашей бесконечной борьбе за понимание устройства Вселенной.

 

Глава двадцать девятая

Гравитационные соблазны

 

Чтобы услышать страшные прогнозы о гибели всего сущего из‑за столкновения с астероидами‑убийцами, далеко ходить не приходится. И это хорошо, поскольку почти все, что вы видели, читали или слышали, – истинная правда.

Вероятность, что на моем или на вашем надгробии напишут «Погиб от попадания метеорита», примерно такая же, как и «Погиб в авиакатастрофе». Однако за последние 400 лет от падения метеоритов погибло человек двадцать, а за сравнительно краткую историю пассажирских авиаперевозок число жертв авиакатастроф составляет тысячи. Неужели в этой сравнительной статистике нет противоречия? Как такое может быть? Очень просто. Данные о падениях метеоритов говорят, что за период в 10 миллионов лет – именно за это время во всех авиакатастрофах погибнет миллиард человек (если считать, что в авиакатастрофах погибает в среднем 100 человек в год), – скорее всего, в Землю врежется астероид, у которого хватит энергии, чтобы убить миллиард человек. Правильно понимать эту статистику мешает то обстоятельство, что в авиакатастрофах погибает по несколько человек за раз, а астероид, вероятно, не убьет никого и за несколько миллионов лет. Зато уж когда он попадет в Землю, то унесет жизни нескольких сотен миллионов человек сразу и еще несколько сотен миллионов – в результате последующих глобальных климатических катастроф.

На ранних этапах существования Солнечной системы кометы и астероиды бомбардировали ее с устрашающей частотой. Теории и модели формирования планет показывают, что химически обогащенный газ конденсируется, создает молекулы, потом частички пыли, потом камни и лед. А потом начинается настоящая бомбежка. Столкновения помогают химическим и гравитационным силам связывать более мелкие объекты в более крупные. У тех объектов, которые по случайности набрали массу немного больше среднего, и гравитация немного больше, поэтому они еще сильнее притягивают другие объекты. Набор массы – ученые называют его аккрецией – продолжается, в конце концов гравитация превращает глыбы в шары, и рождаются планеты. У самых массивных планет гравитации хватает на то, чтобы сохранять газовую оболочку. Все планеты продолжают набирать массу до конца дней своих, просто темп аккреции со временем становится гораздо меньше, чем в период формирования.

И все же на самой периферии Солнечной системы – на расстоянии до тысячи раз большем, чем расстояние до Плутона – остаются миллиарды, а вероятно, даже триллионы комет, чувствительных к гравитационным толчкам от проходящих мимо звезд и межзвездных облаков, которые отправляют кометы в долгое путешествие вовнутрь системы, к Солнцу. Кроме того, в число строительного мусора после возникновения Солнечной системы входят и кометы с коротким периодом, несколько десятков которых, как мы знаем, пересекают орбиту Земли. И несколько тысяч астероидов, как известно, тоже.

Слово «аккреция» звучит не так весело, как «столкновение, в результате которого вымирают биологические виды и разрушаются экосистемы». Но с точки зрения истории Солнечной системы это одно и то же. Нельзя одновременно радоваться, что живешь на планете, радоваться, что твоя планета богата химическими соединениями, радоваться, что ты не динозавр, и при этом дуться из‑за риска катастрофы всепланетного масштаба.

Энергия от падения на Землю метеоритов отчасти гасится в нашей атмосфере – уходит на трение и на ударную волну в воздухе. Грохот при переходе через звуковой барьер – это тоже ударная волна, но обычно его производят самолеты, летящие со скоростью от одной до трех скоростей звука. Самое страшное, что может сделать такая ударная волна, – это задребезжать посудой в буфете. Но когда скорость достигает 70 000 километров в час, то есть превышает скорость звука примерно в семьдесят раз, ударная волна от столкновения небольшого астероида с Землей может привести к страшным последствиям.

Если астероид или комета достаточно велики и их собственная ударная волна их не разрушит, то вся оставшаяся энергия окажется направлена на поверхность Земли – и произойдет взрыв, от которого почва расплавится и образуется кратер диаметром раз в двадцать больше самого астероида. Если на Землю упадет много астероидов с небольшими промежутками, то земная поверхность не успеет остыть в промежутке между ударами. Изучение древних кратеров на поверхности Луны – нашей ближайшей космической соседки – говорит нам, что примерно 4,6–4,0 миллиарда лет назад Земля пережила эпоху сильнейшей бомбардировки. А возраст древнейших ископаемых останков живых организмов на Земле – примерно 3,8 миллиардов лет. Незадолго до этого поверхность Земли подвергалась непрерывной стерилизации, что препятствовало возникновению сложных молекул, а следовательно, и жизни. Это, конечно, плохо, – но надо учесть, что при этом на Землю бесперебойно доставлялись необходимые ингредиенты.

Сколько времени требуется, чтобы зародилась жизнь? Обычно говорят, что 800 миллионов лет (4,6 миллиардов – 3,8 миллиарда = 800 миллионов). Однако, если по‑честному принять во внимание данные органической химии, надо сначала вычесть все то время, на протяжении которого поверхность Земли была так раскалена, что ни о каких органических молекулах не было и речи. И тогда на то, чтобы из первобытного бульона, богатого химическими соединениями, возникла жизнь, останется всего 200 миллионов лет. А этот бульон, как полагается всякому нормальному бульону, был приготовлен на воде.

Да‑да. Та самая вода, которую вы пьете каждый день, попала на Землю отчасти благодаря кометам, упавшим 4 миллиарда лет назад. Однако не весь космический мусор родился во время формирования Солнечной системы. На Землю по меньшей мере десяток раз попадали каменистые обломки с Марса – и куда большее число раз обломки с Луны. Эти обломки получаются, когда у метеоритов, которые падают на небесное тело, энергии столько, что более мелкие каменные глыбы, оказавшиеся поблизости от места падения, выбивает вверх со скоростью, которой хватает на то, чтобы преодолеть притяжение планеты. После этого каменные глыбы сами регулируют собственную баллистику на орбите вокруг Солнца, пока не врежутся еще во что‑нибудь. Самый знаменитый марсианский метеорит – это первый, который в 1984 году был обнаружен в районе гор Алан Хиллс в Антарктиде. Официальное его название – аббревиатура, которая выглядит загадочно, но на самом деле совершенно логична: ALH‑84001. Так вот, при изучении этого метеорита были получены очень соблазнительные, но все же косвенные данные, что миллиард лет назад на красной планете кишмя кишела простейшая жизнь. А совсем недавно марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити» обнаружили минералы и породы, которые могли образоваться только в присутствии стоячей воды.

Поскольку жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не может обойтись без жидкой воды, гипотеза о вероятном появлении жизни на Марсе совсем не противоречит научной точке зрения. Самое интересное начинается, когда задумываешься, не могло ли быть так, что жизнь зародилась сначала на Марсе, а потом ее вышвырнуло с поверхности красной планеты – и первые бактериальные астронавты в Солнечной системе очутились на Земле и запустили на ней эволюцию. У этого процесса есть даже ученое название – «панспермия». Не исключено, что все мы – потомки марсиан.

Гораздо вероятнее, что вещество перемещалось именно с Марса на Землю, а не наоборот. Чтобы вырваться из гравитационных уз Земли, нужно более чем в два с половиной раза больше энергии, чем для того, чтобы покинуть Марс. Более того, атмосфера Земли примерно в сто раз плотнее. Сопротивление воздуха на Земле по сравнению с марсианским просто чудовищное. В общем, это должны были быть очень выносливые бактерии – ведь им ко всему прочему пришлось бы пережить несколько миллионов лет межпланетных странствий, прежде чем добраться до Земли. К счастью, на Земле нет недостатка ни в жидкой воде, ни в разнообразных химических соединениях, поэтому для объяснения происхождения жизни на нашей планете в привычном для нас виде не обязательны теории панспермии. С одной оговоркой: такого объяснения у нас до сих пор нет.

Как ни парадоксально, в основных эпизодах вымирания, известных по ископаемым останкам, мы вполне можем винить именно падение метеоритов, более того, их мы и виним. Однако каков риск для жизни и общества в наши дни? Ниже вы увидите таблицу, где приведена средняя частота столкновений Земли с метеоритами и астероидами, размер этих метеоритов и астероидов и энергия столкновения в тротиловом эквиваленте. Для справки я включил в таблицу столбец, где за единицу энергии столкновения взята та атомная бомба, которую США сбросили на Хиросиму в 1945 году. Эти данные я взял из диаграммы, которую составил в 1992 году Дэвид Моррисон из НАСА.

Таблица основана на тщательном анализе истории кратеров, оставшихся на Земле после падения метеоритов, а также кратеров на поверхности Луны, не подверженных эрозии, и на том, что мы знаем количество астероидов и комет, чьи орбиты пересекаются с орбитами Земли.

 

 

По таблице можно найти энергетику некоторых знаменитых метеоритов. Например, взрыв метеорита возле сибирской реки Тунгуски в 1908 году повалил тысячи квадратных километров тайги и выжег 300 квадратных километров вокруг эпицентра. Считается, что тогда на Землю упал каменный метеорит диаметром 60 метров (размером примерно с двадцатиэтажный дом), который взорвался в воздухе и поэтому не оставил кратера. Судя по таблице, столкновения подобного масштаба должны происходить в среднем раз в двести лет. Двухсоткилометровый кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан в Мексике, как полагают ученые, – визитная карточка десятикилометрового астероида. Энергия удара была приблизительно в 5 миллионов раз больше, чем от взрывов атомных бомб во время Второй Мировой войны, и по расчетам подобные столкновения происходят примерно один раз в 100 миллионов лет. Возраст кратера – около 65 миллионов лет, и с тех пор подобных катастроф еще не было. По странному совпадению, примерно в то же время вымерли тиранозавр и его приятели, благодаря чему, собственно, млекопитающие и получили возможность эволюционировать в нечто более честолюбивое, чем землеройка.

Те геологи и палеонтологи, которые упорно отрицают роль космических катастроф в истории исчезновения некоторых биологических видов на Земле, должны найти какое‑то другое применение огромному количеству энергии, попадающему на Землю из космоса. Правда, само количество энергии от попадания на Землю метеорита может быть разным, и его значения варьируются в поистине астрономических масштабах. В обзоре метеоритной опасности для Земли, написанном для толстой книги «Hazards Due to Comets and Asteroids» («Опасности, связанные с кометами и астероидами», Gehrels 1994), Дэвид Моррисон из Эймсовского исследовательского центра НАСА, Кларк Р. Чепмен из Планетологического института США и Пол Словик из Университета штата Орегон кратко описывают, каковы могут быть последствия нежелательных энергетических вбросов для экосистемы Земли. Их соображения я и привожу здесь в несколько упрощенном виде.

Большинство метеоритов, энергия которых меньше 10 мегатонн, взрываются в атмосфере и не оставляют ни следа кратера. Те немногие, которые остаются целы, скорее всего, богаты железом.

Железный метеорит с энергией от 10 до 100 мегатонн оставит кратер, а его каменный эквивалент развалится, и это приведет к серии взрывов, в основном в воздухе. Если такой метеорит упадет на поверхность Земли, то разрушит территорию, равную площади города Вашингтона.

При падении на земную поверхность метеоритов с энергией от 1000 до 10 000 мегатонн опять же остаются кратеры; если метеорит попадет в океан, это вызовет значительные приливные волны. При падении на сушу будет разрушена территория размером со штат Делавэр.

Если на Землю упадет метеорит с энергией 100 000–1 000 000 мегатонн, это приведет к поражению озонового слоя в масштабах всей планеты; если он попадет в океан, это вызовет гигантские волны, которые скажутся на целом полушарии, а если на сушу – поднимет в стратосферу столько пыли, что климат Земли изменится, а посевы замерзнут. При падении на Землю такой метеорит разрушит территорию размером с Францию.

Падение метеорита с энергией 10–100 миллионов мегатонн приведет к долгосрочным климатическим катаклизмам и к пожарам в масштабах всей планеты. Падение на поверхность уничтожит территорию, равную континентальной территории США.

Падение на поверхность или в океан метеорита с энергией 100 000 000–1 000 000 000 мегатонн приведет к массовому вымиранию того же масштаба, что и падение метеорита, оставившего кратер Чиксулуб 65 миллионов лет назад, когда с лица Земли были внезапно стерты почти 70 % всех биологических

видов.

К счастью, у нас есть возможность заносить в каталог все астероиды крупнее километра из числа тех, орбиты которых пересекаются с орбитой Земли: именно начиная с такого размера можно опасаться глобальной катастрофы. Создать систему раннего предупреждения и защиты рода человеческого от астероидной опасности – вполне реалистичная цель, и именно это и рекомендовано в документе НАСА «Spaceguard Survey Report» и – хотите верьте, хотите нет, – это находится под пристальным наблюдением Конгресса США. К сожалению, объекты меньше километра не отражают достаточно света, чтобы их можно было надежно регистрировать и отслеживать. Они могут врезаться в нас безо всякого предупреждения, а если и предупредят, то у нас не хватит времени, чтобы хоть что‑то предпринять. Правда, не все так плохо: хотя у них хватит энергии, чтобы устроить локальную катастрофу и выжечь целую страну, все человечество из‑за них точно не вымрет.

Земля, разумеется, не единственная каменистая планета, которой грозит опасность столкнуться с астероидом. Поверхность Меркурия вся изрыта кратерами, на взгляд непосвященного он очень похож на Луну. Недавние радиотопографические исследования закутанной в облака Венеры также показали, что на ней много кратеров. А на Марсе, на котором когда‑то шли очень активные геологические процессы, есть большие кратеры, которые сформировались совсем недавно.

Юпитер более чем в триста раз массивнее Земли и более чем в десять раз больше в диаметре, поэтому никто в Солнечной системе не может тягаться с ним в способности притягивать кометы и астероиды. В 1994 году на той неделе, когда праздновалась двадцать пятая годовщина посадки «Аполлона‑11» на Луну, комета Шумейкеров‑Леви 9, распавшаяся на два десятка обломков в результате взаимодействия с Юпитером во время предыдущего прохода мимо него, угодила по частям в его атмосферу. Газовые «шрамы» были заметны с Земли даже в любительские телескопы. Поскольку Юпитер быстро вращается – один оборот за 10 часов – разные части кометы попали в разные участки вращающейся атмосферы. Кстати, если вам интересно, каждый обломок кометы нес с собой столько же энергии, сколько и метеорит, оставивший кратер Чиксулуб. И теперь, хотя мы еще очень многого не знаем о Юпитере, одно можно утверждать наверняка: динозавров там точно не осталось!

Ископаемые остатки на Земле изобилуют вымершими видами, организмами, которые прожили в покое и процветании гораздо дольше общего стажа, набранного Homo sapiens на сегодняшний день. В этом списке есть и динозавры. Как же нам защититься от чудовищных энергетических зарядов из космоса? Боевой клич тех, кому хочется найти применение ядерным боеголовкам, раз уж никакой ядерной войны никто не ведет, – «Разбомбим их прямо в небе!» Конечно, ядерное оружие – это и правда самый мощный заряд разрушительной энергии, придуманный человеком. Прямое попадание в надвигающийся астероид, пожалуй, может разбить его на мелкие кусочки, что смягчит удар, и вместо глобальной катастрофы получится безвредный, хотя и зрелищный метеоритный дождь. Обратите внимание, что в пустом пространстве, где нет воздуха, нет и ударных волн, поэтому ядерная боеголовка, чтобы разрушить астероид, должна вступить в ним в непосредственный контакт.

Есть и другой метод: задействовать нейтронные бомбы, испускающие мощное излучение (напомню, что это именно те бомбы, которые убивают людей, но оставляют нетронутыми здания), тогда высокоэнергичная нейтронная ванна разогреет одну сторону астероида до такой температуры, что вещество, из которого он состоит, резко расширится, и это вытолкнет астероид с траектории столкновения. Более деликатный и вежливый способ – отклонить астероид в сторону при помощи неспешной, но постоянной ракетной бомбардировки, которая каким‑то образом будет нацелена в одну его сторону. Если заняться этим заблаговременно, то потребуется всего лишь небольшой толчок при помощи ракет на обычном химическом топливе. Если бы мы составили каталог всех до единого объектов размером километр и больше, орбиты которых пересекают земную, то смогли бы при помощи тщательных компьютерных расчетов предсказывать катастрофические столкновения за сотни и даже тысячи оборотов по орбите, в отдаленном будущем, так что землянам хватило бы времени, чтобы наладить соответствующую оборону. Однако наш список потенциально смертоносных объектов прискорбно неполон, а предсказывать поведение объектов через миллионы и миллиарды оборотов по орбите нам сильно мешает хаос.

Самая страшная порода небесных тел, участвующих в этих гравитационных игрищах, – это, безусловно, долгопериодические кометы, то есть, по общепринятой классификации, те, период которых превышает 200 лет. Это примерно четверть общего количества объектов, с которыми Земля рискует столкнуться; они попадают во внутреннюю часть Солнечной системы с огромных расстояний и при приближении к Земле достигают скоростей свыше 150 000 километров в час. Следовательно, долгопериодические кометы набирают куда больше энергии для своих габаритов, чем какой‑нибудь приблудный астероид. А главное – они на протяжении почти всей орбиты такие тусклые, что их невозможно отследить. К тому времени, как мы поймем, что на нас летит долгопериодическая комета, у нас, вероятно, останется совсем немного времени, от нескольких месяцев до двух лет, чтобы финансировать, разработать, построить и запустить какое‑то устройство для ее перехвата.

Например, комета Хякутакэ была обнаружена в 1996 году всего за четыре месяца до того момента, когда она подошла ближе всего к Солнцу, поскольку ее орбита была сильно наклонена относительно плоскости Солнечной системы и проходила именно там, куда никто не смотрел. По пути комета Хякутакэ прошла в 15 миллионах километров от Земли (почти попала!) и была прекрасно видна в ночном небе.

Кстати, внесите в ежедневник: в пятницу 13 апреля 2029 года астероид такого размера, что он впишется в стадион «Роуз‑Боул», словно яйцо в подставку, подлетит к Земле на такое расстояние, что поднырнет под наши спутники связи. Мы решили не называть его «Бэмби». Он получил имя Апофис в честь египетского бога мрака и смерти. Если траектория Апофиса при приближении к Земле пройдет в определенном диапазоне высоты, называемом «замочная скважина», влияние земной гравитации на его орбиту будет таково, что гарантирует прямое столкновение с Землей при следующем проходе – семь лет спустя, в 2036 году, – и тогда Апофис упадет в Тихий океан между Калифорнией и Гавайями. Возникшее в результате цунами сотрет с лица Земли все Западное побережье Северной Америки, потопит Гавайи и опустошит всю территорию Тихоокеанского хребта. Если же Апофис в 2029 году промахнется мимо замочной скважины, то в 2036 году нам, разумеется, можно будет ничего не опасаться[5].

Так надо ли нам создавать высокотехнологичные снаряды, чтобы они сидели в своих шахтах и ждали, когда их призовут на защиту человечества? Сначала нам нужна подробная перепись орбит всех объектов, представляющих риск для Земли. На всем белом свете этим занимается всего несколько десятков человек. Кстати, на какой срок имеет смысл наладить оборону Земли? Если люди когда‑нибудь вымрут из‑за катастрофического столкновения с астероидом, это будет величайшая трагедия в истории Вселенной. И не только потому, что у нас не хватило мозгов, чтобы защитить себя, но и потому, что у нас не хватило прозорливости. Биологический вид, который сменит нас на постапокалиптической Земле, будет, наверное, дивиться, глядя на наши скелеты в витринах своих музеев естествознания, почему же большеголовый Homo sapiens оказался ничуть не умнее динозавров, у которых мозги были буквально с горошину.

 

Глава тридцатая

Концы света

 

Бывают времена, когда все кругом только и трещат о том, когда настанет конец света и каким он будет. Иногда сценарий оказывается знакомым, иногда нет. В СМИ обычно обсуждают всевозможные гибельные инфекции, ядерную войну, столкновения с кометами и астероидами, загрязнение окружающей среды. Сценарии эти совсем разные, однако вполне могут привести к гибели человека как биологического вида на Земле (и заодно нескольких других избранных видов).

Разумеется, всевозможные приевшиеся лозунги вроде «Берегите Землю» на самом деле призывают к тому, чтобы мы берегли не саму планету, а жизнь на ней. Однако правда состоит в том, что погубить Землю людям не под силу. Наша планета останется на своей орбите вокруг Солнца, как и другие ее сестры‑планеты, и тогда, когда вид Homo sapiens давно уже вымрет по той или иной причине.

При этом почти никто не говорит о сценариях конца света, которые на самом деле ставят под угрозу положение нашей планеты с благоприятным климатом на стабильной орбите вокруг Солнца. Я предлагаю подобные прогнозы не потому, что считаю, будто люди успеют столкнуться с подобным развитием событий до того, как вымрут, а потому, что могу их рассчитать при помощи астрофизического инструментария. Первые три апокалиптических сценария, которые приходят на ум, – это гибель Солнца, возможное столкновение галактики Млечный Путь с галактикой Андромеда и гибель Вселенной, по поводу которой в астрофизическом сообществе в последнее время достигнуто определенное согласие.

Компьютерные модели эволюции звезд сродни актуарным таблицам, какими пользуются в страховых компаниях. Из них следует, что ожидаемая продолжительность жизни нашего Солнца – целых 10 миллиардов лет. Поскольку на сегодня возраст Солнца, по оценкам, составляет около 5 миллиардов лет, нашу звезду ждет еще 5 миллиардов лет относительно стабильной выработки энергии. Если к этому времени мы не придумаем, куда деваться с Земли, то сможем пронаблюдать, как Солнце истощит свои запасы топлива. И станем свидетелями значительного, пусть и печального, события в жизни звезды.

Своей стабильностью Солнце обязано тому, что в его недрах при температуре в 15 миллионов градусов идет устойчивый термоядерный синтез водорода в гелий. Гравитация, которая хочет, чтобы звезда схлопнулась под своим весом, уравновешена направленным вовне давлением газа, которое поддерживается термоядерной реакцией. Более 90 % атомов в Солнце – это атомы водорода, но нам важны только те из них, которые находятся в его горячем и плотном ядре. Когда там выгорит весь водород, останется всего лишь шар из атомов гелия, которым для того, чтобы перегореть в более тяжелые элементы, нужна температура даже большая, чем водороду. Когда центральный двигатель временно отключится, Солнце выйдет из равновесия. Гравитация победит, внутренние области звезды схлопнутся, температура в центре поднимется до 100 миллионов градусов, и запустится синтез углерода из гелия. При этом светимость Солнца, фигурально выражаясь, взлетит до небес, и это заставит внешние слои чудовищно раздуться, так что Солнце поглотит орбиты Меркурия и Венеры. Затем Солнце разрастется так, что займет весь небосвод – при расширении оно захватит и орбиту Земли тоже. Температура на земной поверхности будет подниматься, пока не сравняется с температурой внешних слоев расширяющегося Солнца и не достигнет отметки в 3000 градусов. Океаны сначала вскипят, а потом полностью испарятся в межпланетное пространство. При этом испарится и жаркая атмосфера. И Земля превратится в раскаленный докрасна уголек, вращающийся глубоко под внешними газовыми слоями Солнца. Газ замедлит движение Земли по орбите и заставит ее устремиться по смертоносной спирали прямо в солнечное ядро. При спуске туда из‑за быстро повышающейся температуры солнечного вещества Земля быстро испарится, и исчезнут все ее следы. Вскоре после этого термоядерная реакция в недрах Солнца окончательно остановится, Солнце утратит т<