Текст книги "Космос"

Хотя планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, эти орбиты не слишком вытянуты. На первый взгляд они вообще неотличимы от окружностей. Зато кометы, особенно долгопериодические, имеют отчетливо выраженные эллиптические орбиты. В сравнении с планетами – старожилами внутренних областей Солнечной системы – кометы здесь новички. Почему орбиты планет почти круговые и значительно отстоят одна от другой? Будь их орбиты сильно вытянутыми, пути планет пересекались бы и рано или поздно произошло бы столкновение. В ранний период истории Солнечной системы, вероятно, было множество планет, пребывающих на стадии формирования. Те, что двигались по эллиптическим пересекающимся орбитам, имели предрасположенность к столкновениям и саморазрушению. Тем же, чьи орбиты приближались к круговым, выпадало больше шансов вырасти и уцелеть. Орбиты современных планет – это пути выживших в коллизионном естественном отборе, спокойная зрелость Солнечной системы, одержавшей победу в эпоху катастрофических столкновений.

Комета Икея – Секи, открытая в 1965 г. двумя японскими астрономами-любителями. Длина ее хвоста около 50 млн км.

Национальная обсерватория Китт-Пик.

Фото М. Бентона

Редкая фотография кометы Галлея, сделанная в 1910 г. Слева внизу – Венера.

С разрешения Camera Press – Photo Trends

На самых окраинах Солнечной системы, во мраке далеко за пределами планетных орбит, расположено громадное сферическое облако из триллионов кометных ядер, которое обращается вокруг Солнца не быстрее участников автомобильной гонки «Индианаполис-500»[103]103
  Земля удалена от Солнца на расстояние r, равное 1 астрономической единице (150 млн км). Протяженность ее почти круговой орбиты составляет 2πr ≈ 10⁹ км. Каждый год наша планета проходит этот путь, совершая один оборот по орбите. Один год равен 3 × 10⁷ с. Таким образом, орбитальная скорость Земли составляет 10⁹ км/(3 × 10⁷ с) ≈ 30 км/с. Теперь рассмотрим сферическое облако комет, которые, по убеждению многих астрономов, обращаются вокруг Солнца на расстоянии около 100 000 астрономических единиц – это почти полпути до ближайшей звезды. Из третьего закона Кеплера следует, что период обращения любой такой кометы вокруг Солнца составляет около (10⁵)^3/2 = 10^7,5 ≈ 3 × 10⁷ с, или 30 млн лет. Для внешних областей Солнечной системы один оборот вокруг Солнца – это порядочное время. Длина кометной орбиты составляет 2πr = 2π × 10⁵ × 1,5 × 10⁸ км ≈ 10¹⁴ км, а скорость ее движения не превосходит 10¹⁴ км/10¹⁵ с ≈ 0,1 км/с ≈ 360 км/ч. – Прим. авт.


[Закрыть]. Типичные кометы выглядят как гигантские кувыркающиеся в пространстве снежки поперечником около 1 км. Большинство из них никогда не нарушают условную границу, проведенную по орбите Плутона. Но иногда проходящая мимо звезда производит в кометном облаке гравитационные возмущения, и некоторые кометы оказываются на очень вытянутых эллиптических орбитах, ведущих в сторону Солнца. После сближения с Юпитером или Сатурном путь такой кометы может вновь измениться под воздействием их тяготения, и она станет возвращаться во внутренние области Солнечной системы примерно раз в столетие. Где-то между орбитами Юпитера и Марса комета нагревается и начинает испаряться. Вещество, истекающее из солнечной атмосферы – солнечный ветер, – уносит частицы пыли и льда прочь от кометы, начиная формировать ее хвост. Если бы Юпитер имел в поперечнике 1 м, наша комета была бы меньше пылинки, однако хвост ее, когда он полностью разворачивается, сравним по размерам с расстоянием между планетами. Показываясь на земном небосводе, комета всякий раз сеет суеверный ужас в душах землян. Но в конце концов жителям Земли удалось понять, что это небесное тело, обретающееся далеко за пределами атмосферы, среди планет. Они вычислили его орбиту, и, возможно, уже недалек тот день, когда будет запущен небольшой космический аппарат для исследования гостьи, прибывшей к нам из царства звезд.

Голова кометы Галлея, май 1910 г. Сфотографирована Х. Ноксом Шоу в Хелуанской обсерватории в Египте с помощью 30-дюймового телескопа-рефлектора

Рано или поздно кометы сталкиваются с планетами. Земля и ее спутница Луна должны подвергаться бомбардировке кометами и небольшими астероидами – мусором, оставшимся со времен образования Солнечной системы. Поскольку мелких объектов больше, вероятность столкновения с ними выше. Падение на Землю небольшого фрагмента кометы, подобного Тунгусскому метеориту, должно случаться примерно раз в тысячу лет. А вот столкновение с таким большим объектом, как комета Галлея, ядро которой, вероятно, достигает в поперечнике около 20 км[104]104
  По данным космических аппаратов «Вега» и «Джотто», ядро кометы Галлея имеет вытянутую форму и размеры 16×8 км. – Прим. пер.


[Закрыть], может произойти примерно раз в миллиард лет.

Комета Хьюмасона, сфотографированная с помощью 48-дюймового телескопа Шмидта в обсерватории Хейла в 1961 г. и названная в честь ее первооткрывателя Милтона Хьюмасона (см. гл. Х). За время длительной экспозиции далекие звезды вытянулись в короткие черточки

Когда небольшой ледяной обломок сталкивается с планетой или спутником, он не оставляет на поверхности крупных рубцов. Но если падающий объект относительно велик или состоит преимущественно из камня, то при столкновении происходит взрыв, после которого на поверхности возникает полусферическая воронка, называемая ударным кратером. При отсутствии процессов, стирающих или заносящих такие кратеры, они могут сохраняться миллиарды лет. На Луне практически нет эрозии, и поэтому мы видим, что ударных кратеров на ней гораздо больше, чем можно было бы ожидать, судя по немногочисленным остаткам кометно-астероидного населения, заполняющим в наши дни внутреннюю часть Солнечной системы. Лунная поверхность красноречиво свидетельствует об эпохе разрушения миров, закончившейся миллиарды лет назад.

Ударные кратеры встречаются не только на Луне. Во внутренней части Солнечной системы они обнаруживаются повсюду – от Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты, до укрытой облаками Венеры и Марса с его крошечными спутниками Фобосом и Деймосом. Это так называемое семейство планет земного типа, более или менее похожих на Землю. У них твердая поверхность, железо-каменные недра, а плотность атмосферы меняется от почти полного вакуума до давления, в 90 раз большего, чем на Земле. Они теснятся вокруг Солнца, источника света и тепла, как путники, жмущиеся к костру. Все планеты имеют возраст около 4,6 млрд лет. Подобно Луне, все они несут на себе следы эпохи катастрофических столкновений, произошедших в ранний период истории Солнечной системы.

Выйдя за пределы орбиты Марса, мы попадаем в совершенно иные условия – в царство планет-гигантов, или, как их еще называют, планет группы Юпитера. Это огромные миры, состоящие преимущественно из водорода и гелия с небольшими добавками богатых водородом газов, таких как метан, аммиак и водяные пары. Мы не видим у них твердой поверхности – только атмосферу и разноцветные облака. Это серьезные планеты, не шарики вроде Земли. Юпитер мог бы вместить в себя тысячи таких планет, как наша. Если комета или астероид упадет в атмосферу Юпитера, мы не заметим появления кратера – лишь кратковременный разрыв в облаках[105]105
  В июле 1994 г. комета Шумейкеров – Леви 9 врезалась в атмосферу Юпитера со скоростью около 60 км/с. Еще до столкновения ядро кометы распалось на два десятка крупных фрагментов размером от 1 до 10 км. К сожалению, обломки кометы входили в атмосферу на невидимой стороне планеты, но спустя 40–50 минут за счет суточного вращения Юпитера места падений становились доступны для наблюдения с Земли. Следы взрывов в виде огромных темных пятен и расходящихся по юпитерианской атмосфере кольцевых ударных волн (сравнимых по диаметру с Землей) наблюдались во многих обсерваториях мира. – Прим. пер.


[Закрыть]. И тем не менее мы знаем, что и во внешних областях Солнечной системы многие миллиарды лет происходили столкновения, поскольку Юпитер имеет более десятка спутников[106]106
  См. прим. пер. #59.


[Закрыть], пять из которых исследовались с близкого расстояния космическими аппаратами «Вояджер». И здесь мы снова находим свидетельства былых катаклизмов. Когда будет изучена вся Солнечная система, мы, вероятно, найдем следы катастрофических столкновений во всех мирах, от Меркурия до Плутона, а также на всех спутниках, кометах и астероидах[107]107
  В 2000 г. космический аппарат NEAR Shoemaker впервые вышел на орбиту вокруг астероида Эрос. В течение года он проводил детальные исследования и фотографирование астероида, а в феврале 2001 г. совершил на него управляемую посадку (хотя и не был спроектирован для этого). Предварительный анализ полученных снимков говорит о том, что большинство обнаруженных на астероиде каменных обломков были выброшены с одного участка его поверхности в результате столкновения с другим космическим объектом. – Прим. пер.


[Закрыть].

Распад кометы Веста на четыре фрагмента. Сфотографировано К. Ф. Наклсом и А. С. Мюррелом в обсерватории Университета штата Нью-Мексико

На обращенной к нам стороне Луны в телескоп с Земли видно около 10 000 кратеров. Большинство из них расположены на древних лунных возвышенностях, а значит, возникли, когда подходил к концу период аккреции на Луну межпланетных обломков. В лунных морях – низменностях, которые вскоре после формирования Луны, вероятно, были затоплены лавой, скрывшей ранее существовавшие здесь кратеры, – насчитывается около 1000 кратеров поперечником больше 1 км. Таким образом, по очень грубой оценке, сейчас кратеры должны образовываться на Луне со скоростью 10⁴ кратеров за 10⁹ лет, то есть 10⁵ лет на кратер – один кратер в 100 000 лет. Несколько миллиардов лет назад межпланетного мусора могло быть больше, чем теперь. Так что нам, вероятно, придется ждать даже больше 100 000 лет, чтобы увидеть, как на Луне образуется новый кратер. Поскольку площадь поверхности Земли больше, чем Луны, следует предположить, что столкновения, порождающие на поверхности нашей планеты кратеры диаметром около 1 км, будут происходить с интервалом около 10 000 лет. Возраст метеоритного кратера в Аризоне, имеющего примерно 1 км в поперечнике, составляет около 20 000–30 000 лет, что находится в согласии с нашими очень приближенными вычислениями.

Метеоритный кратер в Аризоне диаметром 1,2 км появился, вероятно, 15 000–40 000 лет назад, когда кусок железа диаметром около 25 м врезался в Землю со скоростью 15 км/с. Выделившаяся энергия была эквивалентна 4-мегатонному ядерному взрыву

Восход над кратером Коперник, расположенным чуть севернее лунного экватора. Его диаметр составляет 100 км. Окружающая кратер система лучей заметна, когда солнечный свет падает на него вертикально (в отличие от момента, запечатленного на этой фотографии). Снимок с орбитального модуля «Аполлона».

С разрешения NASA

Восход Земли над лунными холмами, покрытыми сложной системой взаимоперекрывающихся кратеров. Снимок с орбитального модуля «Аполлона».

С разрешения NASA

Лучистый кратер Бруно (вверху) на поверхности Луны. Снимок с орбитального модуля «Аполлона».

С разрешения NASA

Падение небольшой кометы или астероида на Луну способно породить мгновенную вспышку, достаточно яркую, чтобы ее было видно с Земли. Легко представить, как однажды ночью 100 000 лет назад наши предки, праздно взиравшие на Луну, вдруг заметили над ее неосвещенной частью странное облако, неожиданно вспыхнувшее в солнечных лучах. Однако не стоит сильно рассчитывать на то, что подобное событие могло случиться в исторические времена. Шансы составляют один против ста. И тем не менее существует историческое свидетельство, которое, вероятно, описывает столкновение с Луной, замеченное с Земли невооруженным глазом. Вечером 25 июня 1178 г. английские монахи сообщили о необычном событии, которое позднее, после того как очевидцы под присягой подтвердили правдивость своих слов, было занесено в хронику Гервасия Кентерберийского[108]108
  Гервасий Кентерберийский (1141 – ок. 1210) – английский летописец, составитель хроники, охватывающей период с 1100 по 1199 г. – Прим. пер.


[Закрыть], пользующегося репутацией добросовестного летописца политических и культурных событий своего времени. В хронике значится:

Сразу после новолуния рога лунного серпа, как обычно в этой фазе, были обращены к востоку. Неожиданно верхний рог расщепился на два. Из промежутка между ними внезапно выскочил пылающий факел, который изрыгал огонь, горячие угли и искры.

Астронавт «Аполлона-16» устанавливает лазерный ретрорефлектор на поверхности Луны.

С разрешения NASA

Астрономы Деррал Малхолланд и Одайл Калам подсчитали, что в результате удара по лунной поверхности над ней может подняться облако пыли, по виду очень похожее на описание кентерберийских монахов.

Если столкновение произошло всего 800 лет назад, кратер должен оставаться видимым и поныне. Из-за отсутствия воздуха и воды эрозия на Луне протекает крайне медленно, так что даже маленькие кратеры возрастом несколько миллиардов лет сохранились относительно хорошо. По описанию Гервасия можно очень точно указать район на Луне, к которому относится свидетельство. Столкновения порождают на поверхности лучи – узкие длинные полосы тонкой пыли, выброшенной во время взрыва. Такие лучи сопутствуют самым молодым кратерам на Луне, например Аристарху, Копернику и Кеплеру. Но если лунные кратеры могут противостоять эрозии, то лучи, будучи исключительно тонкими, на это не способны. Со временем даже падающие на поверхность микрометеориты – тончайшая пыль, что оседает из космоса, – постепенно стирают и перекрывают лучи, приводя к их исчезновению. Таким образом, лучи являются отличительным признаком недавнего столкновения.

Специалист по метеоритам Джек Хартанг обнаружил совсем свежий, очень молодой на вид кратер с хорошо различимой системой лучей в том самом районе Луны, на который указывали кентерберийские монахи. Кратер назван Джордано Бруно в честь монаха-ученого, жившего в XVI в. и утверждавшего, что существует бесчисленное множество миров и многие из них обитаемы. За это и другие «преступления» он был сожжен заживо в 1600 г.

Лазерный луч, направленный на ретрорефлекторы, установленные на лунной поверхности. Используется 82-дюймовый телескоп-рефлектор Обсерватории Макдоналд Техасского университета

Подтверждение другого рода нашли Калам и Малхолланд. Когда объект врезается в Луну на высокой скорости, он заставляет ее слегка покачиваться. В конце концов эти колебания затухают, но не за такой короткий период, как восемь столетий. Такие вибрации можно фиксировать при помощи лазерных дальномеров. В ходе проекта «Аполлон» астронавты установили в нескольких точках Луны специальные зеркала, называемые лазерными ретрорефлекторами[109]109
  Ретрорефлектор (световозвращающий отражатель) – устройство, которое отражает упавший на него свет в точности в обратном направлении, независимо от того, откуда пришел световой луч. – Прим. пер.


[Закрыть]. Когда лазерный луч, направленный с Земли, падает на такое зеркало и возвращается, время его движения туда и обратно можно измерить с потрясающей точностью. Умножив это время на скорость света, мы со столь же высокой точностью определим расстояние до Луны в момент измерения. Подобные измерения, проводившиеся на протяжении нескольких лет, выявили, что Луна покачивается с периодом около трех лет и амплитудой примерно три метра, что не противоречит гипотезе об образовании кратера Джордано Бруно менее тысячи лет назад[110]110
  На сегодня гипотезу об образовании кратера Джордано Бруно в XII в. можно считать окончательно опровергнутой. Во-первых, 25 июня 1178 г. Луна находилась еще слишком близко от Солнца, чтобы на ней вообще можно было что-то разглядеть, – прошло чуть больше суток после новолуния. Во-вторых, анализ, проведенный Паулем Уитерсом из Аризонского университета, показывает, что при столкновении, в результате которого на Луне образуется кратер размером 22 км, в сторону Земли должно было быть выброшено около 10 млн т обломков. Это привело бы к чрезвычайно интенсивным метеорным дождям, которые наблюдались бы в течение недели, начиная со следующего после столкновения дня. Ничего подобного не упоминается ни в одной хронике того времени. В-третьих, тот же Уитерс повторно проанализировал данные лазерной локации Луны и показал, что причина отмеченных небольших колебаний кроется в жидких недрах Луны. И наконец, по последним данным, полученным космическим аппаратом «Клементина», который картографировал лунную поверхность, кратер Джордано Бруно хотя и является самым молодым кратером такого размера на Луне, однако существует более 800 лет (Новости журнала Sky & Telescope от 16 марта 2001 г.). – Прим. пер.


[Закрыть].

Все эти доказательства являются косвенными и получены путем умозаключений. Как я уже сказал, шансы на то, что подобное событие могло произойти в исторические времена, очень малы. Однако приведенные свидетельства по крайней мере заставляют задуматься. Подобно Тунгусскому метеориту и Аризонскому кратеру, они подтверждают, что крупные, но некатастрофические столкновения происходили не только в ранний период истории Солнечной системы. А тот факт, что лишь несколько лунных кратеров имеют развитые системы лучей, указывает на то, что даже поверхность Луны до некоторой степени подвержена эрозии[111]111
  На Марсе, где процессы эрозии протекают гораздо более интенсивно, хотя и присутствует множество кратеров, но, как и следовало ожидать, практически нет кратеров с лучами. – Прим. авт.


[Закрыть]. Изучая, как кратеры накладываются друг на друга и на другие элементы лунной стратиграфии, можно реконструировать последовательность столкновений и затоплений, в ряду которых образование кратера Джордано Бруно, вероятно, является самым последним событием.

Густо покрытая кратерами поверхность обратной стороны Луны. До начала космических полетов обитатели Земли никогда ее не видели. Впервые она наблюдалась с помощью советских станций «Луна». Под действием приливных сил, вызванных тяготением нашей планеты, Луна стала совершать один оборот вокруг своей оси за месяц, в результате чего к Земле всегда обращена только одна ее сторона. Темные пятна вверху справа – небольшие лунные моря. На видимой с Земли стороне моря заметнее и по общим очертаниям напоминают человеческое лицо. Снимок с орбитального модуля «Аполлон».

С разрешения NASA

Земля находится очень близко к Луне. Если Луна изрыта ударными кратерами, как же Земля избежала подобной участи? Почему метеоритные кратеры такая редкость? Может быть, кометы и астероиды избегают падать на населенные планеты? Вряд ли они столь снисходительны. Единственно возможное объяснение состоит в том, что ударные кратеры образуются примерно с одинаковой частотой на нашей планете и на ее спутнике, однако на лишенной воздуха и воды Луне они сохраняются практически вечно, тогда как на Земле эрозия постепенно стирает их или скрывает под осадочными породами. Текущая вода, переносимый ветром песок и горообразование действуют медленно. Но на протяжении миллионов и миллиардов лет они способны полностью сгладить даже очень крупные рубцы.

Южная полусфера планеты Меркурий. На изображении, сделанном станцией «Маринер-10», отчетливо видны взаимоперекрывающиеся кратеры и лучи у многих из них. Поверхности Меркурия и Луны очень похожи, поскольку миллиарды лет назад испытывали сильные ударные взрывы и с тех пор подвергались лишь незначительной эрозии. Данное изображение скомпоновано из множества снимков. Черные участки внизу еще никогда не фотографировались.

С разрешения NASA

Поверхность любого спутника или планеты подвергается внешним воздействиям, таким, например, как космические столкновения, и внутренним, скажем, землетрясениям; это могут быть кратковременные катастрофы, подобные извержениям вулканов, и мучительно медленно протекающие процессы, как, например, эрозия под действием переносимого ветром песка. Не существует универсального ответа на вопрос о том, какие из воздействий доминируют – внешние или внутренние, редкие, но разрушительные события или постоянные и малозаметные явления. На Луне господствуют внешние катастрофические события, на Земле – внутренние медленно протекающие процессы. Марс представляет собой промежуточный случай.

Образование Луны. (а-г): Финальные стадии аккреции[112]112
  Сегодня астрономы отдают предпочтение гипотезе, по которой Луна образовалась не путем прямой аккреции из протоплатентного диска, а из вещества, выброшенного при столкновении прото-Земли с другой протопланетой, сопоставимой по размерам с Марсом. – Прим. пер.


[Закрыть] в интервале 4,6–5 миллиардов лет назад. Энергия, высвобождаемая при падении последнего поколения космических обломков, расплавляет поверхность Луны. После того как большая часть близких обломков выпала на лунную поверхность, она начинает постепенно остывать.(д-и): Столкновение с астероидом 3,9 миллиарда лет назад образует огромную воронку, разбрасывая вещество, и порождает ударную волну, что приводит к повторному разогреву поверхности. Образовавшийся в результате ударный бассейн (и), по-видимому, около 2,7 миллиарда лет назад заполняется (к, л) расплавленным базальтом. Этот темный бассейн, носящий теперь называние Море Дождей, виден с Земли невооруженным глазом. Не столь давние столкновения породили кратеры Эратосфен (м) и Коперник (н). Медленная эрозия на Луне уменьшила контраст между Морем Дождей и его окрестностями.

Художник Д. Дэвис, при консалтинговой поддержке Отделения астрогеологии американской Национальной геологической службы (USGS)

Система концентрических трещин и складок у левого края изображения окружает находящийся за кадром огромный Бассейн Калорис на раскаленной поверхности Меркурия. Составной снимок с «Маринера-10».

С разрешения NASA

Между орбитами Марса и Юпитера находятся бесчисленные астероиды, крошечные планеты земного типа[113]113
  В Солнечной системы выделяют планеты земной группы, бедные водородом и с твердой поверхностью, и газовые гиганты группы Юпитера с богатой водородом атмосферой, под которой не удается обнаружить твердую поверхность. Относя астероиды к планетам земного типа, Саган указывает на то, что по составу они близки к земной группе. – Прим. пер.


[Закрыть]. Самые крупные в поперечнике достигают нескольких сотен километров. Многие имеют вытянутую форму и кувыркаются, двигаясь в пространстве. В некоторых случаях два или несколько астероидов выглядят движущимися по очень близким между собой орбитам. Столкновения астероидов происходят часто, и отколовшиеся куски могут совершенно случайно встретиться с Землей и упасть на ее поверхность в виде метеоритов. Так что в экспозициях и запасниках наших музеев хранятся фрагменты далеких миров. Пояс астероидов – это гигантская мельница, перетирающая обломки в пыль. Наиболее крупные осколки астероидов наряду с кометами ответственны за появление на поверхности планет свежих кратеров. Возможно, пояс астероидов возник на том месте, где из-за приливного воздействия находящегося неподалеку гигантского Юпитера не смогла образоваться планета; или, быть может, это обломки взорвавшейся планеты. Последнее, правда, кажется невероятным, поскольку ни один ученый на Земле не знает, как может взорваться планета. И, пожалуй, это не так уж плохо.

Кольца Сатурна имеют определенное сходство с поясом астероидов: вокруг планеты вращаются триллионы крошечных ледяных спутников. Они могут быть обломками, которым тяготение Сатурна не позволило объединиться и образовать ближайший к планете крупный спутник, или остатками спутника, находившегося слишком близко к Сатурну и разорванного приливными силами. По другой гипотезе, может иметь место динамическое равновесие между веществом, выбрасываемым со спутника Сатурна Титана, и веществом, падающим в атмосферу планеты. Юпитер и Уран также имеют системы колец, открытые лишь недавно и почти невидимые с Земли. Существуют ли кольца у Нептуна – актуальный вопрос для современных планетологов[114]114
  Наземные наблюдения покрытий звезд Нептуном в начале и середине 1980-х гг. дали первые свидетельства существования у него колец. Космический аппарат «Вояджер» в 1989 г. обнаружил у Нептуна систему из пяти колец, названных по именам известных астрономов Дж. К. Адамса, У. Ж. Леверье, И. Галле, У. Ласселла и Д. Ф. Араго. Внешнее кольцо Адамса содержит три дуги, или арки, получившие названия Liberty, Equality и Fraternity (Свобода, Равенство и Братство). – Прим. пер.


[Закрыть]. Вероятно, кольца являются неизменным атрибутом планет типа Юпитера.

Марсианский кратер Юти в точке с координатами 22° с.ш., 34° з.д. Его окружает несколько слоев вещества, выброшенного при ударе, который привел к образованию кратера. Характерные наплывы грунта, по-видимому, связаны с тем, что выброшенный материал стекал наружу по слою какой-то смазки, возможно подповерхностного льда, расплавленного при ударе. Меньший по величине более старый кратер чуть ниже Юти не был засыпан выбросами, что говорит о небольшой толщине выброшенного слоя. Снимок «Маринера-9».

С разрешения NASA

Психиатр Иммануил Великовский в популярной книжке «Столкновение миров», вышедшей в 1950 г., рассказывает о грандиозных коллизиях, которые в недавнее время пережили планеты от Сатурна до Венеры. Согласно его предположению, объект планетной массы, который Великовский называемый кометой, был каким-то образом исторгнут системой Юпитера. Около 3500 лет назад этот объект попал во внутренние области Солнечной системы и испытал неоднократные столкновения с Землей и Марсом. Одно из таких случайных столкновений заставило расступиться Красное море, позволив Моисею вывести сынов Израилевых из земли фараона, другое остановило вращение планеты по велению Иисуса Навина. По утверждению Великовского, эти столкновения также вызвали мощные извержения вулканов и наводнения[115]115
  Насколько мне известно, впервые попытку объяснить исторические события вторжением кометы без опоры на мистику предпринял Эдмунд Галлей, предположив, что Всемирный потоп случился из-за «удара кометы». – Прим. авт.


[Закрыть]. Он полагает, что комета после всей этой сложной партии межпланетного бильярда вышла на стабильную, почти круговую орбиту, став планетой Венерой, которой, если верить Великовскому, до того вообще не существовало.

Мне уже доводилось подробно объяснять, что все эти представления почти полностью ошибочны. Астрономы не отрицают саму возможность крупных столкновений, но не допускают, чтобы такие столкновения могли иметь место в недавнем прошлом. Ни в какой модели Солнечной системы нельзя показать размеры планет в одном масштабе с их орбитами, поскольку планеты будет почти невозможно разглядеть, настолько они окажутся малы[116]116
  На сегодня в мире создано более 50 масштабных моделей Солнечной системы (см. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_System_model). В них Солнце с планетами и расстояния между ними показаны в одном масштабе. В самом популярном масштабе 1:1 млрд Солнце имеет диаметр 1,4 м, Земля – 1,3 см, а расстояние до Плутона – 6 км. – Прим. пер.


[Закрыть].

Кратер на северном откосе каньона Капри-Часма (Capri Chasma) на Марсе. В результате медленного расширения долины кратер начал разрушаться. Составной снимок «Маринера-9».

С разрешения NASA

Если представить планеты в правильном масштабе – в виде пылинок, то мы сразу поймем, что вероятность столкновения отдельно взятой кометы с Землей на отрезке в несколько тысяч лет чрезвычайно мала. И, кроме того, Венера имеет каменно-металлический состав и бедна водородом, тогда как Юпитер – откуда, по мысли Великовского, она произошла – почти полностью состоит из водорода. Не существует таких источников энергии, которые могли бы выбросить с Юпитера комету или планету. Если даже такой объект и пройдет мимо Земли, он не сможет «остановить» ее вращение, а уж тем более вновь заставить ее вращаться со скоростью один оборот за 24 часа. Нет никаких геологических свидетельств повышенной частоты вулканических извержений или наводнений 3500 лет назад. Венера упоминается в месопотамских надписях, сделанных раньше, чем, согласно Великовскому, она превратилась из кометы в планету. Совершенно невероятно, чтобы объект с такой сильно вытянутой орбитой мог быстро перейти на почти идеально круговую орбиту современной Венеры. Возражений наберется еще предостаточно.

Множество гипотез, предложенных как учеными, так и дилетантами, оказались ошибочными. Но наука сама исправляет свои ошибки. Чтобы добиться признания, все новые идеи должны пройти через суровую проверку доказательств. В случае с Великовским хуже всего не то, что его гипотезы ошибочны или находятся в противоречии с надежно установленными фактами, а то, что некоторые люди, считающие себя учеными, пытались запретить его работы. Наука создается свободными исследованиями и служит им: любая гипотеза, сколь бы странной она ни выглядела, достойна того, чтобы быть рассмотренной по существу. Запрет неудобных идей – обычное дело в религии или политике, но этот путь не ведет к знанию, ему нет места в научном поиске. Нам не дано знать, кому откроются новые фундаментальные истины. Венера имеет почти земные массу[117]117
  Следовательно, она в 30 млн раз массивнее, чем самая большая из известных комет. – Прим. авт.


[Закрыть], размер и плотность. Как ближайшая к нам планета она столетиями считалась сестрой Земли. Какова же в действительности планета-сестра? Может ли на ней царить благодатное вечное лето, чуть более теплое, чем на Земле, ведь она немного ближе к Солнцу? Есть ли там ударные кратеры, или все они уничтожены эрозией? Существуют ли вулканы? Горы? Океаны? Жизнь?

Меняющиеся темные детали в кратерах и вокруг них в районе Мемнония на Марсе. Перемещающиеся барханы из песка и пыли то скрывают, то вновь открывают лежащие под ними темные породы. Переносимые ветром мелкие частицы также засыпают и истачивают кратеры и другие геологические образования. Снимок «Маринера-9».

С разрешения NASA

Темный, возможно вулканический, материал, выдуваемый ветром из кратера Мезогея на Марсе. Снимок «Маринера-9».

С разрешения NASA

Первым, кто взглянул на Венеру в телескоп, стал Галилей в 1609 г. Он увидел диск, на котором не было абсолютно никаких деталей. Галилей обнаружил, что Венера меняет фазы подобно Луне – от тонкого серпа до полного диска, – и причина этих изменений та же: иногда мы видим в основном ночную сторону Венеры, а иногда большей частью дневную. Это открытие, между прочим, подкрепляло теорию о том, что Земля движется вокруг Солнца, а не наоборот. Размеры телескопов росли, разрешение (способность различать тонкие детали) увеличивалось, их систематически направляли на Венеру. Однако они показывали не больше, чем смог увидеть Галилей. Венера была окутана толстым слоем непрозрачных облаков. Когда мы смотрим на планету, сияющую в утреннем или вечернем небе, мы видим солнечный свет, отраженный облаками Венеры. Но в течение столетий после их открытия химический состав облаков оставался совершенно неизвестным.

Спектр, полученный при прохождении яркого света через щель, а затем через стеклянную призму. Если бы на пути света был газ, поглощающий строго определенные типы видимого света, радужная полоска прерывалась бы набором темных линий, характерных для данного газа

Невозможность что-либо разглядеть на Венере привела некоторых ученых к странному выводу, что ее поверхность представляет собой болото, какое было на Земле в каменноугольный период. Аргументация – если это можно так назвать – была примерно такова:

– Я ничего не могу увидеть на Венере.

– Почему?

– Потому что она полностью скрыта облаками.

– Из чего состоят эти облака?

– Из воды, конечно.

– А почему облака на Венере толще, чем на Земле?

– Потому что там больше воды.

– Но если больше воды в облаках, то и на поверхности ее должно быть больше. Что может представлять собой такая влажная поверхность?

– Болото.

А раз есть болота, то почему на Венере не быть цикадам, стрекозам и, возможно, даже динозаврам? Наблюдения: на Венере абсолютно ничего не видно. Вывод: на ней должна быть развитая жизнь. Безликие облака Венеры отражали лишь наши надежды и ожидания. Мы живые, и мы заключаем, что жизнь должна быть повсеместно. Но только тщательный сбор и анализ фактов даст ответ на вопрос, обитаем ли данный мир. Венера решила не делать уступок нашим предубеждениям.

Спектр электромагнитного излучения от самых коротких волн (гамма-излучение) до самых длинных (радиодиапазон). Длину волны измеряют в нанометрах (нм), микрометрах (микронах, мкм), сантиметрах (см) и метрах (м)

Первый реальный ключ к разгадке венерианской природы дали эксперименты со стеклянной призмой и дифракционной решеткой – плоской поверхностью, на которую через равные интервалы нанесены тонкие параллельные линии. Когда интенсивный поток обычного белого света проходит сквозь узкую щель и затем через призму или решетку, он разделяется по цветам радуги, образуя спектр. Спектр охватывает цвета – фиолетовый, синий, зеленый, желтый, оранжевый, красный – в направлении от высокой частоты[118]118
  Свет представляет собой волновой процесс; его частота – это число гребней волны, которые достигают регистрирующего инструмента, скажем сетчатки глаза, за единицу времени, например за секунду. Более высокая частота соответствует более высокой энергии излучения. – Прим. авт.


[Закрыть] к низкой. Он называется спектром видимого света, поскольку все эти цвета доступны нашему зрению. Но свет – это нечто большее, нежели тот маленький участок спектра, который мы воспринимаем. В высоких частотах, за пределами фиолетового цвета, лежит область ультрафиолетового излучения. Это совершенно реальный свет, несущий смерть микробам. Он невидим для нас, но его легко улавливают шмели и фотоэлементы. За ультрафиолетом находится рентгеновская область спектра, а еще дальше – гамма-излучение. В области низких частот, за красным цветом, располагается инфракрасный участок спектра. Он был впервые обнаружен, когда в темную для нашего глаза область спектра за красным краем поместили чувствительный тепловой датчик. Температура возросла. Значит, свет все-таки попал на термометр, хотя и был невидим для наших глаз. Гремучие змеи и полупроводники со специальными примесями прекрасно чувствуют инфракрасное излучение. За инфракрасным светом идет огромный спектральный диапазон радиоволн[119]119
  Между инфракрасным и радиодиапазоном обычно выделяют область микроволнового излучения, того самого, которое используется для разогревания продуктов в микроволновых печах и помогает исследовать эпоху рождения нашей Вселенной. – Прим. пер.


[Закрыть]. Все это – от гамма-излучения до радиоволн – разные, но одинаково важные виды света. Все они используются в астрономии. Но из-за ограниченных способностей нашего зрения мы отдаем предпочтение крошечному радужному диапазону, который зовем спектром видимого света.

Фобос – ближайший спутник Марса. Вверху виден кратер Стикни. Если бы объект, столкновение с которым породило этот кратер, был немного крупнее, Фобос мог бы разрушиться. Снимок с орбитального аппарата «Викинг-1».

С разрешения NASA

В 1844 г. философ Огюст Конт подыскивал пример такого знания, которое навсегда останется скрытым от нас. Он остановился на химическом составе далеких звезд и планет. Нам никогда не посетить их, полагал он, и, не имея на руках образцов вещества, мы будем навсегда лишены возможности узнать его состав. Но всего через три года после смерти Конта выяснилось, что спектр можно использовать для определения химического состава удаленных объектов[120]120
  Огюст Конт умер в 1857 г., а всего через два года, в 1859 г., Кирхгофф и Бунзен обнаружили линейчатые спектры, по которым можно отличить каждый химический элемент. – Прим. пер.


[Закрыть]. Молекулы и химические элементы поглощают свет различных частот (или цветов) – иногда в видимой части спектра, иногда в других его областях. В спектре планетной атмосферы одиночная темная линия соответствует узкому промежутку, в котором свет отсутствует из-за того, что солнечное излучение, проходя сквозь воздух другого мира, избирательно поглощается им. Каждая такая линия порождается определенным видом молекул или атомов. Каждое вещество оставляет свой характерный спектральный «автограф». Состав газовой оболочки Венеры можно определить с Земли, с расстояния 60 млн км. Мы можем предсказать химический состав Солнца (где впервые был обнаружен гелий, названный по имени греческого бога солнца Гелиоса), магнитных звезд типа А, богатых европием, далеких галактик, исследуемых по совокупному свету миллиардов звезд. Астрономическая спектроскопия – это почти магическая техника. Она продолжает удивлять меня. Огюст Конт выбрал на редкость неудачный пример.

Если бы Венера и впрямь сочилась влагой, в ее спектре должны были бы без труда обнаружиться линии водяного пара. Однако спектроскопические исследования, предпринятые около 1920 г. в обсерватории Маунт-Вилсон, не выявили ни следа, ни даже намека на присутствие водяного пара над облаками Венеры, что заставляет предположить существование иссушенной пустынной тверди, укутанной облаками тончайшей силикатной пыли. Дальнейшие изыскания обнаружили в атмосфере огромное количество углекислоты, наведя некоторых ученых на мысль, что вся вода на планете прореагировала с углеводородами, отчего и образовалась углекислота, а значит, поверхность Венеры представляет собой огромное нефтяное поле, море нефти, покрывающее всю планету. Другие заключили, что водяного пара над облаками нет потому, что облака эти очень холодные и вся вода конденсируется в мельчайшие капли, которым свойствен иной набор спектральных линий, чем водяному пару. Они высказали предположение, что планета полностью залита водой – за исключением, возможно, случайных островов, покрытых слоем известняка, подобно скалам Дувра. Но из-за огромного количества углекислоты в атмосфере море не может состоять из обычной воды; законы физической химии говорят, что она должна быть газированной. И получалось, что Венера – огромный океан сельтерской воды.