Карл саган=космос=эволюция Вселенной, жизни и цивилизации= icon

Карл саган=космос=эволюция Вселенной, жизни и цивилизации=


Смотрите также:
Карл саган=космос=эволюция Вселенной, жизни и цивилизации=...
Бюллетень новых поступлений за январь 2006 года...
«Рождение и эволюция вселенной (Теория Большого Взрыва)»...
«Рождение и эволюция вселенной (Теория Большого Взрыва)»...
1. Общие представления о Вселенной...
Процесс эволюции Вселенной происходит очень медленно...
1. Начало Вселенной...
Строение и эволюция вселенной....
Реферат по астрономии. Тема: Строение и эволюция вселенной...
Троение и эволюция вселенной...
Концепции современного естествознания Модель Большого Взрыва и хронология Вселенной...
Брянск Карл Шмитт: вехи жизни и творчества...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15
вернуться в начало
скачать
Глава VI. ПРИКЛЮЧЕНИЯ ПУТЕШЕСТВЕННИКОВ


Существует ли множество других миров, или есть только один мир? Это один из самых великих вопросов, побуждающих к изучению Природы.


Альберт Великий. XIII в.


Вначале островитяне либо считали себя единственными обитателями земли, либо, допуская существование других, не могли и помыслить о том, чтобы вести с ними торговлю, из-за разделяющего их обширного и глубокого моря, но позднее они изобрели корабли... Так что, возможно, удастся изобрести средства и для сообщения с Луной... Ныне среди нас нет Дрейка или Колумба, который предпринял бы такое путешествие, нет Дедала, который придумал бы, как передвигаться по воздуху. И все же я не сомневаюсь, что время, которое рождает новые истины и обнаруживает для нас множество вещей, скрытых от наших предков, откроет нашим потомкам, как осуществить наши нынешние желания.


Джон Уилкинс. Открытие лунного мира. 1638 г.


Мы можем подняться над этой скучной Землей и, глядя на нее с высоты, задуматься, неужели Природа всю свою силу и красоту вложила в эту крошечную каплю грязи? Подобно путешественнику, побывавшему в далеких странах, мы сможем лучше судить о том, что происходит у нас дома, научимся делать правильные выводы и постигнем истинную цену вещей. Когда мы узнаем, что существует множество планет, таких же красивых и населенных, как Земля, то умерим свои восторги относительно того, что в нашем мире считается великим, и станем снисходительно игнорировать пустяки, которыми так озабочена большая часть людей.


Христиан Гюйгенс. Небесные миры открыты.


Ок. 1690


211


В наше замечательное время человечество лишь начало выходить в океан космоса. Современные корабли, движущиеся к планетам по Кеплеровым траекториям, являются беспилотными. Это отлично сконструированные полуразумные роботы, исследующие неизвестные миры. Путешествия во внешние области Солнечной системы контролируются из единственного места на планете Земля — из Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory — JPL) Национальной администрации по аэронавтике и исследованию космического пространства, в Пасадене, штат Калифорния.


9 июля 1979 года космический аппарат «Вояджер-2» вошел в систему Юпитера. Почти два года летел он к ней через межпланетное пространство. Корабль был собран из миллионов отдельных деталей и имел множество резервных компонентов, чтобы при отказе какого-то элемента другие взяли на себя его функции. Космический аппарат весил 0,9 тонны, а по размерам занял бы большую гостиную. Цель его полета находилась так далеко от Солнца, что он не мог вырабатывать электричество из солнечной энергии, как другие космические корабли. Взамен его снабдили небольшой атомной электростанцией, генерирующей несколько сотен ватт за счет радиоактивного распада плутониевых гранул. В базовом блоке станции располагались три объединенных между собой компьютера и основные системы поддержания работоспособности, такие как система терморегулирования. Для получения с Земли команд и передачи обратно собранных данных служила большая антенна диаметром 3,7 метра. Большинство научных инструментов размещалось на поворотной платформе, которая могла следить за Юпитером или за одним из его спутников, когда аппарат пролетал мимо. Среди множества установленных приборов были ультрафиолетовый и инфракрасный


212


спектрометры, устройства для детектирования заряженных частиц, приборы для измерения магнитных полей и радиоизлучения Юпитера, — но самыми полезными стали две телевизионные камеры, позволившие получить десятки тысяч снимков планетных островов во внешней части Солнечной системы.


Юпитер окружен оболочкой невидимых, но чрезвычайно опасных заряженных частиц, обладающих высокой энергией. Космический аппарат должен был пройти через внешний край этого радиационного пояса, чтобы с близкого расстояния изучить Юпитер и его спутники, а затем продолжить свой полет к Сатурну и далее. Однако заряженные частицы могли повредить чувствительные инструменты и сжечь сложную электронику. Кроме того, Юпитер опоясан кольцом твердых обломков, которые открыл четырьмя месяцами раньше «Вояд-жер-1», предшественник «Вояджера-2». Столкновение даже с небольшим камнем могло вызвать беспорядочное вращение аппарата, и тогда антенна потеряла бы из виду Землю, собранные данные были бы навсегда утрачены. Перед самым сближением Центр управления полетом пребывал в большом беспокойстве. Сработали сразу несколько предупредительных и аварийных сигналов, однако объединенный разум людей на Земле и робота в космосе позволили избежать катастрофы.


Запущенный 20 августа 1977 года «Вояджер-2», двигаясь по огромной дуге, вышел за орбиту Марса, миновал пояс астероидов, приблизился к системе Юпитера и проложил себе путь мимо планеты с ее четырнадцатью спутниками. Пролет вблизи Юпитера придал «Вояджеру» ускорение и направил его на встречу с Сатурном. Тяготение Сатурна подтолкнет его к Урану. После Урана он направится к Нептуну, а затем покинет Солнечную систему, став межзвездным космическим


213


странником, обреченным вечно скитаться по великому космическому океану.


Эти путешествия во имя исследований и открытий — последние в длинной череде странствий, ставших знаковыми для человеческой истории. В XV-XVI столетиях за несколько дней вы могли бы добраться из Испании на Азорские острова, ныне такое же время занимает путь от Земли до Луны. Несколько месяцев уходило на то, чтобы пересечь Атлантический океан и достигнуть берегов Нового Света, Америки. Сейчас за несколько месяцев можно пересечь океан внутренней Солнечной системы и совершить посадку на Марс или Венеру — новые миры*, ожидающие нашего прибытия. В XVII-XVIII веках для путешествия из Голландии в Китай требовался год или два — столько же времени, сколько понадобилось «Вояджеру», чтобы добраться от Земли до Юпитера**. Ежегодные затраты той эпохи были относительно больше нынешних, но и те и другие составляют меньше одного процента валового национального продукта. Современные космические корабли с их автоматическими экипажами — это наш авангард, предвестники будущих пилотируемых экспедиций к планетам. Когда-то мы уже шли по такому пути. Период с XV по XVII столетие являет собой поворотную точку в нашей истории. Именно тогда стало ясно, что мы можем добраться до любой части планеты.


* Здесь игра слов: Новый Свет по-английски — New World, что перекликается с выражением new worlds — «новые миры» или «новые планеты». — Пер.


** Можно привести и другое сравнение. Оплодотворенная яйцеклетка переходит из фаллопиевых труб в матку и закрепляется там за то же время, какое понадобилось «Аполлону-11», чтобы добраться до Луны, и развивается в полноценного младенца за время перелета «Викингов» к Марсу. Средняя продолжительность человеческой жизни больше, чем потребуется «Вояджеру» для выхода за орбиту Плутона. — Авт.


214


Отважные мореходы крупнейших европейских держав появлялись под парусами во всех океанах Земли. Для этих путешествий было много причин: честолюбие, алчность, национальная гордость, религиозный фанатизм, условия амнистии, научная любознательность, жажда приключений или невозможность найти себе занятие где-нибудь в Эстремадуре*. Эти путешествия принесли столько же зла, сколько и добра. Но в конечном счете они установили связи между всеми континентами Земли, расширили кругозор, объединили человеческие расы и невероятно умножили наши знания о планете и нас самих.


Символом эпохи Великих географических открытий может служить революционная Голландская республика XVII столетия (Республика Соединенных провинций. — Ред.). Едва провозгласив свою независимость от могущественной Испании, она более других стран восприняла дух европейского Просвещения. Это было рациональное, организованное, творческое общество. Но из-за того что испанские порты и корабли стали недоступны для голландцев, экономическое выживание крошечной республики зависело от способности построить, укомплектовать экипажем и отправить в плавание огромный флот торговых парусников.


Голландская Ост-Индская компания, предприятие со смешанной (государственной и частной) собственностью, отправляла суда в самые отдаленные уголки мира, чтобы доставлять оттуда редкие товары и с выгодой перепродавать их в Европе. Эти путешествия вли-


* Эстремадура — одна из наименее известных областей Испании, на границе с Португалией. В ее городах родились многие конкистадоры. Вероятно, Саган упоминает ее как пример глухой провинции, где человеку, склонному к авантюрам, решительно нечего делать. — Пер.


215


вали кровь в жилы Республики. Навигационные карты и схемы сделались государственной тайной. Бывало, что команда выходила в море, не ведая до поры, какой путь следования значится в запечатанном задании. Неожиданно голландское присутствие стало обнаруживаться по всей планете. Баренцево море в Северном Ледовитом океане и остров Тасмания у берегов Австралии названы в честь голландских капитанов*. Хотя основной целью этих экспедиций была коммерция, их задачи не ограничивались торговлей. Для них был характерен дух научного исследования, стремление к открытию новых земель, новых растений и животных, новых народов — погоня за знанием ради знания.


Национальная гордость и светское самосознание Голландии XVII столетия отразились в архитектуре Амстердамской ратуши. Для ее возведения понадобился целый корабль мрамора. Константин Гюйгенс, поэт и дипломат того времени, отмечает, что ратуша рассеивала «отчуждающую мрачность готического стиля». Здесь до наших дней сохранилась статуя Атланта, который несет на плечах украшенное созвездиями небо. Внизу, между Смертью и Наказанием, Правосудие с золотым мечом и весами попирает Алчность и Зависть — богов торговли. Голландцы, чье благосостояние основывалось на частной инициативе, тем не менее понимали, что необузданная погоня за прибылью представляет угрозу для национального духа.


Не столь аллегорический символ можно найти на полу ратуши, под фигурами Атланта и Правосудия. Это мозаичная карта мира, которая датируется концом XVII — началом XVIII века и охватывает террито-


* В честь В. Баренца (ок. 1550-1597) и А. Я. Тасмана (1603-1659). - Ред.


216


рию от Западной Африки до Тихого океана. Весь мир был ареной деятельности голландцев. И на этой карте е обезоруживающей скромностью они опустили саму Голландию, обозначив свою часть Европы старым латинским названием «Бельгия».


Обычно за год корабли проходили путь, равный половине кругосветного плавания. Продвигаясь вдоль западного берега Африки, они пересекали так называемое Эфиопское море, огибали южную оконечность черного континента, проходили Мадагаскарским проливом и устремлялись мимо южных берегов Индии к одной, главной своей цели — к «Островам Пряностей», нынешней Индонезии (точнее Молуккским островам. — Ред.). Некоторые экспедиции плыли оттуда к земле, носившей тогда название Новой Голландии, а теперь называемой Австралией. Иногда предпринимались путешествия через Малаккский пролив, мимо Филиппин, в Китай. Из источников середины XVII века мы знаем о «посольстве Ост-Индской компании из Голландии в Великую Тартарию, к хану и императору Китая». Голландские бюргеры, послы и морские капитаны с огромным интересом и удивлением знакомились с иной цивилизацией имперского города Пекина*.


Ни до ни после Голландия не была такой могущественной мировой державой. Небольшая страна, вынужденная любыми путями добывать средства к существованию, проводила миролюбивую внешнюю политику. Терпимость к неортодоксальным воззрениям сделала ее раем для мыслящих людей, которые бежали от гонений и духовного гнета, свирепствовавших повсюду


* Нам даже известно, какие подношения были доставлены ко двору. Императрице преподнесли «шесть миниатюрных шкатулок с изображениями ныряльщиков», а император получил «два узелка корицы». — Авт.


217


в Европе. Нечто подобное имело место в 1930-е годы, когда Соединенные Штаты неизмеримо выиграли в результате массового исхода интеллектуалов из Европы, находившейся под влиянием нацистов. Голландия XVII века приютила еврейского философа Спинозу, которым восхищался Эйнштейн, Декарта, ключевую фигуру в истории математики и философии, Джона Локка, мыслителя, оказавшего влияние на группу не чуждых философии революционеров — Пейна, Гамильтона, Адамса, Франклина и Джефферсона («отцов-основателей» США, лидеров Американской революции 1776 г. — Ред.). Никогда, ни в прошлом, ни в будущем, Голландия не славилась такой плеядой художников и ученых, философов и математиков. Это было время мастеров живописи, таких как Рембрандт, Вермер и Франс Халс, время Левенгука, изобретателя микроскопа, время Гроция (Гуго де Гроота), основателя международного права, время Виллеброрда Снеллиуса, открывшего закон преломления света.


Следуя голландской традиции поощрения свободы мысли, Лейденский университет предложил должность профессора итальянскому ученому Галилею, которого католическая церковь под угрозой пыток заставила отречься от еретической идеи, что Земля обращается вокруг Солнца, а не наоборот*. Галилей имел тесные связи с Голландией, и его первый астрономический телескоп был усовершенствованной подзорной трубой голландской конструкции. С его помощью он открыл солнечные пятна, фазы Венеры, лунные кратеры и четыре больших спутника Юпитера, называемых в его честь галилеевыми. Вот как описывал сам Галилей свои разно-


* В 1979 г. Папа Иоанн Павел II осторожно предложил отменить приговор, вынесенный Святой инквизицией Галилею 346 лет назад. — Авт.


218


гласия с церковью в письме 1615 года к великой герцогине Кристине:


Несколько лет назад, как уже известно Вашей Светлости, я открыл в небесах множество вещей, которых до нашего века никому видеть не доводилось. Новизна этих вещей, а также некоторые выводы, из них вытекающие и противоречащие физическим представлениям, коих придерживаются обычно академические философы, восстановили против меня немалое число профессоров [среди них много священников], как будто я своими собственными руками поместил эти вещи на небо с целью внести беспорядок в природу и ниспровергнуть науки. Они, похоже, забывают, что умножение известных истин способствует исследованиям, законности и развитию искусств*.


Исследовательская активность Голландии была теснейшим образом связана с ее ролью интеллектуального и культурного центра. Усовершенствование парусных судов способствовало развитию всех видов технологий. Людям нравилось работать руками. Изобретения поощ-


* Мужества, с каким Галилей и Кеплер продвигали гелиоцентрическую гипотезу, не было заметно в поведении других исследователей, даже тех, кто жил в европейских странах, не столь фанатично преданных доктрине. Вот, например, что писал одному из своих корреспондентов в апреле 1634 г. живший тогда в Голландии Рене Декарт: «Несомненно, вы знаете, что Галилей подвергся недавно осуждению святой инквизиции и что его взгляды на движение Земли признаны еретическими. Должен вам сказать, что все эти вещи я объяснил в моем трактате, который включает также доктрину о движении Земли, и они настолько взаимосвязаны, что достаточно обнаружить ложность одной из них, чтобы все использованные мною аргументы стали ненадежными. Хотя я думаю, что они основаны на очень надежных и очевидных доказательствах, я не желал бы ни за что в мире поддерживать их против авторитета Церкви... Я хочу пребывать в мире и продолжаю следовать девизу, с которым вступал в жизнь: „Чтобы жить хорошо, надо жить незаметно"». — Авт.


219


рялись. Технологический прогресс требовал как можно более свободного доступа к знаниям, и Голландия стала ведущим издателем и продавцом книг в Европе, публикуя переводы с других языков и разрешая печатать труды, в других странах объявленные вне закона. Путешествия в экзотические земли, контакты с иными обществами поколебали самодовольство, заставили мыслителей пересмотреть господствующие взгляды и обнаружили, что знания (например, в области географии), считавшиеся непреложной истиной на протяжении тысячелетий, содержат принципиальные ошибки. В то время когда в мире в основном правили короли и императоры, Голландская республика управлялась, в большей мере, чем любая другая страна, народом. Открытость общества и поощрение интеллектуальной жизни, материальное благосостояние и приверженность делу исследования и освоения новых миров порождали радостную веру в человеческие начинания*.


В Италии Галилей объявил об открытии других миров, а Джордано Бруно рассуждал об иных формах жизни. И оба были жестоко за это наказаны. В это же время в Голландии астроном Христиан Гюйгенс, признававший и то и другое, жил в почете и уважении. Его отец, Константин Гюйгенс, был выдающимся дипломатом своей эпохи, а также писателем, поэтом, композитором, музыкантом, близким другом и переводчиком английско-


* Возможно, благодаря этой исследовательской традиции Голландия дала миру больше выдающихся астрономов, чем можно было бы ожидать от страны с такой численностью населения. Один из них — Герард Петер Койпер, который в 1940-50-х гг. был единственным в мире астрофизиком, занимавшимся только планетами. В глазах большинства профессиональных астрономов эта тема имела тогда сомнительную репутацию и бойкотировалась после эксцессов вокруг лоуэлловских каналов. Я очень рад, что мне довелось быть студентом Койпера. — Авт.


220


го поэта Джона Донна и главой большой патриархальной семьи. Константин восхищался живописью Рубенса и открыл молодого художника Рембрандта ван Рейна, который несколько раз изображал его на своих полотнах. После первой встречи Декарт писал о нем: «Не могу поверить, что один ум может заниматься столь многими вещами и в каждой быть настолько хорошо подготовленным». Дом Гюйгенсов наполняли вещи, привезенные со всех концов света. Частыми гостями здесь были выдающиеся мыслители из других стран. Выросший в такой среде, молодой Христиан Гюйгенс стал знатоком языков, рисования, права, естественных наук, инженерного дела, математики и музыки. Его интересы и привязанности отличались чрезвычайным разнообразием. «Весь мир — моя страна, — говорил он, — наука — моя религия».


Мотивом всей той эпохи был свет — символический свет свободы мысли, просвещения, географических открытий; свет, пронизывающий живопись того времени, особенно утонченные работы Вермера; свет как объект научного исследования — в трудах Снеллиуса по рефракции, в микроскопе, изобретенном Левенгуком, и в волновой теории света Гюйгенса*. Все эти виды деятель-


* Исаак Ньютон восхищался Христианом Гюйгенсом, считал его «самым элегантным математиком» своего времени и истинным продолжателем математической традиции древних греков — тогда, как и теперь, это было высочайшей похвалой. Ньютон считал (отчасти потому, что тени имеют четкие края), что свет ведет себя как поток крошечных частиц. Он думал, что красный свет состоит из самых крупных частиц, а фиолетовый — из самых мелких. Гюйгенс, напротив, отстаивал точку зрения, что свет ведет себя как волна, распространяющаяся в вакууме, подобно океанским валам, — поэтому мы и говорим о длине волны и частоте света. Многие свойства света, в частности дифракция, естественным образом объясняются волновой теорией, и в последующие годы точка зрения Гюйгенса одержала верх. Но в 1905 г. Эйнштейн показал, что корпускулярная теория света нужна для объяснения фотоэлектрического эффекта — выбивания электронов из металла, на который направлен луч света Современная квантовая механика объединила обе идеи, и сегодня принято думать, что свет в некоторых обстоятельствах ведет себя как поток частиц, а в других — как волна. Этот корпускулярно-волновой дуализм может быть труден для восприятия с позиций нашего здравого смысла, но он находится в полном согласии с теми экспериментами, которые открывают нам природу света. В этом слиянии противоположностей есть что-то загадочное и волнующее, как и в том, что именно Ньютон и Гюйгенс, оба убежденные холостяки, стали отцами нашего современного представления о природе света. — Авт.


221


ности были тесно связаны, и занимавшиеся ими часто переходили от одного к другому. Для интерьеров Вермера очень характерны навигационные приборы и карты. Микроскопы украшали художественные мастерские. Левенгук был душеприказчиком Вермера и часто появлялся в доме Гюйгенсов в Хофвяйке.


Микроскоп Левенгука ведет свое происхождение от увеличительных стекол, при помощи которых торговцы мануфактурой проверяли качество ткани. С помощью своего изобретения Левенгук обнаружил целый мир в капле воды — микробов, которых он называл animalcules и считал «очаровательными». Гюйгенс участвовал в создании первых микроскопов и сделал с их помощью множество открытий. Левенгук и Гюйгенс были в числе первых, увидевших клетки человеческой спермы, что стало отправным шагом на пути к пониманию репродукции человека. Желая объяснить, почему микроорганизмы, хотя и медленно, но появляются в воде, стерилизованной кипячением, Гюйгенс предположил, что они достаточно малы, чтобы переноситься по воздуху и размножаться после попадания во влажную среду. Тем самым он сформулировал альтернативу теории самозарождения, согласно которой жизнь возникает в забродившем виноградном соке или в испорченном мясе совершенно независимо от ранее существовавшей жизни. Прошло


222


целых два века, прежде чем умозрительное заключение Гюйгенса было доказано Луи Пастером. И это далеко не единственная цепочка, связующая поиски жизни на Марсе в ходе проекта «Викинг» с работами Левенгука и Гюйгенса. Эти последние явились прародителями микробной теории болезней, а значит, и большей части современной медицины. Но они не ставили перед собой прагматических целей. Просто им довелось жить и работать в технологическом обществе.


Микроскоп и телескоп, появившиеся в Голландии в начале XVII века, расширили способность человека видеть очень малое и очень большое. Наши наблюдения за атомами и галактиками берут свое начало именно в это время и в этом месте. Христиан Гюйгенс любил шлифовать и полировать линзы для астрономических инструментов и сам построил телескоп с пятиметровой трубой. Открытия, сделанные при помощи этого телескопа, уже гарантировали бы ему место в истории человеческих достижений. Идя по стопам Эратосфена, он стал первым, кому удалось определить размер другой планеты. Он также первым высказал мысль, что Венера полностью покрыта облаками, и первым зарисовал деталь на поверхности Марса (огромный, открытый всем ветрам темный склон, называемый сейчас Большим Сыртом), наблюдая которую впервые определил, что марсианские сутки, как и земные, длятся около 24 часов. Он первым обнаружил, что Сатурн окружен системой колец, которые нигде не соприкасаются с планетой*. Наконец, им был открыт Титан, крупнейший спутник Сатурна и, как мы теперь знаем, самый большой спутник в Солнечной


* Галилей, открывший кольца, не знал, что они собой представляют. В его несовершенный телескоп они казались двумя симметричными выступами возле диска Сатурна. Галилей несколько озадаченно говорил, что они напоминают ему пару ушей. — Авт.


223


системе — чрезвычайно интересный и многообещающий мир. Большинство своих открытий Гюйгенс сделал, когда ему еще не было 30 лет. И между прочим, астрологию он считал полнейшим вздором.


Это еще далеко не всё, чем мы обязаны Гюйгенсу. Ключевой проблемой морской навигации в ту пору было определение долготы. Широту можно легко определить по звездам: чем дальше к югу вы смещаетесь, тем больше видно южных созвездий. Но для определения долготы требуется тщательный хронометраж. Точные корабельные часы показывают время в порту отправления; восходы и заходы Солнца и звезд позволяют определить местное корабельное время; разница между ними как раз и дает долготу. Гюйгенс изобрел маятниковые часы (положенный в их основу принцип был ранее открыт Галилеем), которые впоследствии использовались, хотя и не слишком успешно, для того, чтобы вычислять положения кораблей в открытом океане. Его усилиями точность астрономических и других научных наблюдений поднялась на невиданную дотоле высоту, и это стимулировало дальнейшее усовершенствование морских хронометров. Гюйгенс изобрел спиральную пружину балансира, которая и сейчас применяется в некоторых часах; он внес фундаментальный вклад в механику (например, нашел, как вычислять центробежную силу), а благодаря изучению игры в кости — также и в теорию вероятностей. Усовершенствованный им воздушный насос впоследствии буквально преобразил горную промышленность, а «волшебный фонарь» был предшественником диапроектора. Еще он придумал так называемый пороховой двигатель, который оказал влияние на разработку паровых машин.


Гюйгенса очень радовало, что представление Коперника о Земле как планете, движущейся вокруг Солнца,


224


получило распространение даже среди простых голландцев. В самом деле, говорил он, взгляды Коперника приняты всеми астрономами, за исключением тех, кто «слишком медленно соображает или находится под властью предрассудков, навязанных исключительно человеческой волей». В Средние века христианские философы любили приводить такой аргумент: коль скоро небеса обращаются вокруг Земли всего за сутки, вряд ли они могут быть бесконечно велики в размерах, а значит, не может существовать бесконечного или даже большого числа миров (или даже одного другого мира). Открытие того, что вращаются не небеса, а Земля, имело серьезные последствия для представления об уникальности Земли и возможности существования жизни в иных местах. Коперник считал, что не только Солнечная система, но и вся Вселенная является гелиоцентрической, а Кеплер не допускал, что звезды могут иметь планетные системы. Первым, кто открыто высказал идею о множественности — а на самом деле о бесконечности — миров, обращающихся вокруг других солнц, по-видимому, был Джордано Бруно. Но многие считали, что множественность миров непосредственно вытекает из идей Коперника и Кеплера и находили это ужасным. В начале XVII века Роберт Мертон утверждал, что раз из гелиоцентрической гипотезы следует множественность других планетных систем, то это фактически опровергает исходную посылку путем приведения к абсурду (см. Приложение 1). В доказательство он приводил следующее, разгромное, казалось бы, рассуждение:


Если бы, как того требует Коперник, небеса были столь непомерно велики... и заполнены бесчисленными звездами, будто они вовсе бесконечны в размерах... то почему бы нам не предположить... что все эти звезды, видимые на небесах, являются солнцами, закрепленными


225


в своих центрах, с пляшущими вокруг них планетами, noдобными тем, что окружают наше Солнце? <...>А отсюда следует, что существует бесконечное число обитаемыхмиров; почему нет? <...> эти и им подобные дерзкие выводы и чудовищные парадоксы с необходимостью получаются, если согласиться с... Кеплером... и другими, кто защищает движение Земли.


И все-таки Земля движется. Живи Мертон в наши дни, он был бы просто вынужден признать «бесконечность обитаемых миров». Гюйгенс не избегал этого вывода; он радостно принял его: звезды посреди космического океана — это другие солнца. Проводя аналогии с нашей Солнечной системой, Гюйгенс заключил, что звезды должны иметь свои планетные системы и что многие из этих планет могут быть обитаемыми: «Должны ли мы допустить, что планеты просто огромные пустыни... и лишить их всех тех тварей, которые столь ясно свидетельствуют о божественном архитекторе? Тем самым по красоте и величию мы поставили бы их ниже Земли, что совершенно неразумно»*.


Эти идеи были изложены в выдающейся книге с горделивым заглавием «Небесные миры открыты: предположения, касающиеся обитателей, растений и производства других планет». Написанная незадолго до смерти Гюйгенса, в 1690 году, эта работа вызывала восхищение у многих, в том числе у Петра Великого, по приказу которого в России ее опубликовали первой из произведений западной науки. В основном книга посвящена описанию природы планет и условий на них. На одной


* Мало кто еще придерживался подобных взглядов. В своем труде «Harmonice Mundi» («Гармонии Мира», 1619 г.) Кеплер замечает: «Что касается пустынной поверхности этих шаров, то Тихо Браге считал, что ей не следует оставаться бесплодной, но должно быть заполненной обитателями». — Авт.


226


из великолепных иллюстраций первого издания в одном масштабе с Солнцем изображены планеты-гиганты Юпитер и Сатурн. В сравнении они выглядят довольно маленькими. На другой гравюре Сатурн показан рядом с Землей: наша планета выглядит крошечным кружочком. В общем и целом Гюйгенс представлял себе условия и обитателей других планет довольно похожими на земные в XVII веке. Он допускал, что «планетяне» могут иметь «тела в целом и в каждой части сильно отличающиеся от наших... довольно смешно думать... что мыслящий Дух не может обитать в какой-либо форме, отличной от нашей собственной». Можно быть изящным, даже если выглядишь странно, говорит он. Но затем пускается в доказательства, что обитатели планет не должны выглядеть слишком необычно: им полагается иметь руки и ноги, ходить в вертикальном положении, обладать письменностью и знать геометрию; а четыре галилеевых спутника Юпитера помогают морякам в навигации по юпитерианским океанам. Безусловно, Гюйгенс был человеком своего времени. А разве не таковы же и мы сами? Он объявлял науку своей религией, а потом доказывал, что планеты не могут быть необитаемы, поскольку в таком случае Бог сотворил бы миры без всякой пользы. Он жил раньше Дарвина, и оттого его рассуждения о внеземной жизни совершенно лишены эволюционной перспективы. И все же на основе своих наблюдений он смог построить нечто похожее на современную картину космоса:


Какую чудесную, поразительную схему видим мы в величественном пространстве Вселенной... Как много солнц, как много миров... и каждый из них изобилует травами, деревьями и животными, украшен многочисленными морями и горами! <...> И как же должно возрасти наше удивление и восхищение при мысли о громадных расстояниях до звезд и об их огромном числе.


227


Космические аппараты «Вояджер» являются прямыми наследниками парусных поисковых экспедиций и научно-философской традиции Христиана Гюйгенса. «Вояджеры» — это каравеллы, направляющиеся к звездам и по пути исследующие те миры, которые Гюйгенс так хорошо знал и любил.


Одним из главных товаров, доставлявшихся из тех давних морских экспедиций, были рассказы о приключениях путешественников*, о чужих землях и экзотических созданиях, которые всегда возбуждали удивление и подталкивали к новым исследованиям. Среди них попадались рассказы о горах, достигающих неба, о драконах и морских чудовищах, о повседневной посуде из золота, о тварях с рукой вместо носа, о народах, которые почитают глупостью теологические споры между протестантами, католиками, иудаистами и мусульманами, о черном обжигающем камне, о безголовых людях со ртом на груди, об овцах, живущих на деревьях. Некоторые из этих историй были правдой, некоторые — ложью. Иные содержали зерно истины, неверно понятой либо преувеличенной самим путешественником или его информаторами. Будучи обработаны, например, Вольтером или Джонатаном Свифтом, эти рассказы открывали перед европейским обществом новые перспективы, вынуждая его отказаться от замкнутости в своем мире.


Современные «Вояджеры» также рассказывают нам о своих приключениях: о мире, разбитом вдребезги, как


* Подобные рассказы — древняя человеческая традиция; во многие из них с начала странствий вплетаются космические мотивы. Например, Фэй Синь, один из участников китайских экспедиций в Индонезию, Шри-Ланку, Аравию и Африку, предпринятых в XV в. при китайской династии Мин, описал путешествие в подготовленной специально для императора иллюстрированной книге «Великолепные виды со звездного плота». К сожалению, иллюстрации к ней (но не сам текст) были утрачены. — Авт.


228


хрустальная сфера; о планете, поверхность которой от полюса до полюса как будто затянута тонкой паутиной; о крохотных спутниках, похожих на картофелины; о мире с подземным океаном; о земле, которая пахнет тухлыми яйцами, а с виду напоминает пиццу, с озерами жидкой серы и вулканами, дымящими прямо в космос; о планете Юпитер, столь громадной, что наша Земля тысячу раз поместилась бы внутри него.


Галилеевы спутники Юпитера сравнимы по размерам с планетой Меркурий. Мы можем определить их массы и таким образом вычислить плотность, которая кое-что говорит об их составе и внутреннем строении. Мы обнаруживаем, что два внутренних спутника, Ио и Европа, по плотности близки к камню. Два внешних, Ганимед и Каллисто, имеют гораздо меньшую плотность, среднюю между камнем и льдом. Однако в смеси льда и камня внутри этих двух внешних спутников, как и в земных горных породах, должны встречаться следы радиоактивных минералов, которые разогревают их недра. Эта теплота, накопленная за миллиарды лет, не имеет выхода на поверхность и не рассеивается в космосе, а потому лед внутри Ганимеда и Каллисто должен плавиться за счет энергии радиоактивного распада. Можно предположить, что под поверхностью скрыт океан ледяной шуги; так, не получив еще первых снимков с близкого расстояния, мы догадываемся, что галилеевы спутники могут очень сильно различаться между собой. Это предсказание подтвердилось, когда мы глазами «Вояджера» детально рассмотрели их. Они совсем не похожи друг на друга и отличаются от всех миров, которые мы видели до сих пор.


Космический аппарат «Вояджер-2» никогда не вернется на Землю. Но вернулись добытые им сведения, повесть о его эпических открытиях, его приключениях.


229


Возьмем, к примеру, 9 июля 1979 года Утром, в 8.04 од тихоокеанскому стандартному времени, на Земле были получены первые изображения нового мира, носящего название Европа.


Как попали к нам эти снимки из внешних районов Солнечной системы? Солнечный свет падает на Европу, обращающуюся по орбите вокруг Юпитера, и отражается обратно в космос, где малая его часть улавливается люминофором телевизионных камер «Вояджера», создавая изображение. Изображение считывает компьютер «Вояджера» и по радио передает его через огромное пустое пространство в полмиллиарда километров на радиотелескоп наземной станции слежения. Одна из таких станций расположена в Испании, другая — в пустыне Мохаве, Южная Калифорния, третья — в Австралии. (В то июльское утро 1979 года в сторону Юпитера и Европы смотрела австралийская станция.) Затем через коммуникационный спутник на околоземной орбите информация направляется в Южную Калифорнию, где по радиорелейной линии передается для обработки в компьютер Лаборатории реактивного движения. Полученные изображения, подобно фототелеграфным снимкам в газетах, состоят из миллионов отдельных точек разных оттенков серого цвета, настолько маленьких и близких друг к другу, что издали они незаметны. Виден только совокупный эффект. Яркость каждой точки определяется информацией, получаемой с космического аппарата. После обработки точки сохраняются на магнитном диске, напоминающем граммофонную пластинку*. На маг-


* Здесь особенно отчетливо видно, как далеко шагнули информационные технологии за годы, прошедшие с момента написания книги. Принципам обработки растровых изображений и обращению с магнитными дисками учат в школе, а вот как работает фототелеграф и что такое граммофонная пластинка, мы уже начинаем забывать. — Пер.


230


нитных дисках хранится около восемнадцати тысяч фотографий, сделанных в системе Юпитера «Вояджером-1», и столько же полученных «Вояджером-2». Конечным результатом всей этой замечательной коммуникационной цепочки является отпечаток на глянцевой бумаге; в данном случае — снимок деталей на поверхности Европы, впервые в человеческой истории полученный, обработанный и исследованный 9 июля 1979 года.


Увиденное нами на снимках было совершенно поразительным. «Вояджер-1» получил великолепные изображения трех других галилеевых спутников. Но не Европы. Первым запечатлеть ее поверхность с близкого расстояния, так, чтобы отобразились детали размером всего несколько километров, выпало на долю «Воядже-ра-2». На первый взгляд вид поверхности более всего напоминает ту самую сеть каналов, которая виделась Персивалю Лоуэллу на Марсе и которой, как мы знаем теперь благодаря космическим аппаратам, вообще не существует. На Европе мы наблюдаем поразительно сложную сеть пересекающихся прямых и искривленных линий. Что это? Горные хребты, то есть возвышенности? Или желоба, то есть углубления? Как они образовались? Не результат ли это глобальных тектонических движений, не разломы ли, порожденные расширением или сжатием планеты? Есть ли здесь что-то общее с тектоникой земных плит? Проливает ли это свет на природу других спутников в системе Юпитера? В момент открытия наши хваленые технологии преподнесли нам нечто диковинное. Но сделать из этого выводы предстояло другому устройству — человеческому мозгу. Если бы не эта сеть линий, Европа выглядела бы гладкой, как бильярдный шар. Отсутствие ударных кратеров может объясняться пластичностью поверхностных льдов, приобретаемой благодаря выделяющейся при ударе теплоте. Линии —


231


это протоки или трещины, их происхождение будет обсуждаться еще долго после завершения миссии.


Если бы полет «Вояджера» был пилотируемым, а его капитан вел бортовой журнал, в который заносил бы события, связанные с обоими аппаратами «Вояджер», мы прочитали бы примерно следующее:


1-й день. После долгих сборов и хлопот с приборами, которые то и дело норовили выйти из строя, мы наконец стартовали с мыса Канаверал и отправились в долгое путешествие к планетам и звездам.


2-й день. Возникли проблемы с развертыванием штанги, которая держит платформу с научным оборудованием. Если эту проблему решить не удастся, мы лишимся большей части фотографий и других научных данных. 13-й день. Мы оглянулись назад и сделали первый снимок висящих в космосе Земли и Луны. Очень симпатичная пара.


150-й день. Двигатели успешно отработали промежуточную коррекцию траектории.


170-й день. Плановые работы по поддержанию работоспособности. Несколько месяцев без особых событий.


185-й день. Успешно сделаны калибровочные снимки Юпитера.


207-й день. Проблема со штангой решена, но вышел из строя основной радиопередатчик. Мы перешли на использование резервного. Если он испортится, то никто на Земле никогда больше нас не услышит.


215-й день. Мы пересекли орбиту Марса. Сама планета находится сейчас по другую сторону от Солнца.


295-й день. Вошли в пояс астероидов. Здесь много крупных кувыркающихся камней — космических мелей и рифов. Большинства из них нет на картах. Выставлен дозорный. Надеемся избежать столкновения.


475-й день. Мы благополучно оставили позади основной пояс астероидов, счастливые, что уцелели.


232


570-й день. Юпитер становится самым заметным объектом на небе. Мы различаем на нем более тонкие детали, чем те, что видны с Земли даже в самые большие телескопы.


615-й день. Нас буквально гипнотизируют грандиозные атмосферные процессы в непрерывно меняющихся облаках Юпитера. Планета громадна. Она более чем вдвое массивнее всех остальных планет вместе взятых. Здесь нет гор, долин, вулканов, рек; нет границы между воздухом и землей — лишь огромный океан плотного газа и плывущие в нем облака, мир без поверхности. Все, что мы видим на Юпитере, плывет по его небу.


630-й день. Погода на Юпитере остается захватывающим зрелищем. Эта грандиозная планета оборачивается вокруг своей оси менее чем за десять часов. Бурные атмосферные процессы вызываются этим быстрым вращением, солнечным светом и идущим из глубины теплом.


640-й день. Рисунок облаков роскошен и совершенно отчетлив. Он немного напоминает «Звездную ночь» Ван Тога или работы Уильяма Блейка* и Эдварда Мунка**. Но только немного. Ни один художник еще не изображал подобного, поскольку никто из них никогда не покидал своей планеты. Никакой живописец, прикованный к Земле, не смог бы вообразить столь странный и восхитительный мир.


Мы внимательно наблюдаем за многоцветными поясами Юпитера. Белые пояса, вероятно, являются высот-


* Блейк (Blake), Уильям (1757-1827) — английский поэт и художник. Искусство Блейка тяготеет к романтической фантастике и символике, философским аллегориям, смелой, но произвольной игре линий. — Пер.


** Мунк (Munch), Эдвард (1863-1944) — норвежский живописец и график. Творчество Мунка обнаруживает ряд черт (жесткий, вихреобразный контурный рисунок, повышенная динамика композиции, диссонирующий цветовой строй), которые усиливают трагическое звучание образов и во многом предвосхищают возникновение экспрессионизма. — Пер.


233


ными облаками, состоящими из кристаллов аммиака; коричневатые цвета соответствуют более глубоким и горячим областям, где атмосферные потоки направлены вниз. Области синего цвета, по-видимому, представляют собой просветы в облаках, сквозь которые можно видеть чистое небо.


Нам неизвестно, почему Юпитер окрашен в красновато-коричневые тона. Возможно, за это ответственны соединения фосфора или серы. А может быть, яркую окраску придают сложные органические молекулы, возникающие в результате объединения фрагментов, на которые ультрафиолетовое излучение Солнца расщепляет в атмосфере Юпитера молекулы метана, аммиака и воды. В таком случае цвета атмосферы Юпитера повествуют нам о химических процессах, которые четыре миллиарда лет назад привели к появлению жизни на Земле.


647-й день. Большое Красное Пятно. Огромный столб газа, высоко поднимающийся над соседними облаками; настолько большой, что в нем поместилось бы несколько таких планет, как Земля. Красный цвет, возможно, связан с выносимыми на поверхность сложными молекулами, которые образуются или концентрируются на большой глубине. Не исключено, что этот гигантский циклон существует уже миллионы лет.


650-й день. Сближение. День чудес. Успешно прошли через коварные радиационные пояса Юпитера, поврежден только один инструмент — фотополяриметр. Пересекли экваториальную плоскость, благополучно избежав столкновений с частицами вновь открытых колец Юпитера. Удивительные снимки: Амальтея, крошечный спутник красного цвета и продолговатой формы, в самой глубине радиационного пояса; многоцветная Ио; линии на поверхности Европы; паутинообразные детали на Ганимеде; огромная депрессия на Каллиапо, окруженная многочисленными кольцами. Обогнув Каллисто, мы пересек-


234


ли орбиту Юпитера-13*, самого внешнего из известных спутников планеты, и удаляемся.


662-й день. Наши детекторы частиц и полей говорят, что мы покинули радиационный пояс Юпитера. Гравитация планеты увеличила нашу скорость. Мы наконец освободились от власти Юпитера и направляемся в открытый космос.


874-й день. Потеря ориентации на Канопус, веками служивший путеводной звездой для парусников. В темноте космоса он ведет и нас, помогая проложить курс через неизведанные просторы космического океана. Ориентация на Канопус восстановлена. Похоже, оптический датчик по ошибке принял за Канопус Альфу или Бету Центавра. Наш следующий порт захода — система Сатурна, два года пути.


Среди всех путевых заметок «Вояджера» меня больше всего заинтересовали сообщения об открытиях, сделанных им на Ио, самом внутреннем из галилеевых спутников. Еще до старта нам было известно, что на Ио творятся странные вещи. Мы мало что могли различить


* В астрономии были приняты две системы обозначения спутников — в порядке удаленности от планеты (обозначение состояло из названия планеты и номера, записанного арабскими цифрами) и в порядке открытия (название планеты и номер, записанный римскими цифрами). На момент пролета «Вояджеров» было известно 13 спутников Юпитера. Соответственно самый внешний из них — Ананке — носил обозначение Jupiter 13. Он же именовался Jupiter XII, так как был обнаружен в 1951 г., ранее открытой в 1974 г. Леды -Jupiter XIII.


Теперь, когда благодаря развитию техники открытия делаются чаще, для вновь обнаруживаемых спутников применяют новую систему обозначений вида S/2000 J3, где S обозначает «спутник» (satellite), 2000 — год открытия, J — первая буква названия планеты, 3 — порядковый номер спутника данной планеты среди обнаруженных в указанном году. На сегодня самым внешним спутником Юпитера является S/1999 J1, а самым последним по времени обнаружения — S/2000 J11. Собственных имен им пока не присвоили. — Пер.


235


на его поверхности, но знали: Ио красного, ярко-красного цвета, краснее даже, чем Марс, вероятно, самый красный объект Солнечной системы. В течение ряда лет казалось, что на спутнике происходят какие-то изменения, заметные в инфракрасном диапазоне и при радарном обследовании. Мы также располагали данными, что в районе орбиты Ио Юпитер окружен своего рода огромным бубликом, который состоит из атомов серы, натрия и калия, выброшенных с Ио.


Когда «Вояджер» приблизился к гигантскому спутнику, мы увидели странную многоцветную поверхность, непохожую ни на что другое в Солнечной системе. Ио находится недалеко от пояса астероидов. На всем протяжении своей истории спутник должен был подвергаться интенсивной космической бомбардировке. Ему просто полагалось быть испещренным ударными кратерами. Но не нашлось ни одного. Значит, на Ио какой-то процесс чрезвычайно эффективно стирает или заполняет кратеры. Он не может быть атмосферным, поскольку из-за низкой гравитации газовая оболочка Ио почти полностью улетучилась в космос. Его нельзя приписать и действию воды — на поверхности Ио слишком холодно. Имелось несколько мест, напоминавших вершины вулканов. Но твердой уверенности в том, что это такое, не было.


Линда Морабито из навигационной группы проекта «Вояджер», отвечавшая за точность следования космического аппарата по намеченной траектории, затребовала у компьютера более четкое изображение края Ио, чтобы разглядеть звезды позади него. К своему удивлению, она заметила яркий столб дыма, поднимавшийся в темноте над поверхностью спутника, и вскоре определила, что столб стоит как раз над одним из тех мест, где предполагалось наличие вулканов. Так «Вояджер» открыл


236


первый действующий внеземной вулкан. Теперь мы знаем на Ио девять больших активных вулканов, выбрасывающих газ и обломки, а еще сотни (или даже тысячи) потухших. Извергнутого вещества, которое скатывается и стекает по склонам вулканических конусов, разливается по разноцветному ландшафту огромными потоками, вполне достаточно, чтобы затопить ударные кратеры. Мы видим свежую поверхность планеты, ландшафт которой постоянно обновляется. Как подивились бы этому Галилей и Гюйгенс!


Существование вулканов Ио было предсказано до их открытия группой Стентона Пила, определившей масштабы приливов, которые должны возникать в твердых недрах Ио под влиянием совокупного действия находящейся неподалеку Европы и гигантского Юпитера. Они вывели, что горные породы внутри Ио должны плавиться не под действием радиоактивного распада, а в результате приливного трения и большая часть недр Ио должна пребывать в жидком состоянии. Сейчас считается, что через жерла вулканов Ио подземный океан выплескивает наружу жидкую серу, которая при плавлении концентрируется вблизи поверхности. Когда твердая сера нагревается чуть выше температуры кипения воды, примерно до 115oС, она плавится и меняет свой цвет. Чем выше температура, тем она темнее. Если расплавленную серу быстро охладить, ее окраска сохраняется. Цветной рисунок, обнаруженный на Ио, очень похож на то, что мы должны были бы увидеть, если бы вулканы извергали потоки серы: черная сера, самая горячая, вблизи вулканических вершин; красная и оранжевая — поблизости от них и вдоль излившихся расплавленных потоков; желтая — на огромных плато, простирающихся на большие расстояния. Поверхность Ио меняется на протяжении нескольких месяцев. Карты поверхности спутника


237


придется выпускать с регулярностью сводок погоды на Земле. Будущие исследователи Ио должны иметь это в виду.


Обнаруженная «Вояджером» чрезвычайно разреженная и тонкая атмосфера Ио состоит в основном из диоксида серы (SO2). Но и эта тонкая газовая оболочка может приносить некоторую пользу, поскольку ее толщины, видимо, как раз хватает, чтобы защитить Ио от мощных потоков заряженных частиц радиационного пояса Юпитера, внутри которого движется спутник. Ночью температура здесь опускается настолько, что диоксид серы должен конденсироваться и оседать в виде своеобразного инея. В это время заряженные частицы интенсивно бомбардируют поверхность, и поэтому здешние ночи разумнее проводить в подземных укрытиях, пусть даже и не слишком глубоких.


Огромные султаны вулканических выбросов Ио поднимаются столь высоко, что фактически вышвыривают часть вещества прямо в космическое пространство вокруг Юпитера. Вулканы, вероятно, являются источником атомов упомянутого выше большого бублика, который окружает Юпитер вдоль орбиты Ио. Эти атомы по спирали постепенно приближаются к Юпитеру и должны оседать на поверхности внутреннего спутника, Амальтеи, придавая ему красноватую окраску. Не исключено также, что твердое вещество, которое вместе с газом выбрасывается с Ио, после многочисленных столкновений и укрупнения частиц пополняет систему колец Юпитера.


Трудно представить себе возможность появления человека на самом Юпитере, хотя, я полагаю, в далеком будущем могут появиться технологии создания огромных городов-аэростатов, постоянно плавающих в его атмосфере. При взгляде с Ио или с Европы этот громад-


238


ный изменчивый мир будет заполнять большую часть неба, нависая сверху, не восходя и не заходя, поскольку почти все спутники в Солнечной системе, подобно нашей Луне, всегда повернуты к своим планетам одной и той же стороной. Для тех, кто в будущем станет осваивать луны Юпитера, эта гигантская планета послужит постоянным источником вдохновения, вечным вызовом. Когда Солнечная система конденсировалась из межзвездного газа и пыли, Юпитер захватил львиную долю вещества, которое не было выброшено в межзвездное пространство и не упало в центр, где формировалось Солнце. Окажись Юпитер в несколько десятков раз массивнее, в его недрах начались бы термоядерные реакции, и он стал бы испускать собственный свет. Самая большая из планет Солнечной системы — это несостоявшаяся звезда. Тем не менее температура внутри Юпитера настолько высока, что он испускает в космос вдвое больше энергии, чем получает от Солнца. Если ограничиться только инфракрасным диапазоном спектра, Юпитер, возможно, следовало бы даже считать звездой*. Стань он звездой в видимом диапазоне, мы сегодня жили бы в двойной системе с двумя солнцами на небе, а ночи были бы относительно редким явлением — обычное дело, я полагаю, для множества солнечных систем в нашей Галактике. Мы, несомненно, находили бы подобное положение дел естественным и приятным.


Глубоко под облаками Юпитера вес вышележащих слоев атмосферы создает давление, намного превосходящее то, что встречается где-либо на Земле, давление


* В современной астрофизике принято считать звездами только такие объекты, энерговыделение которых обеспечивается термоядерными реакциям, по крайней мере на каком-то этапе эволюции. Поэтому говорить о том, что Юпитер (или какой-то другой объект) можно считать звездой в определенном диапазоне спектра с астрофизической точки зрения некорректно. — Пер.


239


настолько большое, что электроны выдавливаются из атомов водорода и возникает замечательное вещество — жидкий металлический водород. Это особое физическое состояние никогда не наблюдалось в земных лабораториях, поскольку требует давления, недостижимого при современных технологиях. (Есть надежда, что металлический водород обладает сверхпроводимостью при умеренных температурах. Если бы его удалось получить в земных условиях, он произвел бы революцию в электронике*.) В недрах Юпитера, где давление примерно в три миллиона раз превышает атмосферное давление на Земле, нет почти ничего, кроме плещущегося в темноте огромного океана металлического водорода. Только в самом центре Юпитера, возможно, находится сходное по составу с Землей каменно-металлическое ядро, зажатое в тисках чудовищного давления и навсегда скрытое в сердце величайшей планеты.


Электрические токи в жидких металлических недрах Юпитера могут быть источником невероятно мощного магнитного поля планеты, самого сильного в Солнечной системе, и связанных с ним радиационных поясов из захваченных электронов и протонов. Эти заряженные частицы выбрасываются Солнцем в составе солнечного ветра, а магнитное поле Юпитера задерживает и разгоняет их. Огромное множество этих частиц, захваченных высоко над облаками планеты, обречено метаться от полюса к полюсу, пока случайное столкновение с какой-


* Высокотемпературные сверхпроводники, сохраняющие состояние сверхпроводимости при комнатной температуре, были совершенно неожиданно открыты в 1986-1987 гг. Однако особой революции в электронике это событие не произвело, поскольку, во-первых, открытые сверхпроводящие керамики оказались очень хрупкими и практически не поддаются обработке, а во-вторых, при протекании сколько-нибудь значительного электрического тока сверхпроводящее состояние в них нарушается. — Пер.


240


нибудь залетевшей на большую высоту молекулой атмосферы не позволит им покинуть радиационный пояс. Ио движется по орбите столь близкой к Юпитеру, что проходит через самую сердцевину радиационного пояса, порождая каскады заряженных частиц, которые, в свою очередь, вызывают мощные всплески радиоизлучения. (Они также могут влиять на вулканические процессы на поверхности Ио.) Вычисляя положение Ио, эти всплески радиоизлучения Юпитера можно предсказывать даже точнее, чем погоду на Земле.


То обстоятельство, что Юпитер является источником радиоизлучения, было открыто случайно в 1950-х годах, в период зарождения радиоастрономии. Двое американцев, Бернард Бёрк и Кеннет Франклин, исследовали небо при помощи вновь построенного и по тем временам очень чувствительного радиотелескопа. Они искали фоновое космическое радиоизлучение, идущее от источников далеко за пределами Солнечной системы. Неожиданно для себя они обнаружили мощный и прежде не упоминавшийся источник, который, похоже, не был связан ни с одной заметной звездой, туманностью или галактикой. Более того, он постепенно смещался относительно далеких звезд, причем значительно быстрее, чем мог бы двигаться далекий объект*. Не найдя никакого подходящего объяснения на картах дальнего космоса, они однажды вышли из обсерватории взглянуть на небо невооруженным глазом: не появилось ли там что-то необычное. Они были ошеломлены, увидев прямо на нужном месте необыкновенно яркий объект, который вскоре был идентифицирован как планета Юпитер. Надо сказать, что это случайное открытие весьма типично для истории науки.


* По причине ограниченности скорости света (см. гл. VIII). — Авт.


241


Пока «Вояджер-1» приближался к Юпитеру, каждый вечер я наблюдал в небе сияющую гигантскую планету — вид, которым наши предки могли наслаждаться миллионы лет. А в тот вечер, когда сближение состоялось, я, направляясь в Лабораторию реактивного движения изучать переданные «Вояджером» данные, подумал, что Юпитер уже никогда не будет прежним, никогда больше не будет он просто яркой точкой на ночном небе, но навсегда станет местом, которое мы исследовали и познали. Юпитер и его спутники — это своего рода миниатюрная солнечная система с разнообразными, уникальными мирами, которые многому могут нас научить.


Сатурн по своему строению и во многих других отношениях похож на Юпитер, хотя и меньше его по размерам. Совершая один оборот за десять часов, он тоже имеет разноцветные экваториальные облачные полосы, правда, не столь ярко выраженные, как на Юпитере. Его магнитное поле и радиационные пояса слабее, чем у Юпитера, зато система колец куда более впечатляющая. Он также окружен двенадцатью или более спутниками*.


Пожалуй, наиболее интересная из лун Сатурна — Титан, самый крупный спутник в Солнечной системе и единственный, обладающий плотной атмосферой. До встречи «Вояджера-1» с Титаном в ноябре 1980 года наши знания об этом мире остаются весьма скудными и неопределенными. Единственный газ, о присутствии которого на Титане мы можем говорить с уверенностью, — это ме-


* На сегодня у Сатурна обнаружено 30 спутников. 12 из них, поперечником от 5 до 30 км, открыты в 2000 г. Саган потому затрудняется назвать точное число спутников Сатурна, что в момент написания книги к этой планете уже приближались «Вояджеры» и к ней было приковано внимание всех астрономов мира. Уже начинали поступать сообщения о новых спутниках. В целом за 1980 г. число известных спутников Сатурна увеличилось с 10 до 17. — Пер.


242


тан (СН4), обнаруженный Г. Р. Койпером. Ультрафиолетовое излучение Солнца преобразует метан в молекулы более сложных углеводородов и газообразный водород. Углеводороды должны оставаться на Титане, покрывая поверхность коричневатым, похожим на деготь органическим осадком, вроде того, что получался в экспериментах по исследованию происхождения жизни на Земле. Вследствие низкой гравитации на Титане легкий газ водород должен быстро улетучиваться в космос в ходе катастрофического процесса, называемого на жаргоне специалистов «сдуванием атмосферы» (blowoff), который захватывает также метан и другие компоненты атмосферы. Однако атмосферное давление на Титане по крайней мере не ниже, чем на Марсе. Значит, сдувания атмосферы не происходит. Возможно, в ее составе есть какая-то значительная, но пока не обнаруженная составляющая, например азот, которая делает средний молекулярный вес атмосферы относительно высоким и тем самым предотвращает сдувание. Не исключено также, что сдувание атмосферы имеет место, однако улетучивание газов в космос постоянно компенсируется выделением их из недр спутника. Средняя плотность Титана настолько низка, что на нем должны быть большие запасы водяного и других льдов, в том числе, вероятно, и метанового, темп испарения которых под действием внутреннего нагрева нам неизвестен.


При наблюдении в телескоп Титан выглядит едва различимым красноватым диском. Некоторые наблюдатели сообщали о появлении на диске изменчивых белых облаков — скорее всего, это метановые кристаллы. Но в чем причина красноватой окраски? Большинство изучавших Титан согласны, что наиболее вероятным объяснением могут служить органические молекулы. Вопросы о температуре и толщине атмосферы Титана пока


243


остаются открытыми*. Судя по некоторым признакам температура поверхности несколько увеличена под влиянием атмосферного парникового эффекта. Распространенность органических молекул на поверхности и в атмосфере Титана делает его замечательным и в своем роде уникальным уголком Солнечной системы. История прежних открытий дает основания ожидать, что «Вояджер» и другие разведывательные космические аппараты в корне изменят наши знания об этом месте.


Хотя сквозь просветы в облаках с Титана, вероятно, можно заметить Сатурн и его кольца, их бледно-желтый цвет рассеивается в атмосфере. Поскольку система Сатурна в десять раз дальше от Солнца, чем Земля, интенсивность солнечного освещения на Титане составляет всего один процент от привычной нам, а температура должна быть намного ниже точки замерзания воды даже при наличии значительного парникового эффекта. Однако обилие органических веществ, солнечный свет и, возможно, вулканическое тепло не позволяют полностью исключить возможность жизни на Титане**. В этих, совершенно иных условиях она, конечно, должна очень сильно отличаться от жизни на Земле. Пока нет убедительных фактов, свидетельствующих за или против существования жизни на Титане. Это не более чем воз-


* Миссия «Вояджеров» позволила прояснить многие свойства атмосферы Титана. Ее толщина примерно в 10 раз превосходит толщину земной атмосферы, а давление на поверхности составляет 1,6 бар, т. е. на 60 % выше, чем на Земле. Туман на высоте около 200 км делает атмосферу непрозрачной для видимого излучения. Средняя температура на поверхности Титана составляет -179oС. По-видимому, там есть океаны или моря жидкого метана, однако они не покрывают поверхность полностью, так как радар позволяет обнаружить относительно яркие участки суши. — Пер.


** Гюйгенс, открывший Титан в 1655 г., писал: «Разве можно смотреть на эти системы [Юпитера и Сатурна] и сопоставлять их между собой, не поражаясь величию двух планет, а также их замечательным спутникам, в сравнении с жалкой нашей Землей? И разве можно заставить себя думать, будто мудрый Творец разместил всех своих животных и все растения здесь, что он обустроил и украсил только это пятнышко и оставил все миры пустынными и лишенными обитателей, которые могли бы поклоняться и молиться Ему; или что все эти удивительные тела были созданы лишь для того, чтобы мерцать и служить объектом исследования для немногих из нас, скромных членов ученого сообщества?» Поскольку Сатурн совершает оборот вокруг Солнца за тридцать лет, длительность времен года на Сатурне и его спутниках значительно больше, чем на Земле. Предполагая, что спутники Сатурна обитаемы, Гюйгенс отмечает: «Невозможно, чтобы при таких утомительных зимах их образ жизни не отличался в корне от нашего». — Авт.


244


можность. Вряд ли мы получим ответы на свои вопросы пока не осуществим посадку на Титан космического аппарата, оснащенного необходимым оборудованием*. Исследование отдельных частиц, составляющих кольца Сатурна, требует тесного сближения с ними, ибо частицы эти — снежные комья, ледяные обломки и кувыркающиеся в пространстве карликовые ледники — очень малы, порядка одного метра в поперечнике. Мы знаем, что они состоят из водяного льда, поскольку спектральные характеристики отраженного кольцами солнечного света очень похожи на лабораторный спектр льда. Для сближения космическому аппарату необходимо затормозить и начать двигаться вместе с частицами вокруг Сатурна на скорости около 72 000 километров в час (20 км/с), то есть надо выйти на орбиту вокруг Сатурна, перемещаясь с той же скоростью, что и составляющие кольца. Только тогда появится возможность рассмотреть их по отдельности, а не в виде размазанных сплошных пятен или полос.


* В настоящее время к Сатурну направляется космический аппарат «Кассини». На его борту находится зонд «Гюйгенс», которому предстоит войти в атмосферу Титана и попробовать совершить посадку на его поверхность. Прибытие «Кассини» к Сатурну запланировано на 25 июня 2004 г., а 27 ноября того же года должна быть осуществлена посадка на Титан. — Пер.


245


Почему вместо системы колец у Сатурна не образовался один крупный спутник? Чем ближе находится частица к Сатурну, тем выше скорость ее орбитального движения (тем быстрее она «падает» вокруг планеты по третьему закону Кеплера); внутренние частицы обгоняют внешние (-«полоса обгона», как видим, всегда находится слева). Хотя вся совокупность частиц движется вокруг планеты со скоростью около 20 километров в секунду, относительные скорости двух соседних частиц очень малы и измеряются сантиметрами в минуту. Вследствие этого относительного движения частицы не могут слиться под действием взаимного притяжения. Как только они сближаются, небольшие различия в орбитальных скоростях вновь их разделяют. Если бы кольца не были столь близки к Сатурну, этот эффект оказался бы слабее и частицы могли бы, объединяясь, образовывать все большего размера снежные комья и в конечном счете формировать спутники. Стало быть, по всей видимости, это отнюдь не случайность, что за пределами колец Сатурна расположена система спутников, размеры которых варьируются от нескольких сотен километров до масштабов гигантского Титана, почти равного в поперечнике планете Марс. Вещество всех спутников и самих планет первоначально могло быть рассеяно в виде колец, которые, конденсируясь и уплотняясь, образовали эти небесные тела.


Как и Юпитер, Сатурн обладает магнитным полем, которое захватывает и ускоряет частицы солнечного ветра. Когда заряженная частица колеблется от одного магнитного полюса к другому, она пересекает экваториальную плоскость Сатурна. Если на пути протона или электрона попадется комок составляющего кольцо вещества, заряженная частица будет им поглощена. В результате у обеих планет кольца очищают радиационные пояса,


246


которые существуют только внутри и вне системы колец. Ближайшие спутники Юпитера и Сатурна тоже прогрызают щели в радиационных поясах. В действительности один из недавно открытых спутников Сатурна был обнаружен как раз благодаря тому, что «Пионер-11» выявил неожиданный провал в радиационных поясах, появившийся из-за выметания заряженных частиц ранее неизвестным спутником.


Потоки солнечного ветра струятся во внешние области Солнечной системы, далеко за пределы орбиты Сатурна. Если приборы «Вояджера» будут продолжать нормально работать, когда он достигнет Урана, а затем орбит Нептуна и Плутона, то они почти наверняка обнаружат присутствие этого межпланетного ветра — внешней части солнечной атмосферы, постоянно текущей в сторону других звезд. На расстоянии, примерно в два-три раза превышающем орбиту Плутона, давление межзвездных протонов и электронов становится больше слабеющего давления солнечного ветра. Это место, называемое гелиопаузой, является, согласно одному из определений, внешней границей Империи Солнца. Продолжая свое движение, примерно в середине XXI века «Вояджер» пересечет гелиопаузу и будет дальше бороздить космический океан, никогда не заходя в другие солнечные системы, а через несколько сотен миллионов лет он завершит первый виток вокруг массивного центра нашей Галактики — Млечного Пути. Мы начали поистине легендарное путешествие.






оставить комментарий
страница7/15
Дата05.11.2011
Размер5,35 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх