Читать книгу Космос. Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации - Карл Саган - Страница 8

Земля – чудесное и относительно спокойное место. Ход вещей меняется, но медленно. Можно прожить целую жизнь и никогда не столкнуться со стихийным бедствием страшнее урагана. Это делает нас благодушными, расслабленными и беззаботными. Но естественная история непреложно свидетельствует: миры подвергались опустошению. Даже мы, люди, достигли сомнительных технических успехов в деле устройства собственных катастроф, как преднамеренно, так и по небрежности. Ландшафты других планет, где сохранились приметы далекого прошлого, являют нам бесчисленные следы грандиозных катаклизмов. Все дело во временно́й шкале. Событие, немыслимое на отрезке в сто лет, в течение ста миллионов лет может оказаться неизбежным. Но даже на Земле, даже в нашем столетии случались очень странные природные явления.

Ранним утром 30 июня 1908 года в Центральной Сибири через все небо с огромной скоростью пронесся гигантский огненный шар. В том месте, где он коснулся горизонта, произошел невероятной силы взрыв. На площади в 2000 квадратных километров повалило лес, а вблизи места падения огненная вспышка сожгла тысячи деревьев. Взрыв породил в атмосфере ударную волну, дважды обогнувшую Землю. В течение двух следующих дней в воздухе оставалось столько мелкой пыли, что рассеянный ею свет позволял читать газету на улицах ночного Лондона, за 5000 километров.

Правительство царской России не могло, конечно, озаботиться исследованием столь «тривиального» события, тем более что случилось оно далеко в Сибири, среди темных тунгусов. Лишь через десять лет после революции для анализа почвы и опроса свидетелей была отправлена первая исследовательская партия. Вот некоторые из собранных ею рассказов[53].

Рано утром, когда все еще спали, сильный толчок подбросил в воздух чум вместе со всеми, кто в нем находился. А как упали на землю, то вся семья была покрыта синяками, а Акулина с Иваном даже сознание потеряли. Когда они пришли в себя, то услышали ужасный шум и увидели, что вокруг них горит лес и большая часть его повалена.

В завтрак я сидел на крыльце дома на фактории Вановаре и лицом был обращен на север. Только я замахнулся топором, чтобы набить обруч на кадушку, как вдруг… небо раздвоилось, и в нем широко и высоко над лесом появился огонь. Вся северная часть неба была покрыта огнем. В этот момент мне стало так горячо, словно на мне загорелась рубашка… Я хотел уж было разорвать и сбросить с себя рубашку, но в этот момент небо захлопнулось и раздался сильный удар, а меня сбросило на землю сажени на три. В первый момент я лишился чувств, но выбежавшая из избы моя жена ввела меня в избу. После удара пошел такой шум, словно падали камни или стреляли из пушек, и когда я лежал на земле, то прижимал голову, опасаясь, чтобы камни не проломили голову. В момент, когда раскрылось небо, с севера пронесся мимо изб горячий ветер, как из пушки, который оставил на земле следы в виде дорожек…

Когда я сел завтракать около своей сохи, вдруг раздались удары, как бы пушечные выстрелы. Конь упал на колени. С северной стороны над лесом вылетело пламя… Потом вижу – еловый лес пригнуло: ураган, думаю, схватился за соху обеими руками, чтобы не унесло. Ветер был так силен, что снес немного почвы с поверхности земли; а потом этот ураган на Ангаре воду валом погнал: мне все хорошо было видно, т. к. пашня была на бугре.

Грохот перепугал лошадей настолько, что они пустились вскачь, в панике потянули в разные стороны плуги.

Плотники, работавшие на постройке указанного амбара, после первого и второго ударов в полном недоумении крестились; а когда раздался третий удар, так плотники попадали с риштовок на щепки навзничь. Некоторые были так сильно ошеломлены и перепуганы, что нам… приходилось приводить их в чувство и успокаивать… Все мы… тоже бросили работу и пошли в село… Там на улице собрались целые толпы местных жителей, горячо обсуждавших и на всевозможные лады истолковывающих это необыкновенное явление.

Я был в поле. Только я успел запрячь лошадь в борону и стал привязывать другую, как вдруг услышал как бы несильный выстрел из ружья вправо от себя. Я тотчас же повернулся и увидел летящее как бы воспламененное, вытянутое: лоб шире, к хвосту – уже, цветом как огонь днем (белый), во много раз больше солнца, но много слабее его по яркости, так что на него можно было смотреть. Позади пламени оставалась как бы пыль. Она вилась клубками, а от пламени оставались еще синие полосы… Как только скрылось пламя, послышались звуки сильнее ружейных выстрелов, чувствовалось дрожание земли и слышно было дребезжание стекол в окнах зимовья.

Я мыл шерсть на берегу реки Кана, как вдруг сперва послышался шум, как от крыльев испуганной птицы… и по реке пошла вверх по течению волна вроде зыби. После чего последовал один резкий удар… Удар был настолько силен, что один из рабочих… упал в воду.

Это удивительное событие известно как падение Тунгусского метеорита. Некоторые ученые высказали догадку, что его причиной послужил кусок антивещества, аннигилировавший при контакте с обычным веществом Земли и породивший вспышку гамма-излучения. Однако отсутствие радиационного заражения на месте падения не позволяет принять такую гипотезу. Другие утверждали, что Землю прошила насквозь маленькая черная дыра – внедрилась в земные толщи в Сибири и вышла наружу с другой стороны планеты. Но записи атмосферных ударных волн не обнаруживают и намека на объект, вылетевший из Северной Атлантики позднее в тот же день. Возможно, это был космический корабль какой-то невообразимо развитой внеземной цивилизации, потерпевший аварию в отдаленном районе неизвестной планеты из-за неустранимых технических проблем. Но на месте падения не найдено никаких следов подобного аппарата. Каждая из этих гипотез уже когда-либо высказывалась, причем некоторые – более или менее серьезно. Ни одна из них не имеет под собой убедительных доказательств. Главная особенность тунгусского феномена состоит в том, что и ужасный взрыв, и мощная ударная волна, и гигантский лесной пожар были налицо, но на месте падения не образовалось ударного кратера. Похоже, есть только одно объяснение, не противоречащее фактам: в 1908 году на Землю упал обломок кометы.

По необозримым межпланетным просторам разбросано множество объектов – каменных, металлических, ледяных; некоторые частично состоят из органических молекул. Есть такие, что размером с пылинку, но бывают неправильной формы обломки величиной с Никарагуа или Бутан. Иногда, совершенно случайно, на их пути оказывается планета. Тунгусский метеорит, вероятно, был порожден ледяным обломком кометы, который в поперечнике достигал примерно сотни метров (размер футбольного поля), весил миллион тонн и двигался со скоростью около 30 километров в секунду.

Если такое столкновение произойдет сегодня, то по ошибке, особенно в момент паники, его могут принять за ядерный взрыв. Падение кометы способно вызвать все эффекты, характерные для мегатонного ядерного взрыва, в том числе грибовидное облако, за двумя исключениями: не будет гамма-излучения и радиоактивных осадков. Может ли редкое, но естественное явление – падение крупного кометного обломка – привести к развязыванию ядерной войны? Странный был бы сценарий: небольшая комета падает на Землю, как это случалось и раньше с миллионами других комет, и наша цивилизация немедленно самоуничтожается. Не мешало бы нам побольше узнать о кометах, столкновениях и катастрофах. Вот, например, 22 сентября 1979 года американский спутник «Вела» зарегистрировал яркую двойную вспышку света где-то на границе южной Атлантики и западной части Индийского океана. В первую очередь возникло предположение, что это были тайные испытания созданных в ЮАР или в Израиле маломощных ядерных зарядов (килотонны две, примерно в шесть раз меньше, чем у бомбы, сброшенной на Хиросиму). Политические последствия очень серьезно изучались во всем мире. Но что, если эти вспышки вызвало падение небольшого астероида или кометы? Данное объяснение было признано наиболее вероятным, когда воздушная разведка не обнаружила в районе вспышек никаких следов радиоактивности. Вот пример того, как опасно в наш ядерный век не уделять должного внимания ударам из космоса.

Кометы большей частью состоят изо льда – замерзшей воды (H₂O) с небольшими примесями метана (CH₄) и аммиака (NH₃). Вторгаясь в атмосферу Земли, обломок кометы скромных размеров порождает огромный сияющий болид, способный воспламенять деревья, и мощную ударную волну, которая может повалить лес и регистрируется по всему миру. Однако вовсе не обязательно, что на поверхности образуется крупный кратер. При входе в атмосферу все льды могут растаять. В таком случае отыщется лишь небольшое число фрагментов кометы – скорее всего, только редкие крупицы неледяных составляющих кометного ядра. Советский ученый Е. Соботович обнаружил большое количество микроскопических алмазов, разбросанных на месте падения Тунгусского метеорита. Такие алмазы уже находили прежде в упавших метеоритах, происхождение которых могло быть связано с кометами.

Если в ясную погоду с наступлением темноты внимательно, не отвлекаясь, понаблюдать за небом, то прямо над головой иногда удается заметить короткую вспышку метеора. В некоторые ночи, всегда приходящиеся на одни и те же календарные даты, выпадает шанс полюбоваться метеорным потоком – своеобразным природным фейерверком, небесным шоу. Эти метеоры мельче горчичного зернышка, скорее оседающая пыль, чем падающие звезды. Входя в земную атмосферу, метеорные частицы разогреваются под действием трения, на мгновение ярко вспыхивают и погибают на высоте около 100 километров. Метеоры – это остатки разрушившихся комет[54]. Старые кометы, многократно проходя вблизи Солнца и разогреваясь, подвергаются распаду, испарению и прекращают свое существование. Их остатки рассеиваются вдоль всей кометной орбиты. Там, где эта орбита пересекается с земной, нас поджидает метеорный рой. Какой-то своей частью рой всегда приходится на один и тот же участок земной орбиты, и поэтому метеорный поток каждый год наблюдается в один и тот же день. 30 июня 1908 года был день метеорного потока Бета-Таурид, связанного с кометой Энке. Возможно, первопричиной Тунгусского феномена послужил обломок именно этой кометы – фрагмент, который оказался значительно крупнее крошечных песчинок, вызывающих безобидные вспышки метеоров.

Кометы всегда были источниками страха и суеверного трепета. Их неожиданное появление бросало вызов представлению о неизменном и Божественном упорядоченном Космосе. Казалось невероятным, что приковывающая к себе взгляд полоса молочно-белого пламени, которая каждую ночь восходит и заходит вместе со звездами, появилась безо всякой на то причины и не является каким-либо предзнаменованием. Так возникла идея, будто кометы – это предвестницы катастроф, знаки Божественного гнева, что они предсказывают смерть правителей и гибель царств. Вавилоняне считали кометы небесными бородами. Греки говорили о струящихся волосах, арабы – о пылающих мечах. Во времена Птолемея кометы были тщательно классифицированы по форме на «лучи», «трубы», «кувшины» и тому подобное. Птолемей верил, что кометы приносят войны, жаркую погоду и «потрясение устоев». Некоторые средневековые изображения комет похожи на неопознанные летающие распятия. Андреас Целициус, глава лютеранский церкви и епископ Магдебургский, опубликовал в 1578 году «Теологическую памятку о новой комете», в которой проводилась мысль, будто «густой дым человеческих грехов, зловонный и отвратительный пред ликом Господа, поднимаясь каждый день, каждый час, каждое мгновение, постепенно становится настолько плотным, что образует кометы с вьющимися и заплетающимися волосами, которые в конце концов воспламеняются от огненного гнева Высшего Небесного Судии». На это ему возражали, что, будь кометы дымом грехов, они постоянно пылали бы в небесах.

Самая древняя запись о появлении кометы Галлея (она же самая древняя запись о кометах) обнаружена в китайской «Книге принца Хуай-нана», сопровождавшего правителя У в военном походе. Это был 1057 год до нашей эры. Сближением кометы Галлея с Землей в 66 году, вероятно, можно объяснить упоминание Иосифом Флавием меча, который целый год висел над Иерусалимом[55]. В 1066 году норманны были свидетелями очередного возвращения кометы Галлея. Поскольку для них это стало предзнаменованием падения некоего королевства, комета в каком-то смысле ускорила вторжение в Англию Вильгельма Завоевателя. Появление кометы отражает своеобразная хроника того времени – гобелен из Байё. В 1301 году Джотто, один из основоположников современной реалистической живописи, засвидетельствовал другое появление кометы Галлея и запечатлел ее в сцене Рождества Христова. Великая комета 1466 года – еще один визит кометы Галлея – вызвала панику в христианской Европе; христиане опасались, что Господь, посылающий кометы, может быть на стороне турок, которые недавно захватили Константинополь.

Ведущие астрономы XVI–XVII веков были в восторге от комет, и даже Ньютон не остался к ним равнодушным. Кеплер писал, что кометы носятся по космосу, «как рыбы по морю», но постепенно рассеиваются солнечным светом, поскольку кометные хвосты всегда направлены в сторону, противоположную Солнцу. Дэвид Юм, во многих отношениях бескомпромиссный рационалист, по-видимому, в шутку рассуждал о том, что кометы могут быть репродуктивными клетками – яйцами или спермой – планетных систем и что планеты вступают в своего рода межзвездное соитие. Ньютон, еще в студенчестве, до изобретения телескопа-рефлектора, провел немало бессонных ночей, пытаясь невооруженным глазом отыскать на небе кометы, и так усердствовал, что даже заболел от истощения. Вслед за Тихо Браге и Кеплером Ньютон пришел к выводу, что кометы, видимые с Земли, движутся не в атмосфере нашей планеты, как считал Аристотель и многие другие ученые, но находятся гораздо дальше Луны, хотя и ближе, чем Сатурн. Подобно планетам, кометы излучают отраженный солнечный свет, «и сильно ошибаются те, кто помещает их столь же далеко, как и неподвижные звезды; если бы это было так, кометы могли бы получать от нашего Солнца не больше света, чем планеты получают от неподвижных звезд». Ньютон показал, что кометы, подобно планетам, движутся по эллипсам: «Кометы – это особый вид планет, обращающихся вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам». Эта демистификация, выразившаяся в предсказании регулярности кометных орбит, привела к тому, что друг Ньютона, Эдмунд Галлей, рассчитал в 1707 году, что кометы 1531, 1607 и 1682 годов были явлениями с 76-летним интервалом одной и той же кометы. И Галлей предрек ее возврат в 1758 году. Строго в указанное время комета возникла на небосводе и была, уже после смерти ученого, названа его именем. В истории человечества комета Галлея сыграла интересную роль, и, возможно, она станет первой небесной гостьей, к которой будет запущен космический зонд во время ее очередного прилета в 1986 году[56].

Современные планетологи иногда утверждают, что столкновения с кометами могли дать существенный вклад в формирование планетных атмосфер. Например, вся вода, обнаруживаемая сегодня в атмосфере Марса, могла бы появиться в результате падения небольшой кометы. Ньютон писал, что вещество, составляющее хвосты комет, рассеивается в межпланетном пространстве и мало-помалу притягивается находящимися поблизости планетами. Он был убежден, что Земля постоянно теряет воду, которая «тратится в ходе произрастания и гниения и превращается в сухую почву… Жидкости, если они не поставляются извне, должны постоянно убывать и наконец совершенно исчезнуть». Похоже, Ньютон считал, что земные океаны имеют кометное происхождение и что жизнь возможна лишь потому, что на планету падает кометное вещество. В своих мистических размышлениях он идет еще дальше: «Более того, я подозреваю, что именно из комет в основном поступает дух, который в действительности является самой малой, но при этом самой сложной и самой полезной составляющей нашего воздуха и потому столь необходим для поддержания жизни и всего нашего существования».

Еще в 1868 году астроном Уильям Хёггинс[57] обнаружил, что некоторые детали в спектрах кометы и природного горючего или нефтяного попутного газа совпадают. Так Хёггинс открыл в составе комет органическое вещество; в последующие годы в кометных хвостах была выявлена цианогруппа CN, состоящая из атомов углерода и азота, молекулярный фрагмент которой служит основой цианидов. Когда в 1910 году Земля должна была пройти сквозь хвост кометы Галлея, многие люди ударились в панику. Они упустили из виду, что хвост кометы невероятно разрежен и опасность отравления во много раз меньше той, которую уже в 1910 году создавали промышленные выбросы в крупных городах.

Разъяснения почти никого не успокоили. Вот, например, заголовки из сан-францисской «Кроникл» от 15 мая 1910 года: «Кометная газовая камера величиной с дом», «Муж исправляется из-за прилета кометы», «Нью-Йорк чудит из-за кометы». Лос-анджелесская «Экземинер» взяла шутливый тон: «Эй! Комета вас еще не нацианидила? ‹…› Все человечество ждет бесплатная газовая камера», «В ожидании „шумного веселья“», «Многие ощущают запах циана», «Жертва залезла на дерево, пробует позвонить на комету». В 1910 году люди спешили устроить вечеринку, покутить напоследок, пока отравление цианом не привело к концу света. Предприимчивые бизнесмены вразнос торговали противокометными пилюлями и газовыми масками. Последние явились мрачными провозвестниками сражений Первой мировой войны.

Недоразумения, связанные с кометами, случаются и в наши дни. В 1957 году я был аспирантом в обсерватории Йеркса при Чикагском университете. Однажды ночью, оставшись дежурить в одиночестве, я услышал настойчивый телефонный звонок. Голос, выдававший порядочную степень опьянения, произнес в трубке: «Дайте потолковать с аштро́номом!» – «Чем могу быть полезен?» – «Да у нас тут, в Уилметте, в саду вечеринка, так вот в небе какая-то штуковина висит. И что забавно, когда прямо на нее глядишь – исчезает. А когда не смотришь – опять появляется». Наиболее чувствительная часть сетчатки находится в стороне от центра поля зрения. Тусклую звезду или другой объект можно заметить, немного отведя взгляд. Я знал, что на небе в то время была едва различимая невооруженным глазом комета Аренда – Роланда, которую недавно открыли. Поэтому я сообщил, что, вероятно, он видит комету. Последовала продолжительная пауза, а затем вопрос: «Чё еще за комета?» «Комета, – ответил я, – это такой снежный шар поперечником в одну милю». И вновь повисла пауза, еще более долгая, и на том конце потребовали: «Дай-ка мне поговорить с настоящим аштро́номом!» Интересно, каких привидений будут страшиться политические лидеры, когда в 1986 году комета Галлея появится вновь, какие еще глупости выплеснутся на нас?[58]

Хотя планеты движутся вокруг Солнца по эллипсам, их 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. Такова спокойная зрелость Солнечной системы, пережившей в юности катастрофические столкновения.

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»[59]. Типичные кометы выглядят как гигантские кувыркающиеся в пространстве снежки поперечником около одного километра. 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 один метр, 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 они понимают, что это небесное тело, обретающееся далеко за пределами атмосферы, среди планет. Они вычисляют его орбиту, и, возможно, уже недалек тот день, когда будет запущен небольшой космический аппарат для исследования гостьи, прибывшей к нам из царства звезд.

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 двадцати километров[60], может произойти примерно раз в миллиард лет.

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, железокаменные недра, а плотность атмосферы меняется от почти полного вакуума до давления, в девяносто 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 миллиарда лет. Подобно Луне, все они несут на себе следы эпохи катастрофических столкновений, произошедших в ранний период истории Солнечной системы.