Читать книгу Космические хроники, или Почему инопланетяне до сих пор нас не нашли - Нил Тайсон, Нил Деграсс Тайсон - Страница 5

Независимо от того, каким способом вы передвигаетесь – ползаете, бегаете, плаваете или просто идете из одного места в другое, – Земля не устает удивлять вас примечательными зрелищами, будь то прожилка розового известняка на стене каньона, божья коровка, поедающая тлю на стебле розы, или ракушка, выглядывающая из песка, – нужно только взглянуть.

Однако стоит сесть в реактивный самолет, способный пересечь континент, и эти поверхностные детали исчезнут. Никаких поедателей тлей. Никаких забавных моллюсков. Когда достигаешь крейсерской высоты, около одиннадцати километров над поверхностью, даже главные автомагистрали становятся едва различимы.

Детали продолжают исчезать по мере подъема в космос. Глядя в иллюминатор Международной космической станции (МКС), двигающейся по орбите в 360 километрах над Землей, в дневное время можно понять, где находится Лондон, Лос-Анджелес, Нью-Йорк или Париж, но не потому, что они видны, а потому что мы знаем, где они должны быть, из уроков географии. Ночью ярко освещенные мегаполисы видны как пятнышки света. Вопреки распространенному мнению, невооруженный глаз днем не увидит с орбиты пирамиды Гизы, и, конечно, не увидит Великую Китайскую стену. Отчасти это связано с тем, что они построены из тех же материалов – почвы и камня, которые составляют окружающий их ландшафт. И хотя Великая стена тянется на тысячи миль, ее ширина составляет всего около шести метров – гораздо меньше, чем у трансконтинентальных шоссе в Америке, которые едва видны с самолета.

Космический твит № 2

Если уменьшить Землю до размеров школьного глобуса, шаттл и МКС окажутся на расстоянии /₈ дюйма[7] от его поверхности.

19 апреля 2010 года 05:53

На самом деле невооруженным глазом различить с орбиты можно не так уж много следов человеческой деятельности, если не считать клубы дыма от горящих нефтяных полей Кувейта в конце первой войны в Персидском заливе в 1991 году или зелено-коричневые границы между полосами засушливых и орошенных участков земли. Однако естественные ландшафты вполне различимы: ураганы в Мексиканском заливе, ледяные поля в Северной Атлантике, извержения вулканов, где бы они ни происходили.

С поверхности Луны, удаленной от нас почти на 400 тысяч километров, Нью-Йорк, Париж и прочие сияющие города не видны даже как мерцающие точки. Однако оттуда все еще видно, как крупные атмосферные фронты проходят по земному диску. Если воспользоваться любительским телескопом, покрытые снегом массивные горные цепи и очертания земных континентов можно увидеть с Марса, когда он находится в ближайшей к Земле точке своей орбиты, на расстоянии около 56 миллионов километров. Если переместиться к Нептуну, на расстояние 4,3 миллиарда километров – по космическим меркам, это как спуститься на этаж, – само Солнце покажется позорно тусклым и будет занимать на небе в тысячу раз меньше места, чем это видится с Земли. А что сама Земля? Пятнышко не ярче, чем тусклая звездочка, почти невидимая на фоне Солнца.

На знаменитой фотографии, снятой «Вояджером-1» в 1990 году на краю Солнечной системы, видно, какой незначительной выглядит Земля из космических глубин: «бледной голубой точкой» назвал ее американский астроном Карл Саган. И это еще великодушное описание: если бы не подпись, вы бы вряд ли заметили ее на этом снимке.

Что бы произошло, если бы некие мозговитые инопланетяне из далекого далека посмотрели на небо своими от природы совершенными органами зрения, вооруженными инопланетной оптикой последнего поколения? Какие видимые характеристики планеты Земля они могли бы зарегистрировать?

В первую очередь – голубизну. Вода покрывает более двух третей земной поверхности; один только Тихий океан представляет собой целую ее сторону. Любые существа, обладающие оборудованием и квалификацией, достаточными для измерения цвета, конечно, сделали бы вывод о наличии на Земле воды, третьей по распространенности молекулы во вселенной.

Если бы их оборудование имело достаточно высокое разрешение, инопланетяне увидели бы больше, чем просто бледную голубую точку. Они увидели бы интригующие береговые линии, указывающие на то, что вода на Земле находится в жидком состоянии. И умные инопланетяне сообразили бы, что раз есть жидкая вода, то температура и давление на этой планете находятся в четко определенных диапазонах.

Хорошо различимые полярные шапки Земли, которые растут и уменьшаются в соответствии с сезонными изменениями температуры, также можно было бы увидеть в оптическом диапазоне. Аналогичным образом можно было бы зарегистрировать двадцатичетырехчасовое вращение нашей планеты, поскольку одни и те же хорошо узнаваемые массивы суши появлялись бы в поле зрения с предсказуемой регулярностью. Инопланетяне также увидели бы, как сменяют друг друга крупномасштабные погодные комплексы; при тщательном исследовании они могли бы отличить движение облаков в атмосфере от движения структур на поверхности.

Пора вернуться к реальности: мы живем в десяти световых годах от ближайшей экзопланеты, то есть планеты, вращающейся вокруг другой звезды[8]. Большинство известных экзопланет находится дальше ста световых лет от нас. Яркость Земли составляет меньше, чем одну миллиардную от яркости Солнца, и в сочетании с ее близостью к Солнцу это делает прямое наблюдение Земли в оптический телескоп сверхсложной задачей. Так что если инопланетяне обнаружили нас, скорее всего, они проводили наблюдения не на оптических длинах волн или их инженеры придумали какую-то совершенно особую технологию поиска.

Может быть, они поступают так же, как наши собственные охотники за планетами: наблюдают, как звезды периодически покачиваются. Периодическое покачивание звезды выдает существование рядом с ней планеты, которая, возможно, слишком тускла, чтобы быть обнаруженной впрямую. Обе они, и планета, и ее звезда, вращаются вокруг общего центра масс. Чем массивнее планета, тем шире орбита, по которой звезда вращается вокруг этого центра, и тем более заметно покачивание при анализе света, исходящего от нее. К сожалению для инопланетян, охотящихся за планетами, Земля слишком крохотна, и Солнце смещается едва-едва, делая задачу инопланетных инженеров особенно трудной.

Однако тут могут помочь радиоволны. Может быть, у подслушивающих нас инопланетян есть нечто похожее на Пуэрто-Риканскую обсерваторию Аресибо, где находится самый большой на Земле одноантенный радиотелескоп, который вы, может быть, видели в начале фильма «Контакт», снятого в 1997 году по мотивам романа Карла Сагана. В таком случае, если они настроятся на нужные частоты, они точно заметят Землю – один из самых «громких» радиоисточников на небе. Только подумайте, сколько у нас источников радиоволн: не только само радио, но и телетрансляции, мобильные телефоны, микроволновые печки, радиозамки на дверях гаражей и автомобилей, промышленные радары, военные радары, спутники связи. Мы просто сверкаем в радиолучах, которые ярко свидетельствуют, что тут происходит нечто особенное, поскольку обычно маленькие скалистые планетки почти ничего не излучают в этом диапазоне.

Так что, если эти инопланетные слухачи повернут в нашу сторону свой радиотелескоп, они смогут заключить, что наша планета технологически развита. Правда, тут есть некоторая накладка: возможны и другие интерпретации. Может быть, инопланетянам не удастся отделить сигнал Земли от сигнала планет-гигантов Солнечной системы, каждая из которых – заметный источник радиолучей. А может быть, они подумают, что мы – просто новый тип странной радиоизлучающей планеты. А может быть, они не смогут отделить радиоизлучение Земли от радиоизлучения Солнца и заключат, что Солнце – просто новый тип странной радиояркой звезды.

Здесь, на Земле, в уже далеком 1967 году, астрофизики из Кембриджского университета были озадачены точно так же, как наши гипотетические инопланетяне. Когда Энтони Хьюиш и его коллеги наблюдали небо в радиотелескоп и искали там источники сильного радиоизлучения, они обнаружили нечто очень странное: объект, который очень стабильно пульсировал с периодом, немногим длиннее секунды. Аспирантка Хьюиша по имени Джоселин Белл была первой, кто заметил это.

Вскоре коллеги Белл установили, что источник пульсаций находится на огромном расстоянии. Мысль о том, что этот сигнал – искусственный и исходит от другой цивилизации, посылающей сквозь космос свидетельства своей жизнедеятельности, была непреодолимой. Десять лет спустя, во время публичной лекции, Белл вспоминала: «У нас не было доказательств естественного происхождения этого сигнала… Я пыталась написать диссертацию на основе новой методики наблюдений, а тут какие-то глупые зеленые человечки случайно выбрали мою антенну и мою частоту, чтобы установить с нами связь». Однако через несколько дней она увидела другие периодические сигналы, шедшие из других областей нашей Галактики. Белл и ее коллеги поняли, что они обнаружили новый класс космических объектов – пульсирующие звезды[9], – который они весьма мудро и здраво назвали пульсарами.

Однако перехват радиосигналов – не единственный способ удовлетворять свое любопытство. Есть еще космохимия. Химический анализ планетных атмосфер стал активной областью современной астрофизики. Космохимия основана на спектроскопии – анализе света с помощью спектрометра, который расщепляет свет на компоненты, как в радуге. Используя инструменты и тактику спектроскопистов, космохимики могут делать выводы о наличии жизни на экзопланете, независимо от того, есть ли у этой жизни сознание, разум или технологии.

Этот метод работает, поскольку каждый химический элемент поглощает, излучает, отражает и рассеивает свет своим уникальным образом, не зависящим от того, где во вселенной находится атом, ион или молекула. Пропустите этот свет через спектрометр, и вы обнаружите особенности, которые можно назвать химическими отпечатками пальцев. Наиболее явные из таких отпечатков оставляют частицы, сильно возбужденные под воздействием давления и температуры среды, в которой они находятся. Атмосферы планет напичканы такими частицами. А если планета кишит флорой и фауной, ее атмосфера будет напичкана биомаркерами, спектры которых будут свидетельствовать о наличии жизни. Такие яркие свидетельства трудно скрыть, независимо от их происхождения: биогенного (от каких-либо форм жизни), антропогенного (от распространенного вида Homo sapiens) или техногенного (от конкретной технологической деятельности).

Если только любопытные инопланетяне не рождаются со встроенными спектроскопическими датчиками, им придется создать спектрометр, чтобы распознать наши отпечатки. Но кроме того, Земля должна перемещаться на фоне своей звезды (или какого-то другого источника излучения) так, чтобы свет от источника проходил через ее атмосферу и достигал инопланетян. Тогда химические соединения в атмосфере Земли могли бы взаимодействовать с этим светом, оставляя в нем свои отметины и отправляя их инопланетным ученым.

Некоторые молекулы – аммиак, двуокись углерода, вода – видны повсюду во вселенной, независимо от наличия жизни. Но некоторые другие скорее возникнут именно там, где есть жизнь. Биомаркеры в атмосфере Земли – это разрушающие озон хлорофторуглероды из бытовых и промышленных аэрозолей, пар от минеральных растворителей, хладагенты, утекающие из холодильников и кондиционеров, а также смог от сжигания ископаемого топлива. Наличие в атмосфере соединений из этого списка невозможно понять иначе, как явный признак отсутствия разума. Еще один легко регистрируемый биомаркер в земной атмосфере – это молекулы метана, более половины которых происходят от человеческой деятельности: производства топлива из нефти, выращивания риса, канализации и испражнений одомашненных животных.

А если инопланетяне понаблюдают отвернутую от нашей звезды ночную сторону Земли, они могут заметить всплеск излучения в линиях натрия[10], исходящего от включаемой в сумерках уличной подсветки. Однако наиболее ясно говорит о нас кислород, молекулы которого свободно плавают в атмосфере, составляя ее полновесную пятую часть.

Кислород, третий по распространенности элемент в космосе после водорода и гелия, химически активен и охотно соединяется с атомами водорода, углерода, азота, кремния, серы и так далее. Поэтому для существования чистого кислорода нужно, чтобы нечто высвобождало его из соединений так же быстро, как он захватывается. Здесь, на Земле, связь высвобождения кислорода с жизнью очевидна. Фотосинтез, осуществляемый растениями и некоторыми видами бактерий, создает свободный кислород в океанах и в атмосфере. В свою очередь, свободный кислород позволяет жить на Земле зависящим от кислородного обмена существам, включая нас самих и практически любого другого представителя животного царства.

Мы, земляне, уже знаем о значении особых спектральных отпечатков нашей планеты. Но далеким инопланетянам, наткнувшимся на нас, придется придумывать интерпретации своих находок и проверять свои гипотезы. Следует ли считать техногенным периодическое появление излучения в линиях натрия? Свободный кислород, несомненно, имеет биогенное происхождение. А как насчет метана? Он также химически неустойчив, и да, частично имеет антропогенное происхождение. Остальной метан происходит от бактерий, коров, вечной мерзлоты, почв, термитов, болот и других живых и неживых источников. На самом деле прямо сейчас астробиологи спорят о происхождении следовых количеств метана на Марсе и о заметном содержании метана, обнаруженном на Титане – спутнике Юпитера, где (как мы думаем) точно нет никаких коров или термитов.

Если инопланетяне решат, что спектры Земли уверенно свидетельствуют о наличии жизни, возможно, они зададутся вопросом о разумности этой жизни. Вероятно, они общаются друг с другом и, вероятно, предположат, что другие формы разумной жизни делают то же. Может быть, именно в этот момент инопланетяне решат послушать Землю с помощью радиотелескопов, чтобы увидеть, какую часть электромагнитного спектра освоили ее обитатели. Так что, будь то с помощью химии или радиоволн, инопланетяне могут прийти к выводу: планета с развитыми технологиями должна быть населена разумными формами жизни, которые могут быть заняты исследованиями вселенной и применением ее законов для личной или общественной выгоды.

Список экзопланет растет высокими темпами. В конце концов, известная нам вселенная содержит сотню миллиардов галактик, в каждой из которых содержатся сотни миллиардов звезд.

Поиски жизни заставляют нас искать экзопланеты, и некоторые из них, возможно, похожи на Землю (конечно, в целом, а не в деталях). Может быть, однажды наши потомки захотят посетить эти планеты, просто так или по необходимости. Однако пока еще почти все экзопланеты, обнаруженные охотниками за планетами, намного больше Земли. Большинство из них весят не меньше Юпитера, который тяжелее Земли более чем в 300 раз. Тем не менее, по мере того как астрофизики придумывают инструменты, позволяющие регистрировать все меньшие и меньшие колебания звезд, растет наша способность находить все более крохотные планеты.

Несмотря на внушительный счет, охота землян за планетами все еще находится на допотопной стадии, и мы можем ответить только на самые базовые вопросы: планета ли это небесное тело? насколько оно массивно? сколько времени занимает его оборот вокруг звезды? Никто точно не знает, из чего сделаны все эти экзопланеты, и только немногие из них проходят через луч зрения, соединяющий нас с их звездой, украдкой показывая космохимикам свои атмосферы.

Однако абстрактные измерения химических свойств не питают воображение поэтов или ученых. Только изображения деталей поверхности позволят нашему сознанию превратить экзопланеты в «миры». Чтобы принять эти шарики в семью, недостаточно изображать их в семейном альбоме несколькими пикселями; пользователи Интернета должны узнавать их на фотографиях без подписей. Нам нужно нечто большее, чем бледная голубая точка.

Только тогда мы сможем представить воочию, как выглядит далекая планета, если смотреть на нее от края ее собственной солнечной системы или, возможно, с ее собственной поверхности. Для это нам потребуются орбитальные телескопы с колоссальной проницающей силой.

Нет. Мы еще этого не можем. Но возможно, могут инопланетяне.