Космос. Возможные миры PDF
Посоветуйте книгу друзьям! Друзьям – скидка 10%, вам – рубли
Эта и ещё 2 книги за 299 ₽
Автором сценария сериала и этой книги выступила Энн Друян, соавтор и верная спутница Карла Сагана. С присущим ей талантом просто рассказывать о сложных вещах, при помощи впечатляющих иллюстраций она напоминает о знаковых открытиях в истории человечества, о космических миссиях, забытых героях со всего света. Попробуем же по-новому осознать себя в космосе и на этой планете – бледной голубой точке на бескрайнем темном просторе.
- Возрастное ограничение: 12+
- Дата выхода на ЛитРес: 26 марта 2020
- Дата перевода: 2020
- Дата написания: 2020
- Объем: 386 стр.
- ISBN: 978-5-17-114293-3
- Общий размер: 25 MB
- Общее кол-во страниц: 386
- Размер страницы:
- Переводчик:
- Правообладатель: Издательство АСТ
С этой книгой читают
Оставьте отзыв
Напишите отзыв и получите 100 бонусных рублей на ваш счёт ЛитРес
Источник
«Космос. Возможные миры». Глава из книги
Автор напоминает о знаковых открытиях в истории человечества, о космических миссиях, забытых героях со всего света. …
Глава третья. Исчезнувший град жизни
Есть какая-то непонятная таинственная прелесть в этом море, чье ласковое смертоносное колыхание словно повествует о живой душе, таящейся в темных глубинах. И так оно и следует, чтобы на этих морских пастбищах, на этих широких водных прериях и нищенских погостах всех четырех континентов вечно вздымались и падали, накатывались и убегали зеленые валы; потому как миллионы сплетающихся теней и призраков, погибших мечтаний, грез и снов, — всё то, что зовем мы жизнью и душой, лежит там и тихо, тихо грезит; и мечется, как спящий в своей постели; и неустанно бегущие волны лишь вторят в своем колыхании беспокойству этого сна.
Герман Мелвилл, «Моби Дик» (перевод И. Бернштейн)
Таинственность моря нашла отражение в картине «Память» (1970) кисти американского художника Элиху Веддера
Когда наша Галактика Млечный Путь была совсем юной, то есть ей было всего несколько миллиардов лет, она была куда более плодовитой, чем сейчас. Совсем недавно, каких-то 7 миллионов лет назад, она рождала в 30 раз больше звезд, чем теперь, — не звездопад, а огненную лавину звезд.
Когда Галактика повзрослела, она произвела на свет младенца — нашу звезду, Солнце, и это одна из причин того, что мы есть на свете. После смерти старых, более массивных звезд наступило время (еще 5 миллиардов лет), когда мертвые звезды делились с нами тяжелыми элементами. Эти элементы питали образование планет Солнечной системы и их спутников. Да и сами мы, по правде говоря, тоже состоим из того же звездного вещества.
Изначально новорожденные звезды были закутаны в покрывало сияющих розовых облаков, сотканных из водорода. Прикосновение гравитации трансформировало их. Голубые скопления более зрелых звезд и аморфные облака пыли и газа соединились с розовыми облаками, дав начало Галактике, которую мы называем своим домом.
Вселенная рождает галактики. Галактики рождают звезды.
Одна из таких звезд превращается затем в сверхновую, посылая во все концы Вселенной сильные волны материи, которые тревожат газопылевые облака. Туманность начинает сжиматься и, быстро вращаясь, принимает форму диска. Центральная набухшая часть, которая зовется балджем, неожиданно лопается, и оттуда брызжет ослепительный свет термоядерной реакции. Так родилась наша звезда.
Комбинируя данные, полученные от трех телескопов, астрономам удалось запечатлеть молодое звездное скопление NGC 602 в Малом Магеллановом облаке, находящееся на расстоянии 200 000 световых лет от Земли. Это карликовая галактика, обращающаяся вокруг Млечного Пути. Поскольку в этой области Малого Магелланова облака содержится не слишком много металлов, газа, пыли и звезд, он часто служит моделью, на которой можно проследить рождение звезд в ранней Вселенной
Наша звезда начинает выстреливать в пространство сверкающими зелеными струями, которые сыплются блестящим изумрудным дождем на вращающийся вокруг нее диск, одаривая окружающие миры драгоценными металлами — сверкающими алмазами и зеленым оливином, главными героями нашей истории.
Диск продолжает вращаться, становятся зримыми концентрические круги. На одном из кругов образуется сгусток материи, он становится все больше и больше, пока наконец не превращается в сферический мир. Это Юпитер, планета-первенец нашей Солнечной системы.
Звезды рождают планеты, спутники и кометы.
Теперь из сгустившихся облаков газа и пыли начинают формироваться другие миры. Они обретают очертания, постоянно сталкиваясь между собой, как на полигонах, где испытывают машины на прочность. Формируясь, планеты сталкиваются с обломками породы, превращаясь, подобно снежному кому, в миры больших размеров, а заодно очищая свои орбиты вокруг Солнца. Эти будущие планеты и их спутники омываются волнами органических молекул — кирпичиками жизни, которые они унаследовали от других, ныне умерших звезд.
Рождается ли жизнь в космосе так же естественно, как рождаются в нем звезды и миры? Давайте заглянем в далекое прошлое, нырнем поглубже в богатые железом кроваво-красные воды, опустимся на морское дно.
Давным-давно, более 4 миллиардов лет назад, когда наш мир был еще молод, существовал на земле город, башни которого своими вершинами уходили в небо на высоту от 15 до 30 метров, а их основания покоились в толще морского дна. На возведение этого города потребовались десятки тысяч лет. Одного никогда не было в этом городе — жизни. Но в таком случае кто же построил эти подводные небоскребы? Природа. Это она сформировала их из углерода и карбоната кальция — тех самых минералов, которые использует для создания морских ракушек и жемчужин.
Исчезнувший град жизни вновь обретен? Над калифорнийским пейзажем поднимаются городские башни из пористого известняка, называемого туфом, их возраст чуть меньше 1000 лет. Они увидели свет, когда озеро, скрывавшее их, обмелело
Кора нашей беспокойной Земли треснула, и холодные морские воды хлынули в раскаленную скалистую мантию, обогащая ее органическими молекулами и минералами, в том числе и упомянутым выше зеленым оливином. Смесь воды и минералов нагрелась настолько, что забурлила, как кипяток, и стала яростно выплескиваться наружу. Она заполняла поры известняковых пород, ставших позднее башнями. Они были своего рода инкубатором, безопасным местом, где мало-помалу накапливались органические молекулы. Именно так, на наш взгляд, скалы образовали первый град жизни на Земле. И это было начало — по крайней мере в этом крошечном уголке космоса — длительного сотрудничества между минералами земли (камнями, скалами) и жизнью.
Когда вода и углекислый газ превратились в органические молекулы, из которых и появились более сложные формы жизни, те стали в огромном количестве производить водород и метан. Этот процесс оставил в скалах след в виде змееобразных расщелин. Ученые, ищущие жизнь в других мирах, обычно говорят: «Следуй за водой», поскольку именно вода является основным условием появления жизни. Теперь же к первому высказыванию они добавляют: «И за породой», поскольку геологические процессы неразрывно связаны с условиями, которые делают возможной жизнь.
Но как именно она возникла? Есть ли у ученых версия происхождения жизни, столь же прекрасная и драматичная, как фреска Микеланджело, где Бог протягивает руку Адаму? Органические молекулы, эти кирпичики жизни, скапливались в микроскопических порах известняка, из которого были сложены подводные башни. Эти молекулы, как и все живое, включая нас с вами, состояли из атомов. А между разбросанными органическими молекулами сияли частицы энергии, называемые протонами.
Чтобы превратить эти неодушевленные молекулы в нечто живое, необходима была энергия. Откуда же она взялась? Эту энергию дала реакция взаимодействия двух типов жидкости, когда щелочная вода, заключенная в порах известняковых башен, встретилась с кислотной океанской водой. Считается, что эта реакция произвела первые самовоспроизводящиеся молекулы, ставшие предшественниками современных РНК и ДНК. Другие молекулы построились вдоль внутренней стенки известняковых ячеек, и это были предшественники липидов, сформировавших первые клеточные мембраны.
Со временем эти гидротермальные башни с их бесчисленными порами начали разрушаться и опадать. Но сложные молекулы внутри них — самые ранние клетки на Земле — остались нетронутыми. Они-то затем и развились в микробов, способных к воспроизводству себе подобных.
На сегодняшний день эта версия событий — самый разумный и наиболее вероятный из сценариев происхождения жизни. Но эта гипотеза могла родиться только на стыке четырех дотоле отдельных наук — биологии, химии, физики и геологии.
Некоторые ученые считают, что жизнь возникла в скалах. Но с первого дня своего появления жизнь была очень вольнолюбивым художником, стремившимся вырваться на волю и завоевать новые миры. Даже великий, безбрежный океан и тот не мог ее удержать.
Планета, на которой появились первые формы жизни, ничем не напоминала ту, на которой мы живем сегодня. Большую часть поверхности Земли покрывал океан, воды которого были красными из-за обилия железа. Небо было не синего, а мутного желто-оранжевого цвета. Луны же, вращающейся вокруг Земли по привычной для нас орбите, в ту пору не было и в помине. Атмосфера представляла собой плотную дымку из углекислого газа. Дышать было совсем нечем — ни кислорода, ни озона, ни прочих пригодных для дыхания газов. Земной ландшафт представлял собой ряд безжизненных багрово-красных вулканических кальдер, вершины которых время от времени извергали дым и языки пламени. Но зародившаяся жизнь постепенно полностью изменила облик мира, так же как изменила море и небо. К сожалению, она не всегда действует в собственных интересах. Пришел день расплаты, когда жизнь чуть было не уничтожила саму себя.
Чтобы стать очевидцами самых гибельных в истории Земли эпох, давайте обратимся к космическому календарю. За те без малого три миллиарда лет, что прошли с начала времен, мало что случилось в нашем уголке Вселенной. Только 15 марта, если ориентироваться по космическому календарю, начала формироваться наша Галактика Млечный Путь, и только в последний день августа, то есть по прошествии 6 миллиардов лет, в ней вспыхнуло Солнце. Вскоре после этого начали появляться Юпитер и другие планеты, включая и нашу. А три недели спустя, 21 сентября, по нашим расчетам, в закоулках, трещинах и прочих потайных местах на дне океана зародилась жизнь. А по прошествии еще трех недель космического времени из морей поднялись мощные вулканические горы и их извержения начали формировать земной массив.
Большой призматический источник в Йеллоустонском национальном парке, геотермальный водоем, богатый минералами. Вода в центре (она темно-синего цвета из-за большой глубины) имеет температуру 71°С, а потому жизни там нет. Она сосредоточена только по краям источника — там, где его обрамляют полосы насыщенного желтого и оранжевого цвета
Мы сравнительно недавно осознали, как чудесно жизнь расцветила планету. Когда мы думаем о том, как жизнь изменила облик Земли, первое, что приходит на ум, — это обширные пространства зеленых лесов и возникающие повсюду города. Но жизнь начала работать над преобразованием планеты задолго до их появления. Если всего через миллиард лет после того, как на дне морском зажглась крошечная живая искорка, жизнь стала глобальным явлением, то произошло это только благодаря одному покорителю, который до сего дня не побежден, — цианобактериям.
За 2,7 миллиарда лет цианобактерии, известные также как сине-зеленые водоросли, сумели насадить жизнь повсюду. Пресная вода, соленая вода, горячие источники, соляные копи — все эти среды они могут считать домом. Они — алхимики. Они способны сделать то, чего мы пока не освоили, несмотря на прогресс в науке и технологиях. Они могут превратить солнечный свет в сахар — при помощи фотосинтеза получить питательное вещество.
В течение следующих 400 миллионов лет цианобактерии, поглощая углекислый газ и выделяя кислород, изменили цвет неба с желтого на синий. Они изменили не только воздух и море, но, проникнув в камень, изменили и скалы тоже. Кислород окисляет. Кислород, который выделяли цианобактерии, не только запустил реакции окисления по всей земле, но и оказал столь же магическое действие на породы. Из 5000 видов минералов, имеющихся на Земле, порядка 3500 возникли под действием кислорода, выделяемого живыми организмами.
Когда-то Земля была планетой цианобактерий. Эти крошечные одноклеточные организмы, совершенно невзрачные на вид, были на планете доминирующей формой жизни, сея всюду, где бы ни появлялись, хаос, меняя ландшафт, воду и даже небеса. Случилось это 2,3 миллиарда лет назад, то есть в последние дни октября, если отмерять время по космическому календарю.
Цианобактерии делили планету с другими организмами — анаэробными, которые достигли совершеннолетия еще до того, как цианобактерии стали насыщать атмосферу Земли кислородом. Для анаэробных бактерий кислород — яд, а поскольку цианобактерии не переставая выделяли его, анаэробные организмы, да и почти все прочие формы жизни, почувствовали приближение катастрофы. Словом, деятельность цианобактерий привела к кислородному апокалипсису. Выжили только те анаэробные организмы, что скрылись на дне морей, зарывшись в донные отложения, куда не проникал кислород.
Вспомните змееобразные скалы на дне морей, выделявшие из трещин водород и метан. Метан — это газ, создающий мощный парниковый эффект, и в те времена именно он способствовал сохранению тепла на планете. Но кислород, производимый живыми организмами, всколыхнул всю жизнь на планете, поскольку при реакции с метаном выделялся углекислый газ, куда менее пригодный для создания парникового эффекта — в том смысле, что он был недостаточно эффективен для удержания тепла в атмосфере Земли. Земля начала охлаждаться, и зеленая жизнь стала гибнуть.
Формы жизни, найденные палеонтологами в сланцах Бёрджеса, уникальной горной формации в канадской части Скалистых гор. Их возраст, как показывает анализ, примерно 500 миллионов лет. Их возникновение относят ко времени Кембрийского взрыва. По часовой стрелке, начиная с левого верхнего угла: трилобит (Pagetia bootes), брахиопод (Micromitra burgessensis), мягкотелый моллюск (Eldonia ludwigii) и артропод (Molaria spinifera)
Полярные льды и торосы перешли в решительное наступление, они захватили всю планету, превратив Землю в огромный снежный ком, полностью покрытый снегом и льдом. Цианобактерии зашли слишком далеко. Эта доминирующая на планете форма жизни поставила себя на грань уничтожения — достаточно отрезвляющая мысль для тех существ, кому приходится занимать сегодня эту экологическую нишу.
Первая глобальная зима наступила примерно 2,2 миллиарда лет назад. Длилась она пару сотен миллионов лет — со 2 по 6 ноября согласно космическому календарю, когда мощные вулканические извержения прорвали толщу льда и по поверхности Земли начала растекаться раскаленная лава. Жизнь, этот вольнолюбивый художник, наконец вырвалась из мертвящих ледяных объятий, сковывавших всю планету. Льды снова отступили к полюсам.
Гибель цианобактерий привела к тому, что атмосфера Земли стала огромным резервуаром с углекислым газом. Извергающиеся вулканы выбрасывали этот газ в атмосферу, в результате чего планета нагревалась, а лед таял. Живые организмы и скалы исполняли этот сложный танец на протяжении многих миллиардов лет, проводя планету через сменявшие друг друга циклы холода и тепла.
Затем — примерно 540 миллионов лет назад, или 17 декабря по космическому календарю, — случилось нечто удивительное. К этому времени небо над нашей планетой было синим, а океаны омывали берега двух обширных материков и многочисленные цепочки более мелких островов. Жизнь, представителями которой являлись до этого лишь микробы и простейшие многоклеточные организмы, неожиданно взмыла ввысь и шагнула вперед. Это явление называют ныне Кембрийским взрывом. Жизнь вдруг обрела ноги, глаза, жабры, зубы — и стала быстро эволюционировать, раскрываясь поразительным множеством форм. По планете интенсивно расселялись многочисленные легионы кембрийских творений: панцирные трилобиты; ветуликолии — морские существа, напоминавшие кольчатых червей или головастиков, но наделенные жабрами; покрытые иглами безголовые черви, называемые галлюцигениями (Hallucigenia), и многие, многие другие.
Мы пока не знаем, что именно стало причиной столь великого разнообразия жизни, хотя у нас есть на этот счет вполне правдоподобные теории. Видимо, виновниками этого стали содержащиеся в морской воде соединения кальция, некогда выброшенные вулканами. Жизнь отрастила спинной хребет, примерила на себя раковину и даже нашла способ устроить броню, прибегнув к помощи минералов. Отныне жизнь стала расти вширь и захватывать незаселенные территории — сушу.
А может быть, жизнь стала разнообразной благодаря защитному своду, созданному цианобактериями. Насыщение кислородом атмосферы привело к образованию озонового слоя, и благодаря ему жизнь без особого риска могла выбраться из глубин океанов и заселить материки, не опасаясь смертоносных ультрафиолетовых лучей. Миллиарды лет жизнь только и могла медленно течь или сочиться. Теперь же она обрела способность плавать, бегать, скакать и летать.
А возможно, острая конкуренция между формами жизни привела к своеобразной эволюционной «гонке вооружений». Скажем, аномалокарис — гигантское существо, внешне напоминающее креветку, — обзавелось раковиной и длинными клешнями, которыми могло поднимать и переворачивать свою добычу — трилобитов, хватая их за более уязвимую часть. И дело долгие годы ладилось, пока трилобиты не разработали победоносную защитную стратегию — гибкую сегментированную раковину, позволявшую им защищаться от врага, мгновенно сворачиваясь в закрытый со всех сторон клубок. Трилобиты отражали атаки и существенно увеличивали свое поголовье, а аномалокарисы остались ни с чем и постепенно вымерли от голода.
А может быть, Кембрийский взрыв, приведший к появлению новых форм жизни, был запущен вирусами? Мы привыкли считать, что они несут нам погибель, а они не так уж и плохи. Есть у них одно свойство — небрежность. Может быть, они оставили свою ДНК, меняя хозяина? Причем некоторые из хозяев под влиянием этой ДНК изменились не в худшую, а в лучшую сторону, приспособившись к окружающей среде.
Вполне может быть, что буйное разнообразие жизни, расцветившее нашу планету в кембрийский период, стало результатом всех вышеперечисленных факторов. Или же оно имело другую причину, которую нам еще предстоит отыскать. Какова бы ни была правда, жизнь научилась выбираться из любой темницы, куда ее заточали. Значит, нет такой западни на Земле, какая могла бы ее удержать. И потому спустя сотни миллионов лет после Кембрийского взрыва наступил день (он просто не мог не наступить), когда жизнь вышла за пределы Земли — потому что не могла оставаться взаперти.
Чтобы проследить одиссею жизни до ее истока, нужна была принципиально новая наука, которая смогла бы объединить все дисциплины. И человек, основавший такую науку, вернее, нашедший новый научный подход, сам оказался вольнолюбивым художником. И вольнолюбие помогало ему ускользать от неумолимых убийц да еще и смеяться над своими мучителями.
Звали этого человека Виктор Мориц Гольдшмидт. Это был поистине блестящий ученый, о талантах которого свидетельствует хотя бы тот факт, что университет Осло принял его в число сотрудников, когда он только приступал к работе над докторской диссертацией. Было это в 1909 году, когда ему исполнился 21 год. Три года спустя он получил самую весомую научную награду в Норвегии — премию Фритьофа Нансена.
Гольдшмидт одним из первых стал рассматривать Землю как единую систему. Он понимал: чтобы получить целостную картину, нужно не просто знать физику, или химию, или геологию — нужно знать все эти науки. Это было на заре изучения химических элементов, еще до того, как мы поняли, что они бывают нестабильны (это те, что стоят в периодической таблице выше урана и потому называются теперь трансурановыми).
В XIX веке химики добились существенного прогресса в понимании природы и свойств химических веществ. К этому времени большинство из них были убеждены, что химические вещества в конечном итоге состоят из неделимых атомов. Различные атомы обладают различными химическими свойствами, и когда они вступают во взаимодействие и объединяются с другими атомами, образуя молекулы, возникает то самое поразительное разнообразие веществ и субстанций — воздух, вода, металлы, минералы, протеины,— которое мы наблюдаем в мире. Некоторые из этих молекул, например молекулы воды, очень просты по своей структуре. Другие, вроде молекул белков, из которых формируется жизнь, невообразимо сложны и нередко состоят из миллионов атомов. Но в принципе любая материальная субстанция в космосе слагается самое большее из нескольких десятков основных элементов, выступающих в различных сочетаниях.
В 1860-х годах русский химик Дмитрий Менделеев — среди прочих — начал искать закономерности, свойственные химическим элементам. Он обнаружил, что если группировать элементы по принципу увеличения атомного веса, то они естественным образом образуют группы, объединенные общими химическими свойствами (такими, как реакционная способность, воспламеняемость и так далее). Если эти группы составить в единую таблицу, то в рядах элементов появляются незаполненные клетки. Менделеев предположил, что на месте этих пробелов должны стоять химические элементы, пока еще не известные науке, и даже предсказал (причем совершенно правильно) химические свойства некоторых из них еще до того, как их открыли.
Дмитрий Менделеев, создатель периодической системы химических элементов, которая началась вот с этих записей, датируемых февралем 1869 года, всю жизнь работал над ней, совершенствуя и дополняя. Именно он дал ученому миру ту основу, которая позволила не только понять природу материи, но и с удивительной точностью предсказывать ее свойства
Гольдшмидт же создал собственную классификацию элементов — геохимическую, основанную на распространенности элементов в земной коре. Например, элементы, образующие сульфиды: медь, цинк, мышьяк и другие, — или газообразные, или встречающиеся в силикатных породах. Эта классификация используется и по сей день: она показывает, как из мельчайших единиц образуются самые величественные геологические структуры на Земле — Гималайские горы, белые скалы Дувра, Большой каньон и другие. Гольдшмидт открыл основы геохимии и помог нам понять, каким образом формируются породы.
В 1929 году он принял судьбоносное решение и переехал в Гёттинген, где возглавил кафедру минералогии. По словам его коллег, это были самые счастливые годы в его жизни, закончившиеся в 1933 году с приходом к власти Адольфа Гитлера.
Оливин — минерал, который, по мнению ученых, сыграл важную роль в происхождении и химической эволюции жизни
У Гольдшмидта были еврейские корни, хотя его и нельзя было назвать религиозным человеком. Но Гитлер сделал все для того, чтобы он кардинально изменил свое отношение к иудеям: ученый стал акцентировать свою принадлежность к местной еврейской общине. По распоряжению Гитлера каждый гражданин, признающий себя евреем, должен был указывать в анкетах всех своих предков на протяжении нескольких поколений. Кто-то пытался скрыть происхождение своих родителей, потому как за это можно было угодить в концентрационный лагерь. Но только не Гольдшмидт: он с гордостью писал в анкетах, что все его предки по отцу были евреями. Это явно пришлось не по душе тем, кто принимал тогда политические решения. В 1935 году ученый оставил пост в немецком университете и вернулся в Осло.
Гольдшмидт основное внимание уделял исследованию оливина, зеленого минерала, возникшего в процессе формирования Солнечной системы. Пораженный его свойством выдерживать чудовищные температуры, Гольдшмидт первым задумался о том, что оливин, возможно, сыграл важную роль в создании условий для зарождения жизни. Изучая оливин, который после полировки, огранки и отделки известен под именем хризолита, используемого в ювелирных украшениях, Гольдшмидт первым открыл новые области его применения. Если сам он использовал его для закладки и футеровки печей, то последующие поколения сочли его жароустойчивость идеальным свойством для создания ядерных реакторов и ракет.
Гольдшмидта беспокоил вопрос о присутствии оливина в составе космических объектов. И дало начало новой отрасли науки, именуемой космохимией. Но существовала и другая, более традиционная область, которая привлекала его гораздо больше. В тот день, когда нацисты вторглись в Норвегию, Гольдшмидт облачился в защитный комбинезон с намерением изготовить для себя несколько капсул с цианистым калием. Он хранил их в кармане пиджака, чтобы, когда за ним придут гестаповцы, умереть мгновенно, бросив капсулу себе в рот. Когда его коллега, ученый-физик, попросил у него одну для себя, Гольдшмидт ответил: «Этот яд только для химиков. Тебе как физику придется воспользоваться веревкой».
И за ним действительно пришли. В середине ночи 1942 года сотрудники СС постучали в дверь комнаты Гольдшмидта. Цианистый калий был у него в кармане. Его отправили в концентрационный лагерь в Берге, откуда рассчитывали переправить в Аушвиц, место, посещать которое, как с неподражаемым юмором сказал Виктор своим друзьям, «крайне не рекомендуется».
Бледный, мрачный, изможденный, он стоял на пирсе вместе с сотнями других евреев, которых собирались депортировать, когда за ним прислали специальный отряд немецких солдат. Когда они подошли, он потихоньку стал нащупывать в кармане маленькую голубую капсулу. Но проглотить ее не спешил — решил тянуть до конца, зная, что взять ее в рот всегда успеет.
Нацисты не спешили избавляться от Гольдшмидта: как ученый он был крайне нужен им. Ему разрешили жить вне лагеря при условии, что он поставит свою науку на службу рейху. Гольдшмидт понимал, что у него перед захватчиками есть одно немаловажное преимущество — научное знание, и решил воспользоваться им, чтобы водить их за нос. Он забавлялся со своими мучителями, направляя их к заведомо ложным целям: целые подразделения выдвигались на поиски несуществующих минералов, которые, по словам Гольдшмидта, были крайне важны для хода войны. Обман мог быть раскрыт в любую минуту, и это означало бы верную гибель.
В конце 1942 года борцам норвежского сопротивления стало известно, что Гольдшмидту грозит серьезная опасность. Они организовали побег и ночью переправили его через шведскую границу. Остаток войны ученый провел в Швеции, а затем перебрался в Англию, поставив все свои знания на службу союзным войскам. Будучи от рождения весьма болезненным и хрупким, он так и не оправился от ужасов войны. Виктор Гольдшмидт умер в 1947 году. В последние годы он написал работу, посвященную сложным органическим молекулам, которые, по его мнению, могли стать причиной жизни на Земле. Идеи, высказанные в этом труде, по-прежнему важны для нашего понимания того, как возникла жизнь. Гольдшмидт даже представить не мог, что будущие поколения геохимиков будут считать его основателем новой отрасли науки. Его последнее желание было, по сути, просьбой о маленьком одолжении: он хотел, чтобы после кремации его прах поместили в урну из минерала, который он считал основой материи жизни, — его любимого оливина.
Вселенная рождает галактики. Галактики рождают звезды. Звезды созидают миры. Есть ли в космосе и другие исчезнувшие города жизни? «В мечтах рождается ответственность» — родиной этого изречения является Ирландия, а автором — поэт У. Б. Йейтс. Его же повторяет и американский писатель, мастер короткого рассказа Делмор Шварц. Эта фраза звучит в моей голове почти всю мою жизнь, и как мне кажется, она перекликается с нашими мечтами об исследовании вероятных миров во Млечном Пути.
Как у граждан космоса, у нас есть обязанности, о которых мы не должны забывать. Как существам, осваивающим космические просторы, нам следует позаботиться о том, чтобы не испортить миры, которые мы посещаем, и о том, чтобы не принести в наш собственный мир инопланетных вредителей, способных навлечь на него смертельную опасность.
В 1958 году, сразу после запуска «Спутника-1», Карл Саган и нобелевский лауреат Джошуа Ледерберг стали призывать к тому, чтобы принятые мировым сообществом протоколы о планетарной защите стали частью международного права. Ими руководило желание предотвратить загрязнение иных девственных миров, которые могли бы пролить свет на вопросы о происхождении жизни. При этом Саган и Ледерберг не забывали о трагической истории завоевания европейцами других континентов. Других ученых в то время это мало волновало: они испытывали такую неутолимую тягу к исследованиям новых областей, что не видели оснований для беспокойства. В конце концов чаша весов склонилась в сторону Ледерберга и Сагана. Но когда НАСА в 2005 году начало пересматривать конвенции, оно сфокусировалось не на мирах, а на миссиях: насколько отдельная миссия могла помешать поискам истоков жизни. Мало внимания уделялось тому, как мы можем защитить существ иных миров — и нашего.
НАСА наметило пять главных категорий миров и множество дополнительных уточняющих подкатегорий. Луна, спутник Земли, считается безжизненной планетой, поэтому она не рассматривается как место, «представляющее какой-либо интерес для понимания процесса химической эволюции или происхождения жизни». По этой причине она считается подходящей для любой исследовательской миссии из 1-й категории, будь то облет, запуск орбитального или посадочного модуля и так далее.
К 2-й категории относятся те миры, которые могут представлять «значительный интерес» для решения вопроса о происхождении жизни, притом у исследовательских миссий довольно мало шансов повредить исследуемый мир, поэтому допускаются все типы исследований. В эту категорию попала Венера, известная своей газовой атмосферой, крайне непригодной для любой формы жизни.
5-я категория имеет определенные ограничения. Объекты внутри нее подходят для поисков истоков жизни, отправной точки, из которой жизнь могла начать шествие по Вселенной. В этой категории допускаются исследовательские полеты (с обязательным возвращением на Землю) для забора образцов грунта в мирах, где могла начаться жизнь — где, возможно, имеются или когда-то имелись затерянные города жизни, покоившиеся на дне морей.
Марс — случай особый. Для него предусмотрены разные подразделы высшей 5-й категории. По мысли НАСА, эта категория объединяет миры, где «возможна земная жизнь, и перед запуском космический аппарат должен быть тщательно очищен и стерилизован, а его деятельность должна быть поставлена в жесткие рамки». Но в некотором смысле наши роботы-эмиссары — спускаемые аппараты и марсоходы — есть воплощение неиссякаемого стремления жизни к освоению новых территорий.
Когда завершится многолетняя программа всестороннего исследования Юпитера, НАСА пошлет в удушающую атмосферу этой планеты (по сути, на верную гибель) космический зонд «Юнона». Он начнет раскаляться от трения в верхних слоях атмосферы, после чего превратится в огненный шар и погрузится в объятия атмосферных масс, расположенных ниже. НАСА, чтобы не навредить Юпитеру, не даст «Юноне» команду на самоуничтожение. В перспективе вряд ли хотя бы у одного из наших космических зондов будет шанс исследовать эту газовую планету-гигант. Самый мелкий земной организм, случайно оказавшийся на борту зонда, будет затянут нисходящим потоком вглубь, где и изжарится под действием чудовищно высокой температуры. Вот почему Юпитер — это мир из 2-й категории. Однако один из 79 спутников Юпитера все же подпадает под 5-ю категорию, и НАСА никогда не допустит столкновения с ним «Юноны». Этот спутник — Европа, один из трех миров в Солнечной системе, отнесенных к 5-й категории.
Изрезанная бороздами поверхность Европы, спутника Юпитера. Буро-красные линии на ее поверхности — это, предположительно, трещины и изломы, изранившие ледяной панцирь планеты, под которым скрывается огромный океан. Снимок сделан космическим аппаратом «Галилео»
У Юпитера, как и у Земли, есть магнитное поле, которое можно увидеть в радиочастотном диапазоне. Но магнитное поле Юпитера куда сильней земного и в миллионы раз больше. Оно представляет собой гигантскую ловушку для заряженных частиц, приносимых сюда солнечным ветром. На Юпитере, как и на Земле, заряженные частицы, посланницы Солнца, оттягиваются под действием магнитного поля к северному и южному полюсам планеты, где порождают мистические неоновые полярные сияния. Солнечные ветры, «обдувающие» Юпитер, также перенаправляются к поверхности Европы, где образуют вихри над уникальной местностью, выглядящей так, словно ее исполосовал когтями тигр.
Юпитер — властелин неба. Представьте, каково маленькой Европе и другим спутникам жить вблизи этого царя планет. Массивный Юпитер держит Европу в гравитационных объятиях столь мощных, что за четыре миллиарда лет она ни разу не смогла отвести свой лик от этой планеты-повелителя. У Юпитера столь неумолимая хватка и он так жестоко терзает бедную Европу, что буквально разрывает в кровь ее кожу. Борозды, некоторые из которых достигают 20 километров в ширину и 1500 километров в длину, — это широкие кровавые раны на ее поверхности. Можно видеть, как они движутся, то опадая, то поднимаясь. Можно даже услышать этот сейсмический скрежет.
Эта гравитационная пытка имеет свое название — приливная деформация, и виновником ее является не один только Юпитер: братья и сестры Европы, другие спутники, вносят посильный вклад. Плотные и толстые слои поверхности Европы каждые три с половиной дня — время, за которое Европа делает полный оборот вокруг Юпитера, — поднимаются на 30,5 метра. Расстояние между Европой и Солнцем составляет более 800 миллионов километров, что более чем в пять раз больше, чем расстояние между Солнцем и Землей. Однако приливная деформация сохраняет высокую температуру внутри Европы. И это одна из причин того, почему этот спутник отнесен к мирам из 5-й категории. Под ее хаотично движущейся поверхностью находится океан, и глубина его превышает глубину любого земного моря.
Только представьте, каково это — погрузиться в одну из борозд на поверхности Европы, добраться до океана и посмотреть, не плавает ли там кто! Подобная миссия вполне нам по силам, и ученые давно уже предлагают ее осуществить. Вообразите, как зонд, достигший поверхности Европы, падает в ее недра, скользя вдоль голубых ледяных стен узкой расщелины, чтобы попасть в воды великого океана и послать снимки к нам на Землю.
А что представляет мир в нашей Солнечной системе, относящийся к той же 5-й категории?
Этот мир — не Сатурн. У любой формы земной жизни, которая попыталась бы миновать облачный пояс Сатурна, не было бы ни малейшего шанса выжить: самый верхний слой облаков состоит преимущественно из аммиачного льда, поэтому-то этот мир и отнесен ко 2-й категории. А сразу под облаками — пласты водяного пара. Дело в том, что Сатурн внутри горячий: он производит в два раза больше тепла, чем получает от далекого Солнца.
Спутник Сатурна Титан — еще один мир 2-й категории. Как и в случае с Сатурном, вероятность потревожить тамошнюю жизнь крайне мала. Разумеется, нельзя полностью исключать ту возможность, что на Титане имеются примитивные живые организмы, очень странные и причудливые, которые мы едва ли сможем вообразить. Но в любом случае крайне маловероятно, что любая форма земной жизни может причинить им вред.
Зато один из 82 спутников Сатурна по праву принадлежит к 5-й категории. Собственно, это даже и не спутник; во всяком случае, он ничем не напоминает те спутники, к которым мы привыкли. Все его южное полушарие буквально кровоточит: выходящее из него голубое вещество образует внешнее кольцо Сатурна. Оно было открыто человеком, первым заглянувшим в пучину космического океана.
Уильям Гершель (1738–1822) был немецким музыкантом и астрономом, переехавшим в Англию. В 1781 году он открыл планету Уран и назвал ее Георг — в честь своего сюзерена, короля Георга III. Название не прижилось, но король был настолько польщен этим небесным знаком внимания, что оплатил строительство крупнейшего в мире (на ту пору) телескопа в обсерватории в Слау, видной из окон Виндзорского замка.
Младшая сестра Уильяма, Каролина, у себя дома, в Ганновере, с нетерпением ждала, когда Уильям, который всегда занимал в ее жизни центральное место, пошлет за ней из Бата — чтобы она могла присоединиться к нему на этом прославленном английском курорте. Поначалу они работали вместе как музыканты, но получили признание как астрономы. Каролина стала первой женщиной в Англии, которой было назначено жалованье за исполнение государственных обязанностей. Она была и первой женщиной-ученым, получавшей за свои научные занятия плату. Каролина была весьма небольшого роста: всего около 1 метра 30 сантиметров — почти карлица. Когда ей было 10 лет, она переболела сыпным тифом, в результате чего ослепла на левый глаз и перестала расти. И тем не менее она бросила вызов ограничениям — и физическим, и историческим, и в определенной мере преодолела их.
Каролине принадлежит целый ряд важных астрономических открытий. В «Каталоге туманностей и звездных скоплений», или каталоге Мессье, был даже опубликован ее труд — под именем брата Уильяма. В этом нет ничего удивительного, ведь на дворе был 1802 год. Впоследствии Джон, сын Уильяма и ее племянник, расширил каталог и увеличил его тираж, и с тех пор он стал носить имя «Новый общий каталог». Многие космические объекты и сегодня известны под номером из «Нового общего каталога».
Уильям Гершель открыл новый спутник Сатурна, который назвал Сатурн II. (Увы, придумать более оригинальное название для нового мира он не смог.) Поразмыслив, он предоставил честь дать имя открытому мира своему сыну Джону, и тот решил назвать его Энцеладом — по имени гиганта из греческого мифа, сына Геи (Земли) и Урана (Неба), известного тем, что в сражении за власть над миром он одолел богиню Афину. Энцелад, третий мир 5-й категории, — один из немногих в нашей Солнечной системе, что обладает наибольшей отражательной способностью, так как его поверхность почти полностью покрыта пресным льдом. По большей части она совершенно гладкая, местами на ней имеются кратеры. Эти сведения об Энцеладе нам передал «Вояджер-2».
Не нужно быть астробиологом, чтобы понять, что жизнь на Земле — повсюду. Как мы уже знаем, она изменила буквально каждый квадратный сантиметр поверхности Земли, тоже входящей в 5-ю категорию. Любая космическая цивилизация, трепетно относящаяся к жизни, с первого взгляда смогла бы определить нашу принадлежность к избранному классу. Но Энцелад, в отличие от Земли, скрывает свои тайны глубоко внутри.
Огни воображаемого космического корабля освещают сформированные минералами башни, которые вполне могут существовать на океанском дне Энцелада, спутника Сатурна
К югу от экватора Энцелада нашему взору открываются вершины голубых башен в сотни километров высотой, состоящих преимущественно изо льда и водяного пара. Представьте, как робот, запущенный с Земли, летит через стену вырывающихся из гейзеров фонтанов, увлекая за собой и нас с вами. Эти гейзеры выбрасывают в воздух частицы льда и водяного пара со скоростью более 2000 километров в час, а струи бьют под действием такого высокого давления, что, проломив ледяную кору планеты, выплескиваются наружу, в космическое пространство на многие километры, создавая неописуемые мосты и арки. Таким образом этот спутник участвует в «строительстве» внешнего кольца Сатурна, называемого кольцом E. Но в гейзерах помимо льда и воды есть и другие вещества: азот, аммиак и метан. А там, где метан, может быть и оливин.
Энцелад пребывает в этом состоянии по меньшей мере сто миллионов лет. И мог бы продолжать перекачивать воду еще 9 миллиардов лет. Поневоле возникает вопрос: откуда же берется вся эта вода?
Каменное ядро Энцелада обволакивает безбрежный голубой океан, покрытый ледяной коркой. В южном полушарии толщина ледяного покрова наименьшая и составляет всего несколько километров. Вот почему это полушарие считается наиболее подходящим местом для проникновения в глубины подземного океана. Подземный океан, огромная стена бьющих из гейзеров фонтанов воды, странный снег на поверхности — все это не вымысел, а самая настоящая реальность. О том, что ждет нас на Энцеладе, мы узнали благодаря многочисленным наблюдениям, сделанным с борта автоматической межпланетной станции «Кассини».
Но что же мы найдем, если опустимся в самое сердце планеты? Ученые полагают, что если космический зонд, добравшийся до Энцелада, пройдет сквозь плотный горячий туман, то он окажется у порога черной мрачной трещины, заполненной паром, исходящим из горячих недр планеты. Когда вода соприкасается с вакуумом космического пространства, она превращается в пар. Поэтому, когда наш зонд нырнет глубже, мы попадем в подземный океан, над которым, вероятно, будет возвышаться грандиозный сводчатый потолок изо льда, тогда как поверхность океана может быть покрыта слоем из красно-зеленой органики.
Этот слой — материя жизни, органические молекулы. Ну а что нас ждет еще ниже? Океан на Энцеладе примерно в 10 раз глубже, чем океаны Земли. Если мы рассмотрим под мощным микроскопом капельку тамошней воды, то увидим крошечные молекулы углерода и водорода. Если такие молекулы встречаются везде и повсюду, это крайне благоприятный фактор для возникновения жизни. Вероятно, мы бы обнаружили на морском дне Энцелада даже его собственный град жизни. Если только этот град существует, то его колонны должны быть гораздо выше наших, земных, поскольку сила тяготения на Энцеладе намного слабее, чем на Земле. Зато течения здесь очень сильные, и они, скорее всего, эти колонны опрокинут. Могли бы здесь оказаться змеевидные расщелины в скалах и оливин Виктора Гольдшмидта? Могли бы эти скалы стать очагом жизни? И даже если бы все это случилось, хватило ли бы жизни времени, чтобы закрепиться?
Мы, люди, считаем, что мы есть воплощение чуда, что мы — вершина и венец космоса. И все же, насколько нам известно, мы — всего лишь побочный продукт геохимических сил — тех, что пронизывают всю Вселенную. Галактики рождают звезды, звезды созидают миры, и вполне может оказаться, что планеты и их спутники формируют жизнь.
Делает ли это жизнь менее удивительной — или более?
Источник