I

Вселенная вокруг нас

В глубины Галактики

К

аждое новое достижение в создании летательных аппаратов открывает перед человечеством новые перспективы в покорении космического пространства.

Создание и развитие авиации было первой, а запуск искусственных спутников и космических ракет — второй ступенью на пути к межпланетным полетам. Организация межпланетных полетов явится решающим шагом на пути к межзвездным сообщениям, к достижению планет других звездных миров.

Прежде чем попытаться представить себе, какими должны быть галактические корабли, нужно решить, куда, в каких условиях и на какие расстояния им предстоит путешествовать.

Что же представляет собой Вселенная по современным воззрениям? Мы не ставим задачей подробно ответить на этот вопрос. Читатель может сам обстоятельно познакомиться с достижениями астрономии, воспользовавшись обширной научной и научно-популярной литературой. Мы же очень коротко расскажем о том главном, что необходимо знать, чтобы, как говорят специалисты, предъявить технические условия к галактическим кораблям.

Уже такие мыслители, как Демокрит и Эпикур в Древней Греции, Лукреций Кар в Древнем Риме, развили мысль о том, что может образоваться бесчисленное множество миров, подобных нашей Земле. Открытие Николая Коперника (1473-1543), показавшего, что Земля не является Центром мира, нанесло сокрушительный удар по релииозным представлениям о Вселенной. Джордано Бpуно (1548-1600) утверждал: «Существуют... бесчисленные Солнца, бесчисленные Земли, которые кружатся вокруг своих Солнц подобно тому, как наши семь¹ планет кружатся вокруг нашего Солнца». М. В. Ломоносов выразил свой взгляд на строение Вселенной в стихотворной форме:

Открылась бездна звезд полна, Звездам нет числа, бездне дна. Уста премудрых нам гласят, Там разных множество светов, Несчетны солнца там горят, Народы там и круг веков.

Современная наука подтверждает правильность этих суждений. Все видимые нами звезды, в том числе и Солнце, образуют гигантскую систему — Галактику (Млечный путь), состоящую, по подсчетам советского профессора П. Паренаго, более чем из 120 миллиардов звезд (до 150 миллиардов) и являющуюся в свою очередь бесконечно малой частью Вселенной. Звезды все гуще располагаются к центру и к плоскости некоторого экватора Галактики образуя диск, напоминающий по форме часы (рис. 1) Рассматривая Галактику сверху, мы увидели бы нечто вроде спирали. Луч света, двигаясь со скоростью 300 тыс.км/сек (за время между двумя ударами сердца человека он успе вает 7 раз обогнуть земной шар!), пересекает Галактику поперек (проходя за год 9,36-10¹² км) почти за 80 тысячелетий, или, как говорят в астрономии, это расстояние составляет около 80 тыс. световых лет. Наибольшая толщина диска Галактики около 16 тыс. световых лет.

¹ В настоящее время их обнаружено девять.

Вспомним, что на Земле расстояния до недоступны предметов определяются тригонометрическим способом (по измеренному базису — основанию треугольника и двум углам наблюдения предмета из концов базисного отрезка). Когда измеряются расстояния в пределах Солнечной системы, за базис принимается в конечном счете радиус Земли — 6000 км. Для измерения расстояния между звездами эта единица мала. В этом случае в качестве базиса используется радиус земной орбиты, равный примерно 150 млн. км. Расстояние, с которого этот радиус виден под углом в 1 сек., называется парсеком и широко используется в звездной астрономии. 1 парсек равен 3·10¹³ км, т. е. 30 000 млрд. км. Это расстояние свет проходит за 3,26 года.

Проф. Паренаго показал, что Солнце и большинство близких к нему звезд обращаются вокруг центра тяжести Галактики со скоростью свыше 200 км/сек и совершают полный оборот примерно за 200 млн. лет. Этот период называют космическим годом. Возраст нашей планеты, по-видимому, более 20 космических лет.

В середине 20-х годов нашего столетия было установлено¹, что, кроме нашей Галактики, в пространстве за пределами Млечного пути располагаются столь же грандиозные образования спиралевидной, веретенообразной и овальной формы, состоящие из десятков миллиардов звезд. Наша Галактика оказалась рядовым звездным островом в бесконечном множестве островов океана Вселенной. Три из них — Туманность Андромеды, Большое и Малое Магеллановы Облака, которые можно обнаружить невооруженным глазом как чуть заметные туманные пятна на небосводе, напоминают по своему строению нашу звездную систему. Наблюдения астрономов позволяют утверждать существование сотен миллионов галактик. Обнаружены и такие, которые едва заметны на фотографиях, полученных при очень продолжительных экспозициях с помощью сильнейших телескопов.Так, например, удается получать при многочасовых экспозициях снимки звезд 23-й звездной величины².

¹ В 1926 г. американский ученый Хаббл (1889-1953), фотографируя с помощью самого сильного в то время телескопа (рефлектор с диаметром зеркала 250 см) слабо светящееся пятнышко в области созвездия Андромеды, открыл, что края этого пятнышка распадаются на отдельные точки — звезды. Это было одно из крупнейших открытий астрономии нового времени. Началась эра внегалактической астрономии. В 1944 г. астроном Бааде «разложил» на звезды центральные части нескольких внегалактических систем.

² Звездная величина — мера измерения, характеризующая блеск звезды или другого небесного тела. Самые яркие звезды относятся к первой величине, а самые слабые, еще видимые человеческим глазом, — к шестой. Звезда каждой следующей величины в 2,5 раза слабее по яркости звезды предыдущей величины. Значит, звезды 6-й величины в 2,55 раз, т. е. в 100 раз, слабее по блеску звезд первой. Звезды 23-й величины в миллионы раз слабее звезд шестой, находящихся на пределе видимости простым глазом.

Освещенность, создаваемая при этом, примерно такая же, какую может дать на Земле стосвечовая лампа, расположенная от нас на расстоянии Луны (примерно 400 тыс. км).

Радиотелескопы позволили обнаружить галактики, свет от которых идет до нас около 20 млрд. лет. Это значит, что мы наблюдаем их такими, какими они были задолго до появления на Земле человека.

В 1953 г. французский астроном Вокулер привел доказательства существования сложной системы галактик — Метагалактики — с размерами порядка десятка миллиардов световых лет, в которую входит и наша Галактика. С помощью могущественных экспериментальных средств ученые в наши дни изучают явления в огромном диапазоне. В самом деле: радиоастрономия исследует объекты, отдаленные от нас на 10²⁸см, т. е. на десятки биллионов световых лет, а физика элементарных частиц проникает в вещество примерно до радиуса ядра — 10^-13 см. Таким образом, диапазон экспериментов достиг уже 10⁴¹.

Рис. 1. Наша Галактика и место расположения в ней Солнечной системы

Рис. 2. Невидимые планеты, вращаясь вокруг звезды, вызывают возмущения ее движения и заставляют звезду описывать вытянутую спираль

Границы Метагалактики еще не наблюдались. Они лежат пока еще вне возможностей современных астрономических инструментов.

Солнечная система находится у края нашей Галактики (см. рис. 1).

В окрестностях Солнца среднее расстояние между звездами близко к 6 световым годам, оно в несколько десятков миллионов раз больше, чем средние размеры самих звезд.

«Принимая солнечную систему как среднее пространство, приходящееся в Млечном пути на одну звезду, скажем, что Земля теряется в нем как капля воды в океанах»¹, — писал К. Э. Циолковский. Интересно отметить, что среди звезд, бесспорно принадлежащих к нашему Млечному пути, есть и такие, которые двигаются со столь большой скоростью, что не могут вращаться вокруг центра Галактики. Вероятно, они — пришельцы из космоса, двигающиеся через пространство нашей и других галактик, встречающихся на их пути. Звезды, как и наше Солнце, представляют собой раскаленные газовые шары, состоящие из тех же элементов, что и Земля. По массам они не отличаются особым разнообразием. Есть звезды, в 5-10 раз уступающие по массе Солнцу и в несколько десятков раз большие, чем оно. Таким образом, Солнце по массе самая рядовая звезда.

¹ К. Э. Циолковский. Грезы о земле и небе. М., Изд-во АН СССР, 1959.

Таблица 1

В 1938 г. шведский астроном Хольмберг, изучая снимки смещений ближайших к нам звезд, обнаружил, чтс у многих из них наблюдаются волнообразные смещения вызванные притяжением невидимых несветящихся спутников — планет, вращающихся относительно этих звезд (рис. 2). Он рассчитал, что невидимый спутник самой близкой нашей соседки Проксима Центавра (т. е. Ближайшей Центавры) в 12 тыс. раз менее яркой, чем Солнце имеет массу, сравнимую с массой Юпитера (примерно 2 раза большую). Советский астроном А. Н. Дейч доказал, что одна из близких к нам звезд 61 Лебедя¹ имеет планеты, общая масса которых примерно в 50 раз меньше солнечной. Если же принять, что у этой звезды один спутник, то он должен двигаться на расстоянии около 450 млн. км от нее, совершая один оборот вокруг звезды за 25 лет.

¹ Обозначения звезд принимаются по звездному каталогу, составленному французским астрономом Лаландом (1732-1807), который определил положение свыше 47 тыс. звезд.

Чтобы наблюдать волнообразные смещения звезд на астрономических расстояниях, нужны гигантские усилия специалистов.

Тщательное изучение 240 ближайших к нам звезд позволило выявить, что около 60 из них обнаруживают периодические колебания, подобные колебаниям 61 Лебедя. Немецкий астроном Шлезингер сумел рассчитать смещения около 6 тыс. ближайших к нам звезд, как бы измеряя толщину волоса с расстояния в 2,5 км.

В табл. 1 показаны ближайшие к Земле звезды и приведены некоторые данные об их невидимых спутниках.

Отметим, что в каждом случае, когда по колебаниям в положении звезды замечают о наличии у нее темного спутника, это еще не означает, что у звезды один спутник. Возможно, что на самом деле она является центром целой планетной системы. Как отметил Б. В. Кукаркин, если в системе 61 Лебедя имеется две планеты размером с Юпитер и Сатурн, то их совместное воздействие дало бы тот же эффект, что и воздействие одной более массивной планеты. О наличии планет у многих звезд свидетельствует отличающая эти звезды сравнительно малая скорость вращения. По-видимому, как и в Солнечной системе, на долю окружающих их планет «досталась» значительная часть момента количества движения системы.

Итак, в нашей Галактике есть множество планет и на некоторых из них, вероятно, есть жизнь.

Жизнь во Вселенной

Часто беседа «Есть ли жизнь на Марсе?» представляется в гуще будничных дел как образец неактуальности, достойный осмеяния. С таких позиций вопрос о том, есть ли жизнь во Вселенной, кроме жизни на Земле, представляется в буквальном смысле беспочвенным и еще более неактуальным. Но это, конечно, уже не так. Итоги дискуссии о наличии и формах жизни на Марсе будут в недалеком будущем подведены астронавтами «на месте». А вот то, как отвечает человек на вопрос о распространенности жизни во Вселенной, позволяет почти безошибочно судить, на чьей стороне он стоит — на стороне подлинной науки, отрицающей исключительность нашей Земли и жизни на ней, или на стороне религии, которая безосновательно утверждает, что наша планета уникальна, либо, отступая перед научными фактами, говорит о некоей «жизненной силе», которая проявляется во всей Вселенной.

Вопрос о жизни во Вселенной имеет теперь и непосредственное практическое значение. Наступила межпланетная эра. Недалеко то время, когда специалисты будут проникать в сложнейшие вопросы мироздания, не только наблюдая с Земли другие планеты, но и совершая путешествия к ним. Поэтому вопрос о существовании не только жизни, но и мыслящей материи во Вселенной выдвигается ныне как одно из обоснований целесообразности межзвездных полетов. Он приобретает непосредственное практическое значение и для всех тех, кто свои знания, время и силы отдает или будет отдавать решению проблем, связанных с созданием космических кораблей.

В наше время, когда человечество реализует полеты в космос, этот вопрос стал столь же актуальным, как, например, небесная механика, считавшаяся ранее сугубо отвлеченной, абстрактной ветвью астрономии и становящаяся теперь основой астроплавания. Ее должны будут глубоко и всесторонне осваивать капитаны и штурманы космических кораблей, как прежде географические карты изучались капитанами и штурманами морских судов.

Мы уже говорили о доказанной множественности планет. Но это значит, что сотни миллионов звезд нашей Галактики сопровождаются планетами, что жизнь — закономерная форма развития материи во Вселенной, что в ту самую минуту, когда мы читаем эти строки, где-то за пределами Земли — во Вселенной существует не только жизнь, но и мыслящие существа.

«Жизнь — это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь,что приводит к разложению белка»¹, — писал Энгельс. Марксистская философия утверждает, что жизнь неизбежно должна возникать и существовать везде, где есть для этого необходимые условия. Что же это за условия? Жизнь может возникнуть на таком небесном теле, где существуют химические элементы, из которых состоят белковые тела, при условии, что эти же элементы не образовали химических соединений, убивающих белки². Необходима атмосфера, а также умеренный интервал температур, чтобы вода, основа внутренней среды, в которой протекает обмен веществ, находилась в жидком состоянии, а значит — ограниченное давление. Так как жизнь, по всей вероятности, зарождается в воде, увеличенная сила тяжести (размер планеты) не может служить препятствием ее возникновению. Активная жизнь может, по-видимому, развиваться на планете, если температура на ее поверхности не сильно отклоняется от среднего значения (например, лежит в интервале примерно от -30 до +70° С). Поэтому такая планета должна иметь почти круговую орбиту вокруг обогревающей ее звезды. Это лишь самые главные условия.

¹ Ф. Энгельс. Диалектика природы. Госполитиздат, 1955.

² Основа живого органического вещества на Земле — белки и нуклеиновые кислоты. Их «скелет» построен из углеродных атомов, обладающих замечательной способностью соединяться в длинные, прямые, кольцевые и разветвленные цепочки, из которых могут складываться бесчисленные количества соединений. Источник энергии, поддерживающий жизнь на Земле, — медленное окисление — горение органических соединений в живом организме.

Разумеется, что, если условия на другой планете близки к земным, жизнь и там возникнет на основе белковых соединений. Однако, если условия резко отличаются от земных, жизнь должна резко отличаться по своим формам и проявлениям от тех, которые господствуют на нашей планете. Так, в последние годы специалисты, и в частности доктор химических наук Е. Д. Каверзнева, многократно обращались к обсуждению гипотетического предположения о возможности развития жизни также и на основе соединений кремния. Из его окиси, как показали новейшие исследования, удается построить прочные молекулы в виде длинных цепочек, устойчивые к высоким температурам. Кремний — этот ближайший сосед углерода в таблице Д. И. Менделеева, частично удовлетворяет требованиям, обязательным для образования высокомолекулярных соединений и, быть может, также способен стать «скелетом» живого вещества. Однако, энергия, необходимая для «кремниевой жизни», не может быть получена привычным для нас путем, так как соединения кремния не окисляются. Поэтому лишь прямо противоположная реакция — реакция восстановления в своеобразной атмосфере некоторых планет может питать энергией эту форму жизни.

Такова еще одна из форм бесконечно разнообразной жизни, которая, как можно предполагать, способна развиваться в бесконечно разнообразных условиях Вселенной.

Можно с достаточным основанием предполагать, что огромное большинство планет, подобно планетам Солнечной системы, движется вокруг своих солнц по орбитам, близким к круговым, в одном направлении и почти в одной плоскости.

Таким образом, в результате распределения планет на разных расстояниях от звезды может существовать кольцевой «коридор» с приемлемыми освещенностью, температурой и т. п., в пределах которого находятся некоторые из планет и где возможна зона жизни. Звезда такой системы должна быть «старой», устойчивой, каким стало Солнце миллиарды лет тому назад. А поскольку неустойчивые молодые звезды составляют лишь ничтожную долю всех звезд, то этому условию удовлетворяет огромное их количество. Однако не менее 80% всех звезд Галактики — двойные или кратные, т. е. представляют собой две или несколько звезд, вращающихся вокруг общего центра тяжести сравнительно близко одна от другой. Поскольку устойчивые планеты таких звезд должны двигаться по сложным траекториям то подходя к своим солнцам, то удаляясь от них в космос, постольку условия для возникновения и развития жизни на них весьма неблагоприятны.

Очевидно, что одновременное сочетание всех условий, при которых способна возникнуть живая материя, может встретиться очень редко. А. И. Опарин и В. Г. Фесенков, пользуясь методами математической логики, показали, что вероятность наличия жизни в системах звезд, входящих в Галактику, — около одной стотысячной¹ или одной миллионной, т. е. лишь на миллион звездных миров можно рассчитывать встретить одну планету, на которой есть жизнь. Приняв это предположение, мы все же получим, что только в нашей Галактике, по самым скромным подсчетам, должно быть более ста тысяч обитаемых планет.

¹ Некоторые специалисты считают, что вероятность наличия жизни в системах звезд, входящих в Галактику, составляет даже одну десятитысячную.

Итак, несомненно, что среди миллиардов солнц нашей Галактики многие окружены планетами, населенными живыми существами. Но, раз возникнув, жизнь развивается и приспосабливается к новым условиям. Она закономерно развивается, как писал Энгельс, до своей высшей формы, до мыслящей материи. Таким образом, можно считать,что только в нашей Галактике есть множество планет, на которых, вероятно, обитают наши братья по разуму. А ведь галактик, подобных нашей, уже известны миллионы.

Принципиально новый этап взаимоотношений организма и среды начинается с возникновением разумных существ, человека, который активно влияет на окружающий мир, изменяет окружающую его среду, делает ее пригодной для своего обитания. И если на какой-нибудь из планет условия жизни окажутся неудовлетворительными, он постарается изменить их.

Опираясь на энергетику будущего, по всей вероятности, окажется возможным сделать то, что хотя и не противоречит законам природы, но сейчас совершенно неосуществимо. Речь идет о переконструировании нашей, а затем и других планетных систем с передвижением планет на такие орбиты, которые наиболее благоприятны для их населения. «...Лучшая часть человечества, по всей вероятности, никогда не погибнет, но будет переселяться от солнца к солнцу, по мере их погасания. Через многие дециллионы лет мы, может быть, будем жить у солнца, которое еще теперь не возгорелось, а существует лишь в зачатке. Итак, нет конца жизни, конца разуму и совершенствованию человечества. Прогресс его вечен»¹. И хотя сейчас Человек Земли лишь приступил к научно-техническому подвигу — завоеванию космического пространства, ничто не помешает ему стать господином Вселенной.

¹К. Э. Циолковский. Исследования мировых пространств реактивными приборами. Собр. соч., т. II, стр. 139. М., Изд-во АН СССР, 1954.