THE SPACEWAY

Вопрос о существовании разумной жизни за пределами Земли остается одной из величайших загадок для современной науки. Сегодня, когда современные космические телескопы регулярно открывают новые экзопланеты, а наши представления о масштабах Вселенной постоянно расширяются, поиск внеземных цивилизаций перешел из области фантастики в сферу серьезных научных исследований.

В основу этой статьи легли размышления профессора Джонти Хорнера из Центра астрофизики Университета Южного Квинсленда.

По мнению ученого, существование разумной жизни во Вселенной не вызывает сомнений. Однако главная проблема заключается в том, достаточно ли близко находятся другие цивилизации, чтобы человечество могло их обнаружить и, возможно, даже вступить с ними в контакт.

Масштабы космоса

Космическое пространство невероятно велико. За последние несколько десятилетий астрономы доказали, что планетные системы — это не редкость, а правило: практически у каждой звезды есть планеты. Наша галактика Млечный Путь насчитывает около 400 миллиардов звезд. Если предположить, что на орбите каждой из них находится в среднем по пять планет, то только в нашей Галактике существует два триллиона планет. При этом современная наука установила поразительный факт: в наблюдаемой Вселенной галактик больше, чем планет в Млечном Пути.

При таком колоссальном разнообразии миров представляется практически невозможным, что Земля — единственная планета, на которой возникла жизнь, включая разумную и технологически развитую. Однако обнаружить внеземные цивилизации будет невероятно сложно.

Вероятность обнаружения

Хорнер предлагает рассмотреть следующий сценарий: допустим, только у одной из миллиарда звезд есть планета, на которой могла развиться технологически продвинутая цивилизация, способная заявить о своем существовании во всеуслышание. В таком случае, в Млечном Пути будет около 400 звезд с развитой жизнью. Но наша Галактика настолько огромна — 100 000 световых лет в диаметре — что среднее расстояние между такими звездами составит порядка 10 000 световых лет.

При современном уровне развития технологий такие расстояния делают обнаружение инопланетных сигналов практически невозможным, если только они не обладают мощностью, значительно превосходящей возможности земных передатчиков. Даже если предположить, что некая цивилизация неосознанно распространяет радиоволны по всем направлениям, как это делает человечество, шансы зафиксировать такой сигнал крайне малы.

Таким образом, хотя существование внеземных цивилизаций представляется вполне вероятным с научной точки зрения, поиск доказательств их существования остается одной из сложнейших задач современной астрономии. Возможно, для ее решения потребуются принципиально новые технологии и методы наблюдения, разработка которых станет делом будущих поколений исследователей.

Читайте также:

• Если мы обнаружим инопланетян, то стоит ли нам связываться с ними?

• Что, согласно уставу ООН, делать тому, кто найдет инопланетян?

• Разумные инопланетяне могли посещать Солнечную систему за миллионы лет до появления первых людей.

2 марта 1972 года и 6 апреля 1973 состоялись запуски космических аппаратов NASA "Пионер-10" и "Пионер-11" соответственно. Эти зонды стали первыми в истории аппаратами, которые не только преодолели пояс астероидов, но и посетили планеты-гиганты нашей Солнечной системы — Юпитер и Сатурн.

Организуя столь сложную миссию, NASA, конечно, рассматривало вероятность того, что что-то пойдет не по плану. Но то, что случилось с "Пионером-10" и "Пионером-11" стало странной и очень интригующей загадкой.

На расстоянии около 20 астрономических единиц (а.е.) от Солнца (одна а.е. равна среднему расстоянию между Землей и Солнцем — примерно 150 миллионов километров) с зондами начало происходить нечто странное — они демонстрировали необъяснимое торможение, словно что-то тянуло их назад к звезде.

И хотя "Пионеры" уверенно продолжали свой путь к границам Солнечной системы, игнорировать загадочную силу, которая как будто тянула их обратно к нашему светилу, было невозможно. Совпадение расстояния, на котором начала проявляться аномалия у обоих аппаратов, заставило физиков предположить, что, возможно, с нашим пониманием гравитации что-то не так.

Согласно закону обратных квадратов Ньютона, сила притяжения между телами пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Проще говоря, чем дальше объект удаляется от Солнца, тем слабее должно быть его гравитационное влияние. Однако данные с "Пионеров" словно противоречили этому фундаментальному закону физики.

Некоторые ученые начали рассматривать возможность того, что странное поведение "Пионеров" указывает на необходимость пересмотра существующих физических теорий. Однако тот факт, что последующие космические аппараты не сталкивались с подобной аномалией, намекал на то, что разгадку стоит искать в другом направлении.

Спустя десятилетия команда исследователей, восстановив и проанализировав данные допплерографии и телеметрии, нашла гораздо более прозаичное объяснение. Причина крылась в особенностях конструкции самих аппаратов.

"Пионеры" были стабилизированы вращением*, их большие антенны всегда указывали на Землю. РИТЭГи (радиоизотопные термоэлектрические генераторы) — источники питания аппаратов — излучали тепло на заднюю сторону антенн. Антенны отражали и переизлучали это тепло в направлении движения корабля. Кроме того, нагретый приборный отсек располагался в передней части аппарата, что приводило к еще большему излучению тепла в том же направлении.

*Стабилизация вращением — это метод, который используется для поддержания ориентации космических аппаратов в пространстве без использования активных систем управления ориентацией, таких как двигатели или маховики.

Создаваемое фотонами давление (тот же принцип, что используется в солнечных парусах) действовало против движения, вызывая крошечное, но измеримое торможение — ту самую "аномалию Пионеров".

Стоит отметить, что аномальное торможение зондов на самом деле началось гораздо раньше и нарастало постепенно по мере их удаления от Солнца. На расстоянии около 20 а.е. эффект стал достаточно заметным, чтобы его уверенно зафиксировали приборы.

История "аномалии Пионеров" служит прекрасным примером того, как важны тщательный анализ данных и проверка всех возможных объяснений, прежде чем делать выводы о необходимости пересмотра фундаментальных законов физики. Восстановление и детальное изучение данных позволило разгадать эту космическую загадку, еще раз подтвердив надежность существующих физических теорий.

P.S. Зонды продолжают свое путешествие к границам Солнечной системы. "Пионер-10" находится на расстоянии около 20 миллиардов километров от Земли и движется в направлении звезды Альдебаран, удаленной примерно на 65 световых лет от нас. Последний слабый сигнал от "Пионера-10" был получен 23 января 2003 года. С тех пор связь с ним потеряна, скорее всего, из-за истощения энергии радиоизотопного генератора.

"Пионер-11" сейчас находится на расстоянии около 16 миллиардов километров от Земли и летит в направлении созвездия Щита. Последний раз с ним удалось связаться 30 сентября 1995 года. Официально "Пионер-11" функционально "умер" из-за недостатка энергии, но, как и его "брат", зонд продолжает путешествие.

Читайте также:

• Загадка слабого молодого Солнца: почему ранняя Земля не замерзла?

• Астрономы обнаружили, что «замаскированных» черных дыр намного больше, чем считалось ранее.

• Астрономы ожидают уникфальную вспышку новой T Северной Короны.

Позитроний — самый легкий "атом" во Вселенной. В отличие от обычных атомов, он состоит не из ядра и электронов, а представляет собой связанную пару электрона и его античастицы — позитрона.

Это невероятно короткоживущая система: просуществовав всего 142 наносекунды, электрон и позитрон аннигилируют, превращаясь во вспышку гамма-излучения. Но за это мгновение позитроний ведет себя как настоящий атом — может поглощать и испускать фотоны, переходить между энергетическими уровнями и даже образовывать "молекулы" с другими атомами.

В 1951 году физик Мартин Дойч впервые экспериментально обнаружил позитроний, изучая излучение радиоактивного изотопа натрия-22. Измеряя спектр гамма-излучения, он заметил характерные линии, которые могли появиться только при аннигиляции связанной пары электрон-позитрон.

Сегодня физики используют позитроний как уникальную лабораторию для изучения квантовой электродинамики и поиска "новой физики" за пределами Стандартной модели.

Сегодня сутки на Земле, смена которых обеспечивается оборотом планеты вокруг своей оси, длятся 24 часа (23 часа 56 минут и 4 секунды, если быть точнее). Но так было не всегда. В ходе уникальных исследований ученые выяснили: в далеком прошлом продолжительность суток на нашей планете была короче современных почти на четверть.

Окаменевшие часы

Роль удивительных хранителей времени досталась... кораллам. При росте эти морские животные формируют известковый скелет, в котором образуются тончайшие годовые кольца, похожие на кольца деревьев. Но самое интересное, что в скелете кораллов образуются не только годовые, но и суточные кольца роста. В современных кораллах за год образуется 365 суточных колец, но когда ученые исследовали ископаемые кораллы возрастом около 400 миллионов лет, они обнаружили нечто поразительное — за один годовой цикл формировалось в среднем 390 суточных колец! Это открытие стало первым прямым доказательством того, что в древности сутки на Земле были короче. Но кораллы оказались не единственными свидетелями изменения скорости вращения нашей планеты.

Лунный дирижер времени

Ключевую роль в истории земных суток сыграла Луна. Гравитационное притяжение нашего спутника вызывает приливы и отливы на Земле. Это постоянное движение водных масс создает приливное трение, которое постепенно замедляет вращение планеты. В результате такого взаимодействия Луна получает дополнительный импульс и медленно удаляется от Земли примерно на 3,8 сантиметра в год.

И именно благодаря этому древнему танцу Земли и Луны ученые получили еще одно удивительное свидетельство изменения продолжительности земных суток. На дне древних морей* сохранились уникальные слоистые отложения. Ритмичное чередование приливов и отливов создавало в осадочных породах последовательные слои — своеобразные отметки времени в каменной летописи Земли. Изучая количество приливных слоев в годовых отложениях и зная законы небесной механики, ученые смогли определить, как менялась продолжительность суток на разных этапах истории нашей планеты.

*Речь идет о морях, существовавших на Земле сотни миллионов лет назад, когда материки имели совсем другие очертания, а в водах только начинала зарождаться сложная жизнь.

Молекулярные часы в горных породах

В 2019 году ученые обнаружили, что приливные силы вызывают тончайшие изменения в структуре некоторых минералов. Эти едва уловимые перестройки на молекулярном уровне сохраняются в кристаллах как своеобразные "отпечатки времени", которые можно расшифровать с помощью современных технологий. Такой метод не только подтвердил результаты предыдущих исследований, но и позволил получить более точные данные о продолжительности суток в различные геологические эпохи.

Что показали исследования?

Благодаря этим разнообразным методам исследований ученые установили, что:

• 1,4 миллиарда лет назад земные сутки длились всего около 18 часов;

• 620 миллионов лет назад сутки длились примерно 21,9 часа;

• 400 миллионов лет назад сутки длились около 22,7 часа;

• 70 миллионов лет назад, во времена динозавров, продолжительность суток составляла уже примерно 23,5 часа.

Взгляд в прошлое и будущее

Анализ изменений продолжительности суток позволил ученым не только реконструировать историю Земли, но и лучше понять множество важных процессов: от эволюции климата до формирования магнитного поля. Эти исследования показывают, насколько тесно связаны все компоненты нашей планеты — от движения небесных тел до микроскопических изменений в кристаллах минералов.

Более того, даже сейчас, в наши дни, процесс замедления вращения Земли продолжается. Каждое столетие продолжительность суток увеличивается примерно на 1,8 миллисекунды. И хотя это изменение настолько мало, что мы его не замечаем в повседневной жизни, сверхточные атомные часы способны уловить этот неумолимый ритм трансформации нашей планеты.

Земля — это динамическая система, находящаяся в постоянном развитии. Каждое мгновение в недрах планеты, в океанах и атмосфере происходят сложнейшие процессы, меняющие облик нашего мира. И чем глубже мы погружаемся в изучение прошлого Земли, тем яснее осознаем, насколько удивителен и хрупок этот голубой шар, который мы называем своим домом.

Читайте также:

• Почему самые распространенные элементы Вселенной так редки на Земле?

• Самые старые кристаллы в мире поведали о дождях и океанах на ранней Земле.

• Почему на Земле тепло, а в космосе холодно?

В 1645 году голландский астроном и картограф Михаэль Флоран ван Лангрен ввел обычай давать лунным кратерам названия в честь королей и других выдающихся людей. Естественно, составляя карту земного спутника, астроном уделил пристальное внимание первым, чтобы как следует выслужиться.

Шесть лет спустя итальянский астроном и теолог Джованни Баттиста Риччоли решил отказаться от обычая Флорана ван Лангрена и составил свою лунную карту, в которой использовал исключительно имена великих астрономов. Этот подход дошел до наших дней, был дополнен и в итоге превратился в руководство для Международного астрономического союза (МАС).

Сегодня МАС дает названия лунным кратерам в честь ушедших из мира живых ученых, исследователей, художников, американских астронавтов и советских космонавтов.

20 августа 1977 года был запущен космический аппарат NASA «Вояджер-2», а 5 сентября того же года стартовал его близнец — «Вояджер-1». Изначально их главной целью было изучение планет-гигантов Солнечной системы, и с этой задачей они справились блестяще, совершив настоящую революцию в планетологии.

Сегодня оба "Вояджера" продолжают свой путь к границам нашей звездной системы. В момент написания статьи "Вояджер-1" находится на расстоянии более 24,9 миллиарда километров от Земли, а "Вояджер-2" от нашей планеты отделяют более 20,9 миллиарда километров. Для сравнения: среднее расстояние между Землей и Плутоном составляет 5,9 миллиарда километров.

Вечный путь в бесконечность

Примерно через 30 000 лет оба аппарата окончательно покинут Солнечную систему, выйдя за пределы гелиосферы, где влияние солнечного ветра и магнитного поля нашей звезды станет пренебрежимо малым. И после этого начнется бесконечное путешествие "Вояджеров" по Млечному Пути.

В условиях космического вакуума эти аппараты не подвержены коррозии, механическому износу или разрушению от воздействия атмосферы и погодных условий. Вероятность их столкновения с каким-либо объектом ничтожно мала – менее 0,0000001%, что объясняется фактом доминирования пустоты в межзвездном пространстве.

По расчетам ученых, "Вояджеры" могут путешествовать столько же, сколько будет существовать наша Галактика. Это означает, что эти рукотворные зонды, вероятно, переживут не только своих создателей, но и саму Землю, которой примерно через пять миллиардов лет предстоит встреча с расширяющейся оболочкой умирающего Солнца.

Путь к звездам

До 2030 года оба аппарата окончательно израсходуют энергию своих радиоизотопных генераторов и замолчат навсегда. Но даже после этого они продолжат свой путь через космос как безмолвные послы человечества.

На борту каждого "Вояджера" находится золотая пластинка — своеобразное послание внеземным цивилизациям. На них записаны звуки Земли (шум ветра, пение птиц, китовые песни и многое другое), приветствия на 55 языках мира, музыка разных народов и изображения, рассказывающие о жизни на нашей планете, ее природе и достижениях человечества. Защищенные от космической радиации, эти золотые пластинки способны сохранить послание земной цивилизации на протяжении миллиардов лет.

"Вояджер-1" движется в направлении звезды Глизе 445 и достигнет ее окрестностей примерно через 40 000 лет, пролетев на расстоянии около 1,6 световых лет от красного карлика. "Вояджер-2" не направляется к какой-то конкретной звезде, но в будущем его путь пересечется с некоторыми светилами. Примерно через 42 000 лет он пройдет на расстоянии 1,7 световых лет от звезды Росс 248, а через 296 000 лет окажется на расстоянии 4,3 световых лет от Сириуса — самой яркой звезды земного неба.

Эти два космических путешественника символизируют лучшее в человечестве — нашу способность мечтать, исследовать и создавать. Даже если так случится, что однажды наша цивилизация исчезнет, "Вояджеры" будут продолжать нести сквозь звездную бесконечность память о тех, кто однажды поднял глаза к небу и решил сделать невозможное возможным.

Читайте также:

• Новые снимки Меркурия: что увидел BepiColombo после рискованного маневра.

• Нужны ли человечеству невероятно дорогие космические телескопы?

• Цилиндр Типлера: космическая карусель времени.

Потрясающий снимок одной из ближайших к нам галактик — Большого Магелланова Облака. Несмотря на статус "карликовая", эта галактика является весьма внушительной — в ней насчитывается около 30 миллиардов звезд.

Большое Магелланово Облако — верный спутник нашего Млечного Пути. Оно расположено на расстоянии "всего" 163 000 световых лет от нас. По космическим меркам это совсем рядом, буквально на пороге нашего галактического дома.

Но что делает этот снимок по-настоящему уникальным, так это то, что он был сделан не профессиональными астрономами, а любителями. Группа энтузиастов работала над этим проектом на протяжении нескольких месяцев в 2018-2019 годах. Общая длительность экспозиции составила целых 1 060 часов!

Результат их кропотливого труда — детальнейшее изображение, на котором можно рассмотреть многочисленные яркие молодые звезды, огромные облака светящегося газа и темные прожилки пыли. Это великолепное доказательство того, что настоящая страсть и упорство позволяют добиваться поразительных результатов даже в такой сложной области как астрономия.