Представьте себе объект, который был свидетелем рассвета мироздания, когда первые звезды только начинали зажигаться, "прорезая" своими лучами кромешную тьму. И это не какая-то очень далекая галактика, которую можно разглядеть только с помощью самых продвинутых космических телескопов, а древнейший звездный сгусток — из таких когда-то собирались галактики.
Речь идет о шаровом скоплении M 15 (NGC 7078), расположенном в Млечном Пути, на расстоянии около 36 000 световых лет от нас в направлении созвездия Пегаса. Данное скопление — космическая капсула времени, несущая в себе секреты юной Вселенной, которые до сих пор не дают покоя астрономам.
M 15 — одно из самых плотных и древних скоплений в нашем галактическом окружении. Его возраст составляет примерно 13 миллиардов лет. Для сравнения: возраст Вселенной — 13,8 миллиарда лет. В сферическом объеме скопления, имеющего средний диаметр 175 световых лет, сосредоточены сотни тысяч звезд (по некоторым оценкам, около миллиона). Столь чудовищная плотность приводит к частым взаимодействиям между светилами и создает уникальные условия для изучения звездной эволюции.
Одна из самых интригующих загадок M 15 скрывается в ядре скопления. Наблюдения за движением звезд в центральной области указывают на присутствие массивного, но при этом очень компактного объекта. Ведущая гипотеза гласит, что это черная дыра промежуточной массы — "недостающее звено" между черными дырами звездной массы и сверхмассивными монстрами в "сердцах" галактик. Если это подтвердится, то последующие исследования могут пролить свет на механизм формирования и роста сверхмассивных черных дыр.
Кроме того, в M 15 обнаружено уже девять пульсаров (быстро вращающихся нейтронных звезд-маяков) — для шарового скопления это очень много, и прямое следствие высокой частоты тесных гравитационных взаимодействий в плотном ядре, где часто формируются и "перетасовываются" двойные системы.
M 15 движется по крайне вытянутой (эллиптической) орбите вокруг центра Млечного Пути. Скопление периодически "ныряет" в плотный галактический диск, а затем уносится высоко в разреженное гало — сферическую область, где обитают древнейшие звездные популяции нашей Галактики. Каждое такое прохождение сквозь диск — испытание на прочность, способное вырывать звезды из внешних областей скопления приливными силами.
Химический состав скопления, бедный тяжелыми элементами ("металлами"), говорит о том, что оно сформировалось из первозданного газа ранней Вселенной. Изучая M 15, астрономы обретают возможность заглянуть в эпоху рождения первых звездных систем. Поэтому скопление является ценным объектом для наблюдений, в том числе для таких космических телескопов, как NASA/ESA "Хаббл" и NASA "Джеймс Уэбб".
NGC 6872 — самая большая известная спиральная галактика в наблюдаемой Вселенной, раскинувшаяся на 717 000 световых лет. Для сравнения: наш Млечный Путь имеет диаметр около 100 000 световых лет.
Эта галактика находится в созвездии Павлина на расстоянии примерно 212 миллионов световых лет от Земли. Ее гигантские размеры — результат гравитационного взаимодействия с соседней галактикой IC 4970 (сверху), которая растянула спиральные рукава NGC 6872, придав им нетипичную форму.
Поэтому, несмотря на колоссальные размеры, по массе NGC 6872 не выделяется на фоне крупных спиральных галактик вроде нашей. Большая часть ее "объема" приходится на чрезвычайно разреженные газовые потоки и области молодых звезд.
Изображение было получено 1 октября 2014 года наземным Очень большим телескопом (VLT), находящимся под управлением Европейской южной обсерватории (ESO).
Внеземная жизнь — если она существует — может не только выглядеть совершенно иначе, но и мыслить, и воспринимать реальность способами, принципиально непостижимыми для нас, бросающими вызов самому понятию "сознание".
Размышления об этой возможности часто выводят к панпсихизму — философской концепции, согласно которой сознание не "возникает" лишь тогда, когда мозг достигает определенного уровня сложности, а является фундаментальным свойством Вселенной, сопоставимым по статусу с такими физическими величинами, как масса или заряд.
Идея, уходящая корнями в античную философию, сегодня вновь привлекает внимание исследователей — во многом потому, что нейронауки по-прежнему не дают удовлетворительного ответа на вопрос о субъективном опыте. Отсюда и формулировка так называемой "трудной проблемы сознания": почему физические процессы в материи — все то, что происходит в мозге, — вообще порождают внутреннюю точку зрения, переживания и ощущение "Я".
Множество сценариев
Сам факт множества конкурирующих объяснений показывает, насколько неопределенной остается природа сознания.
Одна из версий предполагает, что сознание может "возникать" в любой достаточно сложной системе — биологической или небиологической, — даже если для человека его форма будет трудно узнаваемой или вовсе неуловимой.
Согласно другой точке зрения, сознание действительно может быть следствием усложнения мозга — но у людей и у гипотетических разумных инопланетян оно способно различаться настолько радикально, что, даже глядя в одну и ту же сторону, мы будем видеть разные картины. Наши способы интерпретации реальности могут оказаться столь несопоставимыми, что какое-либо взаимопонимание станет попросту невозможным.
Третья гипотеза допускает, что внеземной разум может иметь искусственное происхождение: он мог появиться благодаря прогрессивным предшественникам, которые не просто приняли роль моста между биологической и синтетической жизнью, но и сыграли ее блестяще. Тогда искусственное сознание могло бы принимать формы, совершенно не похожие на живые организмы: от независимых друг от друга единиц до распределенных "нетвердых" структур — своего рода модернизированной нервной системы планетарного масштаба. И в этом случае одним из немногих инструментов для контакта могла бы остаться математика — универсальный язык самой Вселенной.
Иногда в этот ряд добавляют и более спекулятивные идеи — телепатию и другие "пси"-феномены. В рамках стандартного физикализма сознание рассматривают как продукт физических процессов в мозге, поэтому любые "необычные" способы обмена информацией, не сводимые к известным каналам и механизмам, встречают максимальный скепсис. Панпсихизм же — по крайней мере на уровне допущения — оставляет таким сценариям больше теоретического пространства, хотя это само по себе не делает их истинными и не заменяет эмпирических доказательств. Но если во Вселенной действительно возможны формы разума, взаимодействующие через нечто вроде "телепатии", то контакт с ними для нас, вероятно, окажется принципиально недостижимым.
Скептическая позиция
Более осторожный подход предполагает, что сознание, вероятно, появилось не потому, что оно "вшито" в ткань реальности, а потому, что повышало шансы на выживание и улучшало принятие решений.
С этой точки зрения, для возникновения интеллекта, способного к устойчивой коммуникации, все равно потребуется организованный механизм обработки информации — мозг или его функциональный аналог. И даже если во Вселенной существует огромное число носителей сознания, обнаружить мы сможем лишь тех, кто оставляет считываемые для нас следы: строит радиотелескопы, создает техносигнатуры вроде радиопередач или возводит крупномасштабные структуры наподобие сферы Дайсона.
В конечном счете ключевым может оказаться не вопрос "одни ли мы во Вселенной", а то, располагаем ли мы концептуальными и технологическими средствами, чтобы распознавать и понимать формы сознания, радикально отличные от человеческого опыта. Представьте такой сценарий: мы годами получаем сигналы от внеземной цивилизации — но либо не умеем распознать в них "разумность", либо предпочитаем считать их "природным явлением", потому что так проще и спокойнее.
Когда инструменты марсохода NASA Curiosity, находящегося на Красной планете с 6 августа 2012 года, зафиксировали в разреженной атмосфере присутствие молекулярного кислорода (O2), это стало неожиданностью.
Сегодня известно, что на кислород приходится всего около 0,13–0,16% от объема марсианской атмосферы, состоящей на 95% из углекислого газа (CO2). Это ничтожно мало по земным меркам, но факт его присутствия заслуживает особого внимания.Итак, откуда на холодной и сухой планете, где нет ни растений, ни водорослей, ни каких-либо других организмов*, способных к фотосинтезу, взялся O2, запасы которого пополняются?*По сей день никаких убедительных доказательств существования жизни на Марсе нет. Поэтому исходим из этого факта.
Фотохимия атмосферы
Исследования показывают, что основным источником кислорода на Марсе являются фотохимические процессы, протекающие в верхних слоях атмосферы. Под действием ультрафиолетового излучения Солнца молекулы CO2 и небольшого количества водяного пара (H2O) распадаются, высвобождая атомы кислорода. Часть этих атомов ненадолго объединяется в молекулы O2, которые после череды фотохимических реакций снова оказываются связанными в составе CO2.Данная модель прекрасно объясняет присутствие кислорода в марсианской атмосфере. На этом можно было бы и закончить статью, но...
Загадочные сезонные колебания
В 2019 году Curiosity, продолжая свою работу в кратере Гейла, обнаружил, что колебания уровня кислорода в атмосфере демонстрируют более сильную сезонную зависимость, чем предсказывает фотохимическая модель. Так, в весенне-летний период уровень O2 возрастает почти на 30%, а осенью и зимой возвращается к исходным значениям.В попытках объяснить эту аномалию ученые выдвинули две гипотезы:
Роль марсианского грунта
Марсианский реголит насыщен перхлоратами — солями, содержащими кислород в связанном виде. Лабораторные эксперименты вкупе с моделированием показывают, что под воздействием радиации такие соединения могут разлагаться, высвобождая реакционноспособные кислородсодержащие продукты, включая молекулярный кислород.
Пока доподлинно неизвестно, может ли этот механизм полностью объяснить наблюдаемую сезонность, но на роль потенциального источника "дополнительного" кислорода он определенно подходит.
Подповерхностная вода и радиолиз
Вторая гипотеза связана с залежами подповерхностного льда и возможным наличием карманов с рассолами — локальных скоплений воды с очень высокой концентрацией растворенных солей, что позволяет ей оставаться жидкой даже при очень низких температурах.Учитывая, что Марс лишен надежной магнитосферы и плотной атмосферы, поверхности достигает большое количество космической радиации, которая, проникая в грунт, способна расщеплять молекулы воды — процесс, известный как радиолиз. В результате образуются кислородсодержащие соединения, способные вносить вклад в наблюдаемую сезонную изменчивость кислорода в атмосфере Марса.Однако прямых доказательств того, что именно этот процесс заметно влияет на сезонное содержание O2 в атмосфере Марса, пока нет.
Может быть, это жизнь?
Несмотря на то, что традиционно кислород считается одним из лучших биомаркеров, на Марсе его концентрации крайне малы, чтобы приписывать ему биологическое происхождение. То, что было зафиксировано, без проблем укладывается в "абиогенные рамки" — фотохимия, поверхностная и радиационная химия.
Поэтому интерес ученых вызывает не сам факт присутствия O2, а его необычное поведение. Понимание этого механизма позволит лучше понять химические процессы, происходящие на Красной планете сегодня. Следовательно, это поможет уточнить оценки того, насколько Марс вообще мог быть пригоден для жизни в прошлом.В конце концов, поиски возможных следов марсианской жизни должны начинаться с понимания того, располагала ли когда-нибудь планета-соседка условиями, подходящими для ее зарождения. И пока однозначного ответа нет.
NGC 346 — одна из самых активных "звездных колыбелей" в наших окрестностях: скопление молодых звезд подсвечивает и выдувает окружающий газ, формируя специфические нити, дуги и полости.
Эта самосветящаяся за счет ионизации собственного газа туманность, включающая рассеянное скопление, находится в Малом Магеллановом Облаке — карликовой галактике-спутнике Млечного Пути, на расстоянии около 200 000 световых лет от Земли.
На изображении хорошо виден "строительный мусор", оставшийся после вспышки звездообразования: пыль и газ, которые разогреваются, фрагментируются и расшвыриваются ударными волнами, уступая место новым светилам.
Изображение было получено космическим телескопом NASA "Джеймс Уэбб" в среднем инфракрасном диапазоне; релиз снимка — 10 октября 2023 года. Именно благодаря наблюдениям в инфракрасном диапазоне мы можем видеть множество звезд, недоступных для оптических инструментов из-за чрезвычайно плотных облаков пыли, блокирующих их свет.
В созвездии Киля, на расстоянии примерно 7 500 световых лет от Земли, находится система Эта Киля — одна из самых массивных и ярких звездных систем нашей Галактики. Масса главной звезды этой пары превышает массу Солнца более чем в 100 раз, а масса меньшего компаньона составляет около 50 масс Солнца. Светимость системы превосходит солнечную примерно в пять миллионов раз.
В 1840-х годах Эта Киля пережила так называемую "Великую вспышку" — мощнейший выброс вещества. Из-за этого система на короткое время стала второй по яркости звездой на ночном небе, уступая только Сириусу. В ходе извержения было выброшено столько газа и пыли, что этого хватило бы на формирование как минимум 20 солнечных систем. Сейчас продукты вспышки образуют характерную биполярную туманность Гомункул — два гигантских "пузыря" вещества, расходящихся в противоположных направлениях.
Этот звездный "чих" связан с тем, что доминирующим компонентом системы является сверхмассивная звезда на поздней стадии эволюции, пребывающая в режиме крайней неустойчивости. В любой момент она может завершить жизнь коллапсом ядра и взрывом сверхновой, а в одном из сценариев — даже гиперновой (например, если коллапс приведет к образованию черной дыры). Когда это произойдет, вспышка может быть настолько яркой, что ее можно будет заметить даже днем.
Изображение получено космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" в ультрафиолетовом диапазоне (камера WFC3); релиз — 1 июля 2019 года.
Это не просто газопылевое облако в космосе, а то, что осталось от звезды, которая когда-то была похожа на Солнце: на исходе жизни она сбросила внешние слои, обнажив свое раскаленное ядро, которое начало "дожигать" окружающий материал своим мощным излучением.
Обнаженное ядро, расположенное в центре туманности, представляет собой белый карлик — самый горячий из известных с температурой поверхности около 200 000 градусов Цельсия. Для сравнения: температура поверхности Солнца около 5 500 градусов.
Этот раскаленный остаток, чья светимость в 1 100 раз превосходит солнечную, и делает туманность видимой: ультрафиолетовое излучение ионизирует выброшенный газ, из-за чего он начинает светиться.
Форма NGC 2440 не похожа на аккуратный "пузырь". Туманность сложная, асимметричная, местами словно "рваная", встречаются узлы и неравномерные струи. Связано это с тем, что звезда сбросила свои оболочки не за один заход: выбросы происходили импульсами и каждый раз в разных направлениях — поэтому туманность выглядит хаотично.
Исследование таких объектов имеет огромную ценность для прогнозирования будущего Солнечной системы. Дело в том, что мы не можем проследить эволюцию одной и той же звезды от ее рождения до гибели — жизненный цикл занимает миллиарды лет. Но солнцеподобные звезды во Вселенной представлены на разных этапах жизни: где-то они только начали "разгораться", где-то пребывают в стабильном состоянии, где-то уже раздуваются в красные гиганты, а где-то, как здесь, завершили свой эволюционный путь и оставили после себя планетарную туманность с белым карликом.
И вот, объединяя такие "кадры", полученные из разных уголков Млечного Пути, мы фактически воссоздаем хронологию событий и понимаем, какое будущее ждет наше Солнце. Пока оно находится на главной последовательности, каждый миллиард лет его светимость будет увеличиваться примерно на 10%. Уже при таком росте Земля со временем станет непригодной для жизни*, хотя простейшие организмы, скрывающиеся глубоко под поверхностью, будут продолжать существовать еще несколько миллиардов лет.
*Эволюция Солнца приведет к сильному повышению температуры на Земле, испарению всех водоемов, включая Мировой океан, и последующему росту температуры из-за усиления парникового эффекта. Земля станет подобием Венеры.
Затем, когда запасы водорода в светиле начнут заканчиваться, ядро сожмется и разогреется еще сильнее, а внешние слои звезды начнут раздуваться — Солнце перейдет в фазу красного гиганта примерно через 5–6 миллиардов лет. Это приведет к поглощению Меркурия и Венеры, хотя Земля в физическом плане может уцелеть. Затем Солнце сбросит оставшиеся оболочки, а излучение со стороны ядра ионизирует выброшенный газ, заставив его ярко светиться. Примерно через 10–50 тысяч лет окружающее облако газа станет слишком разреженным и перестанет быть видимым. И тогда на месте Солнца останется лишь медленно остывающий белый карлик.
Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мой Telegram-канал — здесь каждые четыре часа выходит новый материал: https://t.me/thespaceway
Общая теория относительности, сформулированная Альбертом Эйнштейном в 1915 году, предсказывала существование объектов, способных искривлять геометрию пространства-времени настолько, что ничто, упавшее в эту область, не способно вырваться наружу.
Однако сам Эйнштейн скептически относился к этой идее, считая, что столь аномальные объекты просто не должны существовать в нашей реальности. Он называл их математическим курьезом, артефактом теории, но никак не физическими объектами.
В 1939 году он даже опубликовал статью, в которой пытался доказать, что "черные дыры" не могут сформироваться во Вселенной. Для Эйнштейна эти гипотетические объекты были слишком экстремальными, слишком... абсурдными.
Но Вселенная оказалась смелее физика. В 1964 году рентгеновский телескоп, направленный в сторону созвездия Лебедя, выявил крайне мощный источник излучения неизвестной природы. Нечто, удаленное примерно на 7 000 световых лет от нас, получило название Лебедь X-1 (Cyg X-1).
Через шесть лет астрономы установили, что имеют дело с двойной системой, где видимая голубая сверхгигантская переменная звезда вращается вокруг невидимого компактного, но очень массивного объекта. Масса этого объекта (примерно в 21,2 раза больше массы Солнца) оказалась слишком большой, а размер при этом слишком малым, чтобы его можно было классифицировать как какую-либо "нормальную" звезду или любой другой вероятный объект, кроме черной дыры.
К 1990 году накопленный объем данных позволил ученым заключить, что Cyg X-1 — черная дыра. Теория перестала быть абстракцией на бумаге и превратилась в наблюдаемую реальность. Эйнштейн был прав в уравнениях — но ошибался в скепсисе.
Туманность Кошачий Глаз (NGC 6543) — планетарная туманность в созвездии Дракона, удаленная примерно на 3 300 световых лет от нас. Эта туманность, сформировавшаяся в результате гибели звезды с массой около пяти солнечных масс, имеет одну из самых сложных структур среди подобных объектов.
NGC 6543 демонстрирует концентрические газовые оболочки, струи высокоскоростного газа, биполярные джеты и необычные ударные узлы. В центре туманности находится чрезвычайно горячая звезда типа Вольфа-Райе, имеющая температуру около 80 000 K и массу чуть больше одной солнечной массы (для сравнения: температура солнечной поверхности составляет 5 780 K или 5 506 °С). Мощные порывы ее звездного ветра, скорость которых достигает 1 900 километров в секунду, "выдули" внутреннюю полость туманности и сформировали видимую структуру через ударное взаимодействие с ранее выброшенным материалом.
Изображение было получено с помощью Северного оптического телескопа (англ. Nordic Optical Telescope), расположенного в обсерватории Роке де лос Мучачос на острове Пальма (Канарские острова, Испания).
Перед вами грандиозное скопление галактик в созвездии Волосы Вероники (скопление Комы) — один из самых плотных и массивных галактических "мегаполисов" в ближайшей Вселенной. Практически каждый объект на изображении ниже — отдельная галактика.
Скопление Комы — это тысячи галактик, каждая из которых по размеру сопоставима с нашим Млечным Путем и содержит миллиарды звезд. Межгалактическое пространство заполнено разреженным горячим газом и невидимой массой (темной материей), которая удерживает элементы этой системы в едином гравитационном поле.
Насколько далеко и насколько велико
Скопление Комы находится на расстоянии около 320 миллионов световых лет от Земли. Его размеры настолько велики, что от одного края до другого — не "несколько галактик", а более 20 миллионов световых лет. Для сравнения: диаметр Млечного Пути "всего" около 100 000 световых лет. Скопление Комы — одно из крупнейших и массивнейших скоплений галактик в ближайшей Вселенной.
Важно понимать, что вы смотрите не на "россыпь галактик", а на огромную систему, где каждый объект постоянно испытывает влияние соседей.
Центральная эволюция
Большинство галактик внутри скопления — эллиптические и линзовидные, тогда как в его внешних областях чаще встречаются спиральные, как наш Млечный Путь. Это различие объясняется влиянием среды: частые гравитационные взаимодействия, столкновения и слияния, происходящие преимущественно во внутренних регионах, со временем меняют структуру галактик.
Например, когда сливаются две спиральные галактики, то на выходе получается более массивная эллиптическая.
Горячий газ внутри скопления способен "выдувать" или "срывать" холодный газ из галактик, постепенно лишая их ключевого ресурса, необходимого для зарождения новых светил. Без тесного взаимодействия с соседями, часто приводящего к взаимным вспышкам звездообразования, такие галактики медленно "угасают".
В изоляции галактика может долго оставаться спиральной. Но в скоплении, несмотря на жесткие условия, ее эволюция идет быстрее, а значит, и шансы на "выживание" в океане мироздания становятся выше.
Интересно, что Млечный Путь — "угасающая" галактика, поскольку интенсивность звездообразования в ней постепенно снижается. Однако в далеком будущем возможное сближение с галактикой Андромеды может привести к "перезагрузке" — хотя само столкновение теперь не считается неизбежным.
Изображение скопления Комы было получено изнутри Млечного Пути, поэтому в кадр попали и звезды нашей Галактики, расположенные между Солнечной системой и наблюдаемым скоплением.
Давайте на минуту выключим скепсис и представим сценарий: где-то в Млечном Пути есть достаточно развитая, но при этом весьма агрессивная цивилизация, одержимая экспансией. Однажды ее астрономы находят нашу планету — крайне любопытный мир, расположенный в обитаемой зоне спокойной звезды. Кроме того, они довольно быстро смогут заподозрить, что на планете много воды, плотная атмосфера и, скорее всего, есть жизнь. Земля может показаться им "лакомым кусочком" — идеальным местом для колонизации.
Недолго думая, они запрыгивают в свои космолеты, замаскированные под кометы, и мчатся к нам на всех парах, совершая маневры то у одной, то у другой звезды. Как однажды предупреждал Стивен Хокинг, контакт с цивилизацией, которая намного выше нас по уровню развития, теоретически может стать для нас катастрофой...
Возможно ли предотвратить это?
30 марта 2016 года астрофизики Дэвид Киппинг и Алекс Тичи опубликовали исследование, в котором рассмотрели идею "сокрытия" Земли от тех, кто ищет планеты так же, как мы.
Логика простая: один из основных и самых доступных методов поиска экзопланет — транзитный. Когда планета проходит на фоне родительской звезды, для стороннего наблюдателя яркость звезды чуть-чуть падает. Именно по этой маленькой "просадке" можно понять, что у звезды есть планета, оценить ее размер, а по периоду транзитов — при известной массе звезды — прикинуть и расстояние до светила. Маленькая планета в обитаемой зоне вызывает особый интерес, поэтому при возможности на нее "нацеливают" телескопы, чтобы узнать больше.
И если инопланетные астрономы или их автоматизированные инструменты используют похожий метод (потому что он простой и эффективный), то во время наблюдений за Солнечной системой они однажды обнаружат Землю.
Киппинг и Тичи предлагают компенсировать эту просадку света лазерами. Идея следующая: в момент транзита направить лазерное излучение так, чтобы для внешнего наблюдателя спад яркости был сглажен — или вовсе исчез. Тогда гипотетические инопланетные астрономы могут не заметить "интересную" планету (по крайней мере, в рамках этого метода), а значит, и лететь к нам не будет смысла.
"Возможно, мы до сих пор не нашли других по той причине, что они раньше нас пришли к выводу: светиться лишний раз опасно — и предпочли спрятать свой мир", — рассуждал Киппинг.
Конечно, это не "щит от пришельцев" и не абсолютная невидимость. Такой трюк работает только против тех, кто:
Ищет экзопланеты транзитным методом;
Находится в нужной геометрии пространства (там, откуда транзит вообще виден).
Важно понимать, что это исследование — скорее мысленный эксперимент, чем инженерный план "на завтра". Такие работы полезны тем, что показывают: наши методы поиска можно не только эффективно применять, но и теоретически обходить. А значит, мы лучше понимаем их ограничения и можем придумывать новые подходы к поиску экзопланет и техносигнатур. И, конечно, это снова поднимает старый вопрос: стоит ли человечеству активно "афишировать" свое присутствие — или разумнее быть тише.
На Плутоне есть область, которую помнит каждый, кто хотя бы раз видел снимки этой карликовой планеты из пояса Койпера. Речь идет об Области Томбо, или Сердце Плутона — гигантской "сердцеподобной" области, протяженность которой составляет примерно 2 300 километров.
Западную часть этой области занимает Равнина Спутника (лат. Sputnik Planitia), представляющая собой ледяную равнину размером 1 400 на 1 200 километров. И именно эта равнина привлекает особое внимание.
Для сравнения: средний диаметр Плутона составляет 2 377 километров.
Анализ снимков
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" пролетел мимо системы Плутона, передав на Землю множество снимков, включая достаточно детализированные.
Внимание исследователей — как, пожалуй, и любого человека — тут же приковало "сердце". Взяв на вооружение все имеющиеся данные, они приступили к моделированию, чтобы объяснить, как вообще могла появиться столь необычная структура на задворках Солнечной системы. В первую очередь речь шла о Равнине Спутника — западной доле "сердца", резко контрастирующей на фоне остальной поверхности карликовой планеты.
В итоге было установлено: Равнина Спутника покрыта тонким слоем азотного льда, под которым расположена "плита" водяного льда толщиной от 40 до 80 километров, выполняющая роль природной теплоизоляции. Ниже нее может сохраняться подповерхностный океан, а его наличие влияет на напряжения в ледяной коре и на картину трещин на поверхности.
Моделирование показало, что соленость этого океана — около 8% от солености Мирового океана на Земле (то есть вода не "морская", а скорее слабосоленая).
Мощь моделирования
Фундаментом моделирования являются имеющиеся данные (константы), к которым добавляют предполагаемые явления и физические процессы (переменные и параметры), после чего модель проверяют: дает ли она картину, совпадающую с наблюдениями. Если результат отрицательный, то меняют переменные. Однако современные суперкомпьютеры позволяют рассматривать множество вариантов сразу, создавая тысячи, а то и миллионы моделей.
В моделировании подледного океана Плутона ключевым параметром стала его плотность, которая зависит от соли и температуры. Если бы океан был слишком "легким", то ледяная оболочка сверху вела бы себя иначе, и на поверхности было бы заметно больше разломов. Если бы он был слишком "тяжелым", наоборот, трещин оказалось бы меньше. Так, перебирая возможные диапазоны и сравнивая модели с наблюдаемыми изображениями, ученые смогли оценить соленость предполагаемого океана.
Важно понимать, что моделирование — это не полет фантазии, а методология, отточенная десятилетиями: она опирается на измерения, физику и статистику, а не на желание "подогнать" результат. Ценность и эффективность моделирования проще всего увидеть на Земле: ученые постоянно моделируют то, что напрямую не наблюдают (например, прогнозирование таяния ледников, риск паводков, распространение загрязнений или структуру пород при поиске полезных ископаемых), а затем проверяют выводы по независимым данным и реальным измерениям.
Рождение океана
Раньше, до встречи "Новых горизонтов" с Плутоном, концепции существования подповерхностного океана звучали как фантастика: тело маленькое, очень далеко от Солнца, строение не позволяет удерживать внутреннее тепло, да и внутреннего тепла там не осталось, так как карликовая планета давно остыла.
Сегодня же вероятность существования подповерхностного океана на Плутоне оценивается как "высокая". А появиться он мог в результате очень мощного древнего удара, который сформировал глубокую впадину и растопил огромное количество водяного льда. Соли, геология и окружающие условия привели не к полному промерзанию появившегося глобального водоема, а к формированию толстой коры над ним. Сегодня важную роль в поддержании жидкого состояния океана играет гравитационное взаимодействие с Хароном, крупнейшим спутником Плутона со средним диаметром 1 212 километров.
Что это меняет
Если под "сердцем" действительно есть океан, то Плутон перестает быть просто "замороженным камнем" на окраине Солнечной системы. При достаточной долговечности этого подповерхностного водоема карликовую планету можно рассматривать как потенциально обитаемый мир.
Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мой Telegram-канал — здесь каждые четыре часа выходит новый материал: https://t.me/thespaceway
Эта статья — адаптация и компиляция идей астрофизика Джонти Хорнера, основанная на его публичных выступлениях, статьях и комментариях о шансах найти внеземную жизнь. Повествование будет вестись от первого лица — так проще сохранить авторскую логику и интонацию.
На вопрос "есть ли инопланетяне?" я однозначно отвечу: да. Но правильно сформулированный вопрос должен звучать иначе: достаточно ли близко они находятся, чтобы мы вообще могли их заметить?
Космос чудовищно велик. И за последние десятилетия мы узнали важную вещь: планеты есть почти у каждой звезды. В одном только Млечном Пути порядка 400 миллиардов звезд. Если представить, что в среднем у каждой по несколько планет, то даже в пределах нашей Галактики набираются триллионы миров. А галактик во Вселенной так много, что по некоторым оценкам их число только в наблюдаемой Вселенной сопоставимо с тем, как много планет у нас дома, в Млечном Пути.
С таким масштабом трудно поверить, что Земля уникальна. Жизнь, включая разумную и даже технологическую, почти наверняка возникала где-то еще. Но у этой вдохновляющей истории есть неприятная для нас (ученых) часть: существовать и быть обнаруженными — разные вещи.
Представьте крайне осторожный сценарий. Пусть технологически развитая жизнь появляется лишь у одной звезды из миллиарда. И даже тогда в Млечном Пути набралось бы около 400 "технологических" звездных систем. Звучит обнадеживающе много, пока не вспомнишь размеры Галактики: примерно 100 000 световых лет в диаметре. При таком раскладе в среднем эти цивилизации окажутся на расстоянии порядка 10 000 световых лет друг от друга (это грубая оценка, но здесь порядок величины важнее точности).
А это почти приговор для поиска. На таких дистанциях "обычные" радиосигналы — вроде тех, что человечество неосознанно рассеивает в пространство, — слишком слабы. Поймать их можно лишь в том случае, если инопланетные передатчики намного мощнее всего, что умеем создавать мы, а еще если мы знаем, куда и когда именно нужно "смотреть".
Поэтому я и считаю, что внеземная жизнь (включая разумную), скорее всего, существует, но доказательства ее существования могут не появиться еще очень долго. Не потому, что мы одни во Вселенной, а потому, что космос устроен так, что даже соседей по Галактике проблематично "услышать".
Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мой Telegram-канал — здесь каждые четыре часа выходит новый материал: https://t.me/thespaceway
К концу XIX века интерес к Марсу резко возрос. Телескопы становились лучше, журналисты охотились за сенсациями, а фантастика шла рука об руку с наукой. И тогда все чаще звучал вопрос: есть ли на Красной планете разумная жизнь и можно ли с ней связаться?
В 1877 году итальянский астроном Джованни Скиапарелли, наблюдая Марс во время великого противостояния, зарисовал тонкие линии на поверхности и назвал их "canali" — "каналы" или "проливы".
Англоязычная пресса тут же интерпретировала это как намек на искусственные сооружения. Это настолько вдохновило американского астронома Персиваля Лоуэлла, что он построил собственную обсерваторию и годами наблюдал за Красной планетой, рисуя карты "каналов". Он убеждал публику, что "каналы" — неопровержимое доказательство того, что планета-соседка населена разумными существами, которые пытаются выжить в высыхающем мире с помощью гигантской системы ирригации.
Сегодня понятно, что это был результат смешения технологических ограничений с человеческой психикой: ничтожное (по современным меркам) разрешение телескопов, "дрожание" земной атмосферы, ожидания наблюдателя и "дорисовка" мозгом знакомых образов (парейдолия). Только во второй половине XX века мы узнали, что Марс — совершенно иной мир. И хотя на нем действительно есть грандиозные структуры, все они имеют природное происхождение.
Но тогда мысль об обитаемом Марсе была слишком красивой, чтобы ее отпускать. После "каналов" фантазия сорвалась с цепи: выходили статьи, где всерьез обсуждали, какими мелодиями марсиане могли бы приветствовать Землю и какие земные шедевры стоило бы отправить им в ответ. Параллельно укреплялась еще более смелая гипотеза: возможно, у других звезд тоже есть планеты и на них тоже живут разумные существа. Сейчас мы называем такие миры экзопланетами, но тогда это было почти чистой философией.
Радио как "связь с космосом"
На рубеже веков беспроводная связь перестала быть лабораторным фокусом и начала превращаться в масштабируемую технологию. И вместе с радиотелеграфией пришла простая и, в общем-то, неизбежная идея: если мы с такой легкостью "ловим" сигналы через океан, то почему бы не попытаться поймать их и через космическое пространство? Так начались первые любительские и полупрофессиональные попытки "услышать инопланетян" — иногда из научного любопытства, иногда ради славы.
Самым знаменитым участником этой истории был Никола Тесла.
В 1899 году Тесла построил экспериментальную станцию в Колорадо-Спрингс (США). Формально он занимался земными задачами: высоковольтными экспериментами, резонансом, беспроводной связью и передачей энергии на большие расстояния. Но его аппаратура была настолько чувствительной, что иногда ловила то, чему наука не находила объяснения.
В своих заметках и поздних рассказах Тесла описывал, что ему удавалось фиксировать странные повторяющиеся сигналы — ритмичные "пульсы", которые не походили на хаотические атмосферные помехи. Он рассматривал разные варианты и в какой-то момент даже начал всерьез допускать, что источник может находиться далеко за пределами Земли. В эпоху "каналов" лучшим кандидатом на отправителя "посланий", конечно же, стал Марс.
В конце 1900 года Американский Красный Крест обратился к известным людям с просьбой дать короткий прогноз о том, каким может быть величайшее достижение человечества в новом веке (и вообще "что впереди"). В этом списке был и Тесла, который отправил письмо с ответом, содержащим фразу в духе научной фантастики:
"Братья! У нас есть сообщение из другого мира, неизвестного и далекого. Оно гласит: один... два... три..."
Пресса подхватила это как сенсацию, и тема "Тесла общается с марсианами" пошла гулять по миру.
Важно понимать, что даже если Тесла и правда получал необычные повторяющиеся сигналы, это никак не доказывает, что они пришли с Марса и/или что они имели искусственное происхождение. Это говорит лишь о том, что радиосфера вокруг Земли сложнее, чем казалось в 1900 году. Тогда еще не было развитой радиофизики, наука не знала о всевозможных типах помех, о природных радиоисточниках и о том, насколько сильно атмосфера и грозовая активность забивают эфир.
Так что это было на самом деле?
Позднее появлялись гипотезы, что Тесла мог поймать природные радиоэмиссии планет-гигантов, прежде всего Юпитера. У Юпитера есть мощная магнитосфера, а его вулканический спутник Ио, проходя через нее, буквально "вмешивается" в радиошум. Таким образом, система Юпитер–Ио способна создавать регулярные радиосигнатуры, которые и могло фиксировать оборудование конца XIX века.
Можно ли сегодня доказать, что именно это слышал Тесла? Нет. Его приборы, условия приема и интерпретации слишком далеки от современных стандартов, а описание "один... два... три..." не дает никаких ценных сведений.
Однако природные радиоэмиссии, которые с XX века фиксируют уверенно и системно, являются куда более рациональным объяснением, чем радиовышка на Марсе.
Тесла не был ни обманщиком, ни контактером. Он — человек на границе эпох, который пытался изучать мир теми инструментами, что были в его распоряжении. И данные, которые он получал в ходе своих экспериментов, не имели строгой научной интерпретации.
Его ошибка была типичной для того времени — объяснять непонятное с помощью самой романтичной гипотезы. Но сам факт того, что он вообще поднял тему внеземных сообщений всерьез, превратил радио из исключительно земной технологии в символ будущего: связи с космическими аппаратами, бороздящими просторы Солнечной системы.
Главный источник энергии, как правило, один: сверхмассивная черная дыра, вокруг которой идет аккреция. Газ и пыль, падая к черной дыре, разогреваются в аккреционном диске и начинают излучать колоссальную энергию в широком диапазоне. У части активных ядер дополнительно возникают узкие релятивистские струи (джеты), направленные в противоположные стороны вдоль оси вращения.
По современным представлениям, сверхмассивные черные дыры есть в большинстве галактик, но активность включается не всегда: чтобы ядро стало "активным", ему нужен достаточно высокий приток вещества. Активные галактики и активные ядра делят на несколько наблюдательных классов: сейфертовские галактики, радиогалактики, квазары и блазары. Их различия во многом определяются двумя параметрами: реальной мощностью аккреции и под каким углом мы наблюдаем систему. Квазары выделяются экстремальной светимостью: в таких объектах ядро настолько яркое, что может "перебивать" свет всей галактики-хозяина.
Спутник Юпитера Ио — самое вулканически активное тело в Солнечной системе. Его вулканы выбрасывают серу и диоксид серы на высоту до 500 километров! Причина такой активности — приливные силы Юпитера, которые буквально "месят" недра Ио как тесто. Температура лавы достигает 2 000 °C — горячее земных вулканов. На поверхности нет воды, зато есть временные озера, заполненные расплавленной серой.
В 1979 году космический аппарат NASA "Вояджер-1" впервые сфотографировал извержение вулкана Пеле с выбросом на 300 километров. Ученые были шокированы, так как никто не ожидал найти действующие вулканы так далеко от Солнца, да еще на относительно небольшом небесном теле (средний диаметр Ио — 3 643 километра).
Сегодня на Ио идентифицировано более 400 вулканов. Этот желто-оранжевый мир постоянно обновляет свою поверхность со скоростью около сантиметра в год, погребая любые кратеры под новыми потоками лавы.
В 2006 году английский язык пополнился необычным глаголом — "to pluto" (в русском переводе — "оплутонить"). Американское диалектное общество (American Dialect Society) даже признало его "Словом года". Смысл простой: лишить статуса, обесценить то, что когда-то считалось важным и значимым.
Глагол, как вы уже могли догадаться, напрямую связан с одним из самых громких событий в современной астрономии — переклассификацией Плутона из полноценной планеты в карликовую планету.
Плутон был открыт 18 февраля 1930 года 24-летним американским астрономом Клайдом Томбо. В тот исторический период человечество мало что знало об устройстве Солнечной системы, поэтому новую находку почти сразу наградили статусом девятой планеты. И Плутон удерживал это звание более 76 лет — до августа 2006 года, пока на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (IAU) его официально не перевели в категорию карликовых планет.
Почему Плутон оплутонили?
Это немного странно, но до 2006 года термин "планета" был скорее историческим, чем строго научным. Уточнение потребовалось после обнаружения множества объектов в поясе Койпера (по соседству с Плутоном). Кульминацией стало открытие Эриды в 2005 году — объекта, который, исходя из полученных данных, казался даже крупнее Плутона.
Во избежание хаоса (Солнечная система могла пополниться десятками новых планет), IAU ввел четкое определение планеты. Объект, чтобы получить этот статус, должен соответствовать трем критериям:
Вращаться вокруг Солнца, но при этом не быть спутником. Плутон — соответствует.
Обладать достаточной массой, чтобы под действием гравитации принять почти сферическую форму (гидростатическое равновесие). Плутон — соответствует.
Очистить окрестности своей орбиты от других объектов сопоставимого размера (быть гравитационно доминирующим в своей зоне). Плутон — не соответствует.
Орбита Плутона пролегает через пояс Койпера, где тысячи массивных ледяных тел. Плутон — один из многих объектов такого рода, и он не доминирует в этой области.
Поэтому было решено, что объекты, не удовлетворяющие последнему критерию, отныне будут классифицироваться как карликовые планеты. Сейчас их официально пять: Церера, Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке. Кроме того, есть еще четыре объекта такого рода, которые рассматриваются астрономами как карликовые планеты, но пока не получили официального признания от IAU: Седна, Квавар, Орк и Гун-гун.
А еще в поясе Койпера есть не менее четырех десятков других ледяных объектов-кандидатов, масса и размеры которых продолжают уточняться. По предварительным данным, многие из них достаточно массивны, чтобы пополнить список карликовых планет. И нет сомнений, что с появлением новых мощных телескопов число известных карликовых планет будет только расти.
Решение вызвало (и вызывает до сих пор) бурную реакцию: от гнева и разочарования до мемов и шуток. Именно в этой буре родился глагол to pluto, ставший символом того, что наука непрерывно развивается. То, что вчера казалось незыблемым, завтра может быть пересмотрено — и это нормально.
Плутон, конечно, от наших манипуляций не стал меньше или хуже — он остался тем же далеким, загадочным миром на краю Солнечной системы с горами, разреженной атмосферой, пятью спутниками и, вероятно, даже с подповерхностным океаном.
Космическая хроника — это увлекательное путешествие сквозь пространство и время через астрономические снимки. В этой рубрике вас ждут обзоры как легендарных фотографий эпохи первых космических миссий, так и новейших изображений от современных космических телескопов, наземных обсерваторий и талантливых астрономов-любителей. Каждый кадр, представленный здесь, — это окно в далекие миры, рассказы о взрывах звезд, столкновениях галактик и бесчисленных тайнах космоса, которые человечество продолжает неустанно исследовать.
Прохождение Венеры по диску Солнца
На снимке запечатлен очень редкий астрономический момент — прохождение Венеры по диску Солнца. Темная точка в верхней части солнечного диска — это наша планета-соседка Венера, проходящая точно между Землей и светилом на рассвете 6 июня 2012 года. Это было второе из текущей пары прохождений — первое состоялось 8 июня 2004 года.
Транзит продолжался более шести часов, и миллионы людей по всему миру наблюдали это явление в телескопы, бинокли и даже невооруженным глазом, используя специальные солнечные фильтры.
Транзиты Венеры происходят парами с интервалом 8 лет, но между парами проходит более столетия. Причина — орбиты Венеры и Земли лежат в разных плоскостях, и лишь изредка три небесных тела — Солнце, Венера и Земля — выстраиваются в идеальную линию.
Предыдущая пара прохождений наблюдалась в 1874 и 1882 годах, а следующая произойдет только в 2117 и 2125 годах. Выходит, что прохождение 2012 года было последней возможностью для всех ныне живущих людей наблюдать это явление.
Снимок был сделан болгарским астрофотографом Эмилом Ивановым.
Результат космической катастрофы
Галактика Колесо Телеги (ESO 350-40), находящаяся на расстоянии около 500 миллионов световых лет от Земли в созвездии Скульптора, — это живой памятник лобового столкновения двух галактик.
В прошлом ESO 350-40 была спиральной галактикой, похожей на Млечный Путь, но около 200-440 миллионов лет назад в нее влетела карликовая галактика-спутник. Она двигалась настолько быстро, что избежала поглощения, оставив после себя лишь "шрамы". Последствием этого события стали характерные кольцевые структуры и радиальные "спицы", придающие галактике вид гигантского колеса телеги.
Внешнее кольцо расширяется со скоростью около 89 километров в секунду, сталкиваясь с окружающим межгалактическим газом и запуская интенсивные вспышки звездообразования. Ядро Колеса Телеги, скрывающее сверхмассивную черную дыру, окружено плотными облаками горячей пыли и молодыми звездными скоплениями.
Изображение было получено 2 августа 2022 года космическим телескопом NASA "Джеймс Уэбб", чей инфракрасный взор позволил заглянуть сквозь завесы пыли и увидеть галактику с беспрецедентной детализацией.
Марсианский рассвет
Рассвет на Красной планете. Тонкие, почти призрачные облака плывут над марсианским горизонтом, подсвечиваемые первыми лучами восходящего Солнца. Из-за чрезвычайной разреженности атмосферы Марса такие облачные образования — редкость, и их исследование дает ученым ценную информацию о климатических изменениях на планете.
Изображение было получено 20 ноября 2023 года ровером NASA Perseverance, который работает на Марсе с 18 февраля 2021 года. Марсоход находится в 45-километровом кратере Езеро, возраст которого оценивается в 3,5-3,8 миллиарда лет. Это место было выбрано для посадки не случайно: радарные исследования и орбитальные снимки показали, что когда-то кратер был заполнен водой, представляя собой озеро, в которое впадала как минимум одна крупная река с дельтой. Именно в таких водных средах миллиарды лет назад могла зародиться примитивная микробная жизнь, следы которой Perseverance продолжает искать.
Perseverance методично исследует осадочные породы кратера, собирая образцы для будущей доставки на Землю. Недавние находки, включая странные«леопардовые пятна»в породе, повышают вероятность того, что Марс когда-то был обитаемым миром.
Спутник с землеподобной атмосферой
Титан — крупнейший спутник Сатурна, и единственная луна в Солнечной системе, обладающая плотной атмосферой. Более того, она состоит в основном из азота, как и атмосфера нашей планеты.
Земная атмосфера — это примерно 78% азота, 20,9% кислорода, 0,9% аргона. Оставшиеся 0,2% приходятся на водород, гелий, неон, диоксид углерода и прочие газы.
Атмосфера Титана — около 98,3% азота, 1,6% из метана и аргона. Оставшиеся 0,1% приходятся на ацетилен, диацетилен, диоксид углерода, метилацетилен, пропан, этан и другие газы.
Ученые считают, что атмосфера Титана напоминает атмосферу ранней Земли — до того, как цианобактерии насытили ее кислородом. Исследователи, изучающие происхождение жизни, считают, что сатурнианский спутник — окно в прошлое нашей планеты.
Изображение было получено 26 октября 2004 года космическим аппаратом NASA "Кассини" во время первого близкого пролета мимо Титана. На снимке отчетливо видны высотные слои атмосферной дымки и облака, подсвечиваемые Солнцем.
Величайшая гора Солнечной системы
Перед вами Олимп — потухший марсианский вулкан и самая высокая гора в Солнечной системе. Его высота от основания до вершины составляет около 26 километров, что почти в три раза выше Эвереста. Диаметр основания вулкана достигает 540 километров, что делает его больше Энцелада, потенциально обитаемого 504-километрового ледяного спутника Сатурна, обладающего подповерхностным океаном жидкой воды.
На вершине Олимпа расположена кальдера размером 65 на 85 километров, а ее максимальная глубина превышает три километра. Вулкан настолько огромен, что космические аппараты видят его задолго до приближения к планете.
Это цветное изображение в истинных цветах было получено 26 февраля 2021 года арабским орбитальным аппаратом "Аль-Амаль" с расстояния в 13 007 километров от марсианской поверхности.
На изображении — безымянная галактика, удаленная примерно на 5,7 миллиарда световых лет от нас. Этот кадр — результат объединения данных, полученных с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" и наземного комплекса радиотелескопов ALMA (Чили).
Яркое пятно в центре представляет собой раскаленный газопылевой "кокон" вокруг сверхмассивной черной дыры. Темные зоны сверху и снизу — области холодного газа.
Обычно черные дыры рассматриваются как разрушители, но этот объект доказывает, что не все так однозначно. Мощные струи плазмы (джеты), вырывающиеся из окрестностей дыры, не разгоняют окружающую материю, а напротив — запускают производство холодного газа.
У некоторых возникнет вопрос:
"Как раскаленная струя плазмы может что-то охладить?"
На первый взгляд это действительно звучит иррационально. Это как пытаться заморозить воду огнеметом.
Но тут весь секрет в физике расширения. Джеты, двигаясь с огромной скоростью, выталкивают газовые облака подальше от черной дыры. Там газ начинает стремительно расширяться, теряя энергию и... остывая. Именно этот холодный газ — ключевой компонент для рождения новых звезд.
Все это формирует замкнутый цикл: черная дыра стимулирует звездообразование, чтобы потом "полакомиться" частью новых светил. В будущем, испуская новые джеты, она станет причиной появления следующего поколения звезд. И все повторится вновь, пока запасы окружающего газа не подойдут к концу — лишь тогда черная дыра уснет.
Так выглядит одна из двух версий солнечного затмения для наблюдателя на Марсе — или, точнее, транзит Фобоса, крупнейшего из двух спутников Красной планеты, по диску Солнца.
Из-за своей неправильной картофелеобразной формы, малого размера (27×22×18 километров) и удаленности от планеты спутник не может закрыть светило целиком, как это делает Луна во время наблюдения солнечных затмений на Земле. Даже в максимуме Фобос перекрывает лишь около 40% звездного диска.
Изображение было получено 2 апреля 2022 года марсоходом NASA Perseverance. На сегодняшний день это самая детализированная фотография солнечного затмения в истории марсианских наблюдений.
Интересный факт: Фобос — обреченный спутник. Он медленно сближается с планетой и примерно через 50 миллионов лет будет разорван приливными силами Марса на крошечные фрагменты, что приведет к формированию временной кольцевой системы.
