Если оставить в стороне невероятное потрясение, вызванное в массовом сознании этим открытием, его результатом стало решение парадокса Ольберса: Вселенная зародилась в определенный момент времени. Самый далекий свет, который мы можем наблюдать сегодня, шел до нас 13,8 млрд лет. Это граница наблюдаемой Вселенной. Что лежит за ее пределами? На этот счет есть множество гипотез. Вполне возможно, что наша Вселенная бесконечна — мы просто этого не знаем. С течением времени наблюдаемая Вселенная расширяется, но только лишь со скоростью движущегося к нам света. Надеюсь, вам нравится нынешний вид звездного неба, поскольку в ближайшее время он не изменится!‹‹3››
Время пошло
Так чего же достигла Вселенная за эти 13,8 млрд лет? Как вписывается жизнь в этот колоссальный временной отрезок? Один из наиболее элегантных способов наглядно продемонстрировать масштаб истории Вселенной — представить весь этот промежуток времени в виде одного года и проследить за событиями на космическом календаре. Большой взрыв произошел в первое мгновение 1 января. Вы читаете эту книгу в последние секунды 31 декабря. Какие события мы можем отметить, оглядываясь на прошедший год?
В первые мгновения Вселенная расширялась как чистая энергия, а затем наступил черед элементарных частиц: рой фундаментальных частиц ринулся на свободу, как стая диких животных, вырвавшихся из зоопарка, и устремился на просторы космоса‹‹4››. Материя, из которой мы с вами состоим, зародилась из релятивистского «супа» фундаментальных частиц. По мере того как Вселенная расширялась, «суп» остывал. Из затухающего излучения Большого взрыва стали формироваться атомы химических элементов, более привычных для нас сегодня: водород, гелий, немножко лития и их изотопы. Этот атомный материал впоследствии сконцентрировался в первые космические структуры: медленно остывающие газовые облака.
Первые звезды сформировались в конце первой недели января — через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Вскоре после этого появились первые галактики, но для окончательного формирования нашей галактики Млечный Путь пришлось бы подождать до начала марта, т. е. до 10 млрд лет назад. Август был для нас хорошим месяцем — в это время образовалось Солнце, а вскоре после него — все остальные планеты Солнечной системы. В сентябре, через каких-то несколько сотен миллионов лет после образования Земли, на ней появились едва заметные признаки существования жизни — простейшие одноклеточные организмы.
Только через 2 млрд лет, в ноябре, жизнь преодолела изначальный примитивизм и сделала следующий шаг на пути к более сложным, многоклеточным формам. К началу декабря наивысшей формой жизни на Земле была преимущественно слизь. Затем происходит нечто интересное. По причинам, о которых мы сейчас можем только догадываться, условия на Земле и, по-видимому, жизнь как таковая достигли некой критической точки: взрыв эволюционной активности создал множество разнообразных жизненных форм. Это событие произошло 15 декабря, приблизительно 540 млн лет назад, и получило название кембрийского взрыва в соответствии с названием геологической эпохи, в которую оно имело место.
Жизнь в ту пору находилась на самых первых ступеньках эволюционной лестницы. Динозавры появились в канун Рождества, почти одновременно с нашими далекими предками — первыми млекопитающими. На Рождество динозавры почти полностью захватили Землю, но 29 декабря по нашему календарю (или 65 млн лет назад) они вымерли в результате столкновения Земли с астероидом. Это событие как минимум расчистило эволюционную площадку до такой степени, что какие-то малозначительные млекопитающие могли эволюционировать в освободившихся экологических нишах. И, как это часто случается с людьми, только в канун Нового года группа млекопитающих наконец-то взялась за ум и начала думать о будущем. В 10:15 утра появились первые обезьяны, а к 21:24, после 11 часов (или 17 млн лет) эволюционных усилий, они наконец освоили прямохождение. Мы научились писать 15 секунд назад и всего лишь через 5 секунд после этого ухитрились построить пирамиды, что в принципе совсем неплохо. И вот, как марафонец в последнем финишном рывке, Христофор Колумб открыл Америку всего лишь за секунду до наступления Нового года. Можете отдышаться — вы только что преодолели очень длинную дистанцию.
‹‹4›› Я буду придерживаться качественного подхода к описанию истории ранней Вселенной.
‹‹5›› А что, если бы уничтоживший динозавров астероид не столкнулся с Землей? Это большой и интересный вопрос, которого я не коснусь в этой книге даже поверхностно.
‹‹6›› Это также название очень хорошей книги, написанной Примо Леви.
‹‹7›› Одна десятимиллионная.
‹‹8›› Строго говоря, для того, чтобы два ядра слились в одно, нужна лишь высокая температура. Но без высокой плотности таких ядер будет очень мало.
‹‹9›› Если масса звезды выше, то даже давления вырожденного нейтронного газа будет недостаточно. После определенного предела формируется черная дыра.
‹‹10›› Тяжелее гелия.
‹‹11›› Да, и Плутон среди них.
‹‹1›› Удивительно, что в 1948 г. математик и создатель первых ЭВМ Джон фон Нейман использовал очень похожее определение жизни (в данном случае искусственной) во время одной из лекций, посвященных общей теории автоматов. Его идеи предвосхитили наши сегодняшние представления о молекулярной генетике.
‹‹2›› В основном благодаря наличию углекислого газа, метана и водяного пара в небольших, но значимых количествах.
‹‹3›› Плюс небольшое количество тепла, выделяемого при распаде радиоактивных элементов внутри Земли.
‹‹4›› Этот абзац можно считать коротким вступлением к теории эволюции. Если вы хотите глубже понять теорию Дарвина, я бы посоветовал вам следующий подход, состоящий из двух этапов: первый — прочтите книгу Ричарда Докинза «Слепой часовщик», второй этап — вернитесь в начало и повторяйте первый этап до тех пор, пока не достигнете понимания (Докинз Р. Слепой часовщик. — М.: Corpus, 2015).
‹‹5›› Для сравнения хочу напомнить, что самые старые метеориты имеют возраст 4,57 млрд лет, что считается верхним пределом возможного возраста Солнечной системы.
‹‹6›› Возможно, вы также знакомы с углеродом-14 (6 протонов и 8 нейтронов). В отличие от обычного углерода, 14C неустойчив и превращается в азот с периодом полураспада приблизительно 5000 лет — в геологическом масштабе почти мгновенно.
‹‹7›› Геохимическая летопись не позволяет нам определить, как эта ранняя жизнь преобразовывала углерод — как правило, в форме CO2 — в энергию. Мы не знаем, происходило это в результате реакции фотосинтеза (с выделением кислорода или без) или посредством биосинтеза метана (метаногенеза). Сведения не сохранились. Приходите в следующем эоне, может, ситуация прояснится.
‹‹8›› Формула такова: 6CO2 + 6H2O + энергия → C6H12O6 + 6O2.
‹‹9›› Правила приличия не позволяют мне назвать это событие величайшим отравлением в истории планеты.
‹‹10›› Его также находили в ядерных реакторах. Это живое воплощение утверждения Ницше: «То, что нас не убивает, — делает сильнее».
‹‹11›› Вы можете заменить эксперимент Миллера — Юри с маленьким теплым водоемом на другой, в котором будут воспроизводиться, например, условия в гидротермальных источниках срединных океанических хребтов. Постановка эксперимента изменится, но идеи, которые за ним стоят, останутся, в сущности, такими же.
‹‹12›› Вы можете спланировать собственный вариант эксперимента Миллера — Юри, но для этого потребуется воспроизвести условия космического вакуума и запастись изрядным терпением.
‹‹13›› Я часто задумывался над этим вопросом, когда играл в настольную игру «Первичный бульон».
‹‹1›› Если бы это был вопрос на миллион долларов! Тогда для ответа на него хватило бы одного исследовательского гранта.
‹‹2›› Представьте себе мускулистого Зевса (Юпитера) в обтягивающей футболке с надписью SUN (Солнце), и вы никогда больше не забудете порядок следования внешних планет — Сатурн, Уран и Нептун.
‹‹3›› Ватт — это единица мощности, или количества энергии, которое получает система за единицу времени. Для сравнения: чайник использует приблизительно 2000 Вт мощности, когда кипятит вам воду для чая. Общее количество энергии, потребовавшееся на кипячение воды, — это мощность чайника, умноженная на время, затраченное на кипячение. Если мощность измерять в ваттах, время в секундах, то тогда энергия будет выражаться в джоулях. Единицы измерения — великая вещь!
‹‹4›› Также известная как температура абсолютно черного тела в соответствии с традицией физиков XIX в., которые разработали математические основы теории.
‹‹5›› Подзаголовок объясняется тем, что студенческая аудитория реагировала на слово, содержащее приставку «пан», еле сдерживаемым хихиканьем.
‹‹6›› А как же, возразите вы, ALH84001 — марсианский метеорит, в котором, как утверждалось, были обнаружены микрофоссилии примитивных микроорганизмов? Вам придется потерпеть до главы, посвященной Марсу, в которой я собираюсь приоткрыть эту банку с микрочервями.
‹‹7›› Прошу прощения, но тут я снова заставлю вас подождать до главы, посвященной Марсу.
‹‹8›› Класс метеоритов SNC, включающий шерготтиты, наклиты и шассиньиты.
‹‹9›› Миссия «Кассини» завершилась 15 сентября 2017 г., когда космический аппарат прошел вблизи внутреннего кольца Сатурна (кольца D), после чего погрузился в атмосферу планеты и разрушился.
‹‹1›› Марсианские сутки, или сол, как принято говорить в НАСА, длиннее земных на 39 минут.
‹‹2›› Мои собственные впечатления от картины, переданной «Викингом», были более прозаичны. Посмотрев на большое поле, усыпанное камнями, все в ямах и рытвинах, я подумал: какая удача, что автоматический посадочный модуль, приземлявшийся на ракетных двигателях, ухитрился закончить посадку целым и невредимым, да еще в вертикальном положении.
‹‹3›› Команда марсоходов — прекрасный пример того, как сотрудники последовательных миссий, ставящие перед собой сходные цели, могут учиться на ошибках предшественников и проводить все более и более сложные научные эксперименты. А одиночные миссии таких возможностей лишены.
‹‹4›› Мелкая пыль, результат выветривания горных пород на планетах и спутниках. Это не совсем та почва, к которой мы привыкли на Земле, поскольку в ней нет продуктов разложения биологических организмов.
‹‹5›› Для сравнения: средняя глубина земных океанов составляет 3600 м. Это число уменьшится до 2600 м, если мы выровняем всю поверхность Земли, чтобы получился глобальный океан. Лишь около 3 % земной воды сосредоточено в ее полярных шапках. Если их растопить, то глубина океана увеличится на небольшую относительно средней глубины океана величину — около 100 м, хотя это существенно скажется на жизни 40 % населения Земли, живущего на расстоянии менее 100 км от океанского побережья.
‹‹6›› Среднее атмосферное давление на Марсе позволяет жидкой воде существовать только в очень узком диапазоне температур. При контакте с атмосферой водяной лед переходит из твердой фазы в газообразную.
‹‹7›› Но они не покрывали всю планету. Марс имеет несимметричное строение, для южного полушария в среднем характерны большие высоты, чем для северного. По-видимому, на Марсе были обширный северный океан и отдельные водоемы в других местах.
‹‹8›› Технические трудности связаны с тем, что линия метана в спектре излучения уже, чем спектральное разрешение прибора, который использовался для его обнаружения, что лишает это наблюдение необходимой достоверности.
‹‹9›› Можно рассмотреть гипотезу, что Марс, как Уэстли, герой фильма «Принцесса-невеста», «не совсем» мертв.
‹‹10›› Попробуйте ввести в поисковую строку Google «Curiosity REMS», чтобы получить сегодняшнюю погоду на Марсе. (REMS — станция мониторинга окружающей среды марсохода «Кьюриосити».)
‹‹11›› Буквально «спрятанные внутри камня».
‹‹12›› Технически это означает, что у этих пород более низкое альбедо, или отражательная способность. В результате они поглощают больше солнечной энергии, чем породы с высоким альбедо, и поэтому дневные температуры там выше.
‹‹13›› Очень двусмысленный каламбур в данном контексте.
‹‹14›› В действительности процесс поиска метеоритов не так прост. Поскольку они темнее окружающего льда, метеориты нагреваются и погружаются в ледяной покров Антарктиды. Но движению континентальных льдов препятствуют Трансантарктические горы. Особенности ледниковых течений приводят к тому, что метеориты возвращаются на поверхность, концентрируясь в относительно небольших областях. Ученые из группы поиска метеоритов снаряжают к подножиям Трансантарктических гор экспедиции на снегоходах и находят около 130 кг метеоритов за сезон. Именно так был обнаружен ALH84001.
‹‹15›› Есть мнение, что марсианский метеорит прозванный «Черный красавчик», старше. Однако притом, что он действительно содержит кристаллы циркона возрастом 4,4 млрд лет, по данным радиометрического анализа, эти фрагменты вкраплены в относительно молодую брекчию, которой не больше 2 млрд лет.
‹‹16›› И в конце концов след выведет вас на Билла Клинтона на лужайке перед Белым домом. (Я еще вернусь к этому моменту в конце книги.)
‹‹17›› Однако вызывал сомнение тот факт, что образец также содержал аминокислоты земного происхождения.
‹‹18›› Вся эта увлекательная история изложена в приложении к книге Шопфа «Колыбель жизни».
‹‹19›› Для сравнения: вторая космическая скорость для Земли составляет 11 км/с, а для Луны — 2,4 км/с.
‹‹20›› Правила приличия не позволяют мне высказать все, что я думаю по этому поводу.
‹‹21›› По крайней мере, если мы оснастим их электронный мозг радиационной защитой.