Наше Солнце и его планетная система начинали свою жизнь как медленно клубящееся газопылевое облако. По мере того как облако остывало, его материя начинала сжиматься под воздействием гравитации, в нем возникло ускоряющееся вращение вокруг центра, и со временем оно приняло форму уплощенного диска. Большая часть вещества постепенно сосредотачивалась в центре, где в конечном итоге под воздействием высокой плотности и температуры началась реакция термоядерного синтеза. Так зародилось наше Солнце. Солнечное излучение подняло температуру в прилегающих к нему слоях газопылевого диска, и все легкоплавкие летучие вещества просто испарились в пространство. Оставшиеся тяжелые элементы постепенно стали слипаться в микроскопические крупинки. Достаточно большие агрегаты уже могли притягивать мелкие крупинки силой гравитации, а также поглощать другие агрегаты, беспорядочно сталкиваясь с ними, как автомобильчики в парке аттракционов.
Победители этого раунда превратились в планеты, какими мы их знаем сегодня: каждая планета поглощала на своем орбитальном пути вещество, словно прожорливый космический хищник. Внешние планеты, которым посчастливилось достичь больших размеров, захватив огромные количества замерзших газов в холодной части Солнечной системы, превратились в газовые гиганты, такие как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Во внутренней Солнечной системе легкоплавкие летучие вещества просто испаряются в пространство под воздействием солнечного тепла, поэтому ближние планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — состоят из относительно плотных веществ. Остальное — просто космические обломки: пояс астероидов между Марсом и Юпитером и пояс Койпера за орбитой Нептуна‹‹11››.
Можно ли утверждать, что история Солнечной системы уникальна? В том, что касается деталей, — да, данное конкретное расположение планет, вероятно, уникально для нашей планетной системы. В том, что касается общих признаков, — нет, вокруг многих молодых звезд можно наблюдать вращающиеся газопылевые облака. Многие из них имеют форму диска, а на некоторых можно даже заметить широкие орбитальные кольца, которые, по-видимому, представляют собой участки роста планет. Согласно современной точке зрения, планеты формируются вместе со своими молодыми звездами из газовых облаков, обогащенных тяжелыми элементами. Астрономы обобщенно называют эти тяжелые элементы металлами. Твердые планеты и ядра газовых гигантов состоят из этих металлов. Подобно строительным материалам, металлы могут стать основой как большего количества, так и большего разнообразия планет. Мы пока этого просто не знаем. Но мы можем предположить, что, поскольку металлы — это материал для создания планет, чем больше их будет, тем лучше. Но на этом наши познания о процессах образования планет практически заканчиваются.
Могла ли Земля возникнуть в более ранний период истории Вселенной? С каждым последующим поколением звезд насыщенность межзвездного газа металлами все больше увеличивается, но мы пока не знаем, существуют ли определенные пороговые значения содержания металлов, необходимые для образования планет. Если исходить из общих соображений, то на более ранних этапах существования Вселенной, когда металлов было мало, собрать в одном месте материал для создания планеты было довольно затруднительно. Но образовавшиеся массивные звезды должны были относительно быстро взорваться и осыпать прилегающие к ним участки космоса дождем тяжелых элементов. Так что на сегодняшний день мы можем только сказать, что с определенной долей вероятности на более ранних этапах существования Вселенной создание планетных систем было затруднено. Однако, учитывая отвратительную привычку ученых избегать категоричных утверждений, мы и это не можем утверждать наверняка. Но в одном мы можем быть твердо уверены: пока будут существовать звезды, будет происходить обогащение Вселенной химическими элементами. Хоть это пока и не органические соединения, но кирпичики для их создания встречаются в галактике Млечный Путь в больших количествах, равно как и в любой другой галактике существующей на данный момент Вселенной.
‹‹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.