Астрономы и космос

Утверждение, что астрономы не могут потрогать изучаемые ими объекты, не всегда справедливо. По крайней мере, в пределах Солнечной системы кое-что мы можем не только в подробностях сфотографировать, но и «потрогать» (хотя бы посредством автоматов). Неудивительно поэтому, что ее устройство известно нам довольно неплохо.

Вряд ли кто-то будет оспаривать тот факт, что Земля вращается вокруг Солнца и что вместе с ней вокруг Солнца вращается еще великое множество разнообразных тел. Мы понимаем силы, под воздействием которых движутся эти тела, и умеем предсказывать их движение. Собственно, именно изучение движения небесных тел привело к появлению самого точного раздела астрономии — небесной механики.

Вспомним хотя бы историю открытия первого астероида — Цереры. Итальянский астроном Дж. Пиацци открыл ее в первую ночь XIX столетия и тут же потерял. Однако знание траектории, по которой должна двигаться Церера (если верны наши представления об устройстве Солнечной системы), позволило немецкому математику К. Гауссу предсказать ее положение на будущие даты, и через год после открытия Церера была найдена вновь, и именно там, где ей надлежало быть.

Церера была открыта в 1801 году, однако определить ее форму и увидеть на ее диске хоть какие-то детали астрономам удалось лишь два столетия спустя. (Снимок получен при помощи Космического телескопа им. Хаббла 23 января 2004 года.)

Тут можно вспомнить еще хрестоматийную историю об открытии Нептуна «на кончике пера», но гораздо лучшим доказательством понимания небесно-механического устройства Солнечной системы является его практическое использование. Сейчас редкий полет межпланетного космического аппарата обходится без так называемого гравитационного маневра — траекторию полета прокладывают таким хитрым образом, чтобы на разных ее участках аппарат ускорялся притяжением больших планет. Благодаря этому удается экономить немало топлива.

Говоря коротко, мы очень хорошо (хотя и не идеально) разбираемся в движении тел Солнечной системы. Хуже обстоит дело с пониманием их индивидуальной природы. За примерами не нужно далеко ходить. Марсианские каналы — какая это была замечательная иллюзия! Астрономы-наблюдатели рисовали карты марсианской мелиорационной сети, астроботаники выдвигали смелые гипотезы о жизненном цикле марсианских растений, вдохновленные ими фантасты рисовали картины контакта с марсианами (почему-то одна другой страшнее)… Первые же снимки Красной планеты, полученные космическими аппаратами, развеяли эти фантазии даже не в пыль — в дым. Добро бы еще каналы оказались чем-то не тем, за что их принимали. Нет, они просто отсутствовали! Навязчивое желание увидеть на Марсе что-то «эдакое» сыграло с наблюдателями злую шутку. При близком рассмотрении Красная планета оказалась совершенно мертвой.

Сейчас наше представление о Марсе кардинально отличается от того, что имело место всего каких-нибудь 50 лет назад. К Марсу слетало множество зондов, на нём побывали спускаемые аппараты, в том числе марсоходы, проехавшие по его поверхности значительное количество километров. Построены подробнейшие карты рельефа, температур, минерального состава, магнитного поля поверхности Марса. Смело можно утверждать, что по крайней мере о поверхности и атмосфере Марса мы знаем почти всё. Значит ли это, что в марсианских исследованиях не осталось места догадкам? О, нет!

Беда в том, что активная фаза жизни Марса давно закончилась. Несмотря на близость Красной планеты мы всё равно видим только результат, но лишены возможности наблюдать процесс. Приходится прибегать к аналогиям. В конце концов, Земля и Марс не так уж сильно отличаются друг от друга. Почему бы не предположить, что подобные формы рельефа на обеих планетах сформированы подобными процессами? Первые же снимки марсианской поверхности принесли землянам не только грустную новость об отсутствии каналов. На них обнаружилось и кое-что интересное — высохшие речные русла. Пусть на современном Марсе нет воды, но она была там в далеком прошлом! Ибо что, кроме текущей воды, способно оставить такие следы? Добавьте к этому слоистость горных пород Марса, очень похожую на строение земных осадочных пород, и наличие минералов, которые на Земле образуются только в жидкой среде… Одним словом, вся совокупность данных о Марсе говорит о том, что когда-то, скорее всего очень давно и очень недолго, водоемы на нём были. Но все эти данные являются, конечно, косвенными доказательствами. И именно здесь проходит граница, за которой читатель или слушатель астрономической новости должен держать ухо востро. Ибо от результата наблюдения к выводу из него пролегает цепочка логических умозаключений и дополнительных предположений, которая в текст популярной новости попадает не всегда (это, впрочем, верно в отношении не только астрономии, но и других наук).

Этот склон одного из кратеров на Марсе был несколько раз сфотографирован американским космическим зондом Mars Global Surveyor. На снимке, полученном в сентябре 2005 года, отчетливо виден свежий след... чего? Внешне он выглядит так, словно оставлен прорвавшимися на поверхность и тут же замерзшими грунтовыми водами. Но является ли это единственно возможным объяснением?

Еще наглядный пример — Европа, один из галилеевых спутников Юпитера. Спектральный анализ показывает, что поверхность этого спутника состоит из водяного льда. Но средняя плотность вещества Европы (3 г·см^–3) в три раза превышает плотность воды, а значит, большую часть спутника составляет каменное ядро, окруженное менее плотной водяной оболочкой. Дифференциация строения Европы, то есть разделение на более тугоплавкое ядро и легкоплавкую оболочку, говорит о том, что недра этого спутника подвергались и, возможно, подвергаются значительному нагреву. Источник этого нагрева — скорее всего, приливное взаимодействие с Юпитером и другими спутниками планеты-гиганта.

Спутник Юпитера Европа, в отличие от большинства тел Солнечной системы, довольно гладок и почти полностью лишен метеоритных кратеров. Его поверхность, состоящая из водяного льда, постоянно разглаживается, сохраняя из деталей рельефа лишь густую сеть неглубоких трещин. Подвижность коры Европы говорит о том, что под ней скрыт некий менее твердый материал, однако это может быть не толща воды, а всего лишь рыхлая влажная масса, похожая на подтаявший снег. Изображение получено при помощи Межпланетной станции Galileo (оно составлено из снимка с низким разрешением, сделанного 28 июля 1996 года во время первого облета Юпитера станцией «Галилео», и снимка с высоким разрешением, сделанного 31 мая 1998 года во время 15-го облета).

Занимательность ситуации состоит в том, что приливного тепла вполне достаточно, чтобы поддерживать часть водной оболочки Европы в жидком состоянии. Иными словами, под ледяной коркой Европы может скрываться океан… С этим согласуется и строение поверхности спутника. Она постоянно «омолаживается», о чём говорит практически полное отсутствие метеоритных кратеров, да и разветвленная сеть разломов и трещин свидетельствует в пользу тектонической активности, которая может быть связана с подвижностью твердого льда на жидкой подложке. Жидкая вода, постоянный источник тепла (приливные деформации), доступность соединений углерода (в Солнечной системе они есть почти повсеместно) — что еще нужно для зарождения жизни? И вот уже готов яркий заголовок: «На спутнике Юпитера есть живые существа!». Однако очевидно, что до полета на Европу исследовательского зонда наличие подледного океана останется гипотезой, а возможное существование в нём очагов жизни — и вовсе фантазией.

Конец эпохи антропоцентризма

Кому-то это, возможно, покажется странным, но убедительные доказательства того, что Солнечная система находится не в центре Вселенной, были получены лишь в начале XX века. Американский астроном Харлоу Шепли получил их, изучая пространственное распределение шаровых звездных скоплений (ШЗС). В то время было уже известно, что шаровые скопления разбросаны по небу неравномерно, сосредоточившись в основном только в одной половине небосвода. Но только Шепли удалось выявить действительные масштабы этой неравномерности. Определив расстояния до шаровых скоплений по наблюдениям цефеид в них (см. врезку «Расстояния и возрасты»), он установил, что скопления распределены в пространстве сферически-симметрично, причем центр этого распределения не просто не совпадает с Солнцем, но удален от него на десятки тысяч световых лет! Шепли догадался, что центр системы ШЗС совпадает с истинным центром нашей Галактики, но на протяжении многих лет отказывался признать, что помимо нее во Вселенной могут существовать и другие «звездные острова». Гигантский размер Галактики настолько потряс самого Шепли, что он просто не мог представить, что во Вселенной остается место для чего-то еще.

Между тем, в 1924 году американский же астроном Эдвин Хаббл с помощью крупнейшего в то время 2,5-метрового телескопа Паломарской обсерватории впервые, как говорят астрономы, «разрешил на звезды» Туманность Андромеды. Иными словами, он доказал, что ее туманное свечение на деле порождается мириадами отдельных звездочек, собранных в единую систему, подобную Млечному Пути.

Так было доказано, что Солнце располагается не в центре Галактики, а на ее окраине, а сама Галактика является лишь одной из многих сотен миллиардов звездных систем.