Academia Лев Зеленый. "Солнечная империя". 1-я лекция
Академик РАН, доктор физико-математических наук, профессор, директор Института космических исследований РАН Лев Зеленый расскажет об образовании Солнца и планет Солнечной системы; о других ее "обитателях" – астероидах, кометах, космической пыли, заряженных частицах плазмы и космических лучей; о том, как важно понимать многообразие связей, приведших к образованию уникальной планетной системы вокруг Солнца и возникновению жизни на Земле.
Стенограмма 1-й лекции Льва Матвеевича Зеленого, вышедшей в эфир на телеканале "Культура" в рамках проекта "ACADEMIA":
Здравствуйте. Спасибо. Разрешите мне начать лекцию с того, что я хочу вас поблагодарить. Такой день, вы все собрались и будете 2 часа слушать то, что я буду вам рассказывать о Солнце.
Я хочу сравнить свои лекции, то пространство, в котором мы живем, нашу солнечную систему с Империей Солнца. Действительно, Солнце управляет не только температурой на Земле, как я покажу вам, контролирует очень-очень многие стороны жизни, о которых мы, может быть, не всегда догадываемся.
В первой лекции я расскажу вам, как солнечная система образовалась. Ее историю, давнюю историю, она насчитывает уже несколько миллиардов лет, и как она будет развиваться. И поговорим о других звездных системах, ведь Солнечная система – не единственная планетная система, которая сейчас известна ученым и астрономам. А во второй лекции мы уже, может быть, более подробно поговорим о самом Солнце, как оно светит, как оно греет, какие проблемы создает. И поговорим о таком новом понятии, которое вошло в обиход ученых и инженеров совсем недавно, «космическая погода».
Я два слова скажу о себе. Я всю сознательную жизнь работаю в Институте космических исследований, нашему институту в этом году исполняется 45 лет и недавно мы думали лозунг, слоган такой придумали для нашего - «Мы открываем Вселенную». Почему астрономия сделала такие громадные успехи именно за последние 50 лет? Ведь астрономия еще существовала и в Древней Греции, и Средневековые ученые… ну что говорить о Галилее, они сделали очень много, смотря на небо в телескоп, наблюдая его когда-то в древности и невооруженным глазом.
Что произошло за эти 50 лет? Почему эти вещи называют революцией астрономией? Оказалось, что мы очень много не понимаем и не знаем, находясь здесь, на Земле. Давайте посмотрим на этот рисунок. Здесь показаны все длины волн, все спектры, все спектры излучений, которые существуют, которые можно только придумать. Начиная с самого жесткого гамма-излучения, которое происходит при вспышках сверхновых звезд и кончая радиоизлучением длинноволнового, которое мы слушаем, с помощью которого мы слушаем радио. Здесь узенькую очень полоску занимает видимый свет, вот тот видимый свет, в котором наши предшественники в 17-19 веке, в античные времена изучали Вселенную. И если посмотреть, что из всего этого богатого спектра доходит до Земли, вы видите, что доходит очень мало. Ионосфера, атмосфера практически поглощают все излучение, остается только два окошка, с помощью которых с Земли можно наблюдать небо. Это видимый свет – вот мы видим звезды, мы видим в очень узком диапазоне длин волн. И радиоастрономия возникла уже…это более молодая наука, она возникла уже вскоре после изобретения радио в начале 20-го века. И есть здесь окно, которое тоже может дать нам много сведений, но полную, богатую картину мы получаем, только выйдя в космос. И поэтому был создан 45 лет тому назад наш институт, чтобы наблюдать космос из космоса и наблюдать Землю из космоса. И вы видите, что мы получаем сразу очень большое новое качество, это касается волн. Из космоса к нам приходят и частицы, очень сильно ускоренные частицы. Вот здесь принято у ученых измерять…у специалистов измерять температуру в электронвольтах. Электронвольт, один электронвольт – это, примерно, 10 тысяч градусов (Кельвина, – прим. ред.) – уже очень большая температура. А здесь речь идет о энергии 1019, 1018 электронвольт – такие энергии возникают в далеких, далеких областях космоса. Есть, правда, предел, выше которого частицы уже не могут ускоряться из-за того, что рассеиваются на волнах реликтового излучения. Но все эти частицы – тоже обитатели космоса – приносят нам информацию о тех процессах, которые идут там, и тоже очень мало доходит до поверхности. Как вы видите на этом рисунке, часть частиц не проходит через нашу атмосферу, часть не проходит через магнитное поле Земли, часть не проходит через магнитное поле Солнца. Т.е. на Земле мы, в общем-то, живем очень комфортно, мы укутаны таким плотным одеялом нашей атмосферы, ионосферы и это очень хорошо, я потом скажу, это нас спасает, но для науки это плохо. И вот если сравнить, здесь такая средневековая гравюра, Земля, все хорошо, вот текут реки с малиновыми берегами, и вот небесный свод, и вот человек пробивает небесный свод и видит совершенно другой мир. Новое небо и новую Землю. Возможность сделать это дал нам искусственный спутник, вот первый искусственный спутник Земли, который открыл космическую эру. Конечно, это был простенький аппарат, на нем еще никаких приборов не было, но он впервые позволил выйти… дал возможность ученым выйти с этими приборами космос. И теперь мы наблюдаем космос, космические излучения, космические частицы не только с поверхности, но и с помощью различных спутников. И все, что я буду вам говорить, это все данные, которые получены за рубежом, в России, на различных космических аппаратах, которые вращаются около Земли, выходят в более дальний космос, работают около Луны, некоторые из них уже долетели до планет солнечной системы. Т.е. мы сейчас за эти 50 лет узнали очень-очень многое. В частности, узнали об Империи Солнца, о той о той данной нам области космоса, где мы с вами и живем. Вот здесь интересные примеры, есть такая Галактика, ну она так красиво называется «Колесо телеги», вы видите, она действительно напоминает колесо. И вот как она видна в разных длинах волн. Вот то, что мы видим в видимом свете. Это можно в хороший телескоп увидеть. А вот то, что мы видим в рентгеновском излучении, гораздо более короткая длина волны, они излучаются гораздо более горячими областями. И видите мы, сравнивая все эти картинки, мы получаем полную такую стереоскопическую картинку, как идут процессы в этой Галактике. То же самое можно сказать и о нашем Солнце. Вот здесь показано Солнце, взгляд из космоса. Вот то, что мы видим… наверно, так трудно, если надеть специальные очки, можно увидеть Солнце с небольшими пятнами, все, что мы видим на солнце в видимом свете. В общем, это довольно, честно говоря, скучная картинка и она как-то не побуждает заниматься физикой Солнца. Число пятен растет и увеличивается, я об этом буду много говорить. А вот, что мы видим на Солнце, когда смотрим на него в ультрафиолетовом излучении. Намного более короткие волны. Здесь вот длины волн показаны в ангстремах, длина волны видимого света примерно 5 ангстрем, это в 10 раз меньше, это еще в 20 раз меньше. Вы видите, совсем другая картина.
Солнце светит, оно живое, в нем появляются активные области, оно совсем не такое, в общем-то, однородное, как мы можем увидеть с Земли. Солнце живет своей жизнью и мы чувствуем. В моей лекции я как раз постараюсь рассказать, как мы это чувствуем.
Я сравнил нашу Солнечную систему с империей. Все империи, начиная с древнегреческой, античной, времен античности, они все имеют конечное время жизни. Рождаются, достигают своего расцвета и, к сожалению, потом умирают. То же самое относится и к нашей Солнечной системе, и к нам с вами. Когда все началось? Ну, все началось, наверное, эту картинку вы видели в других лекциях, которые здесь вам читают, все началось с Большого взрыва, наша Вселенная образовалась в результате Большого взрыва примерно 14 миллиардов лет назад. Вселенная начала расширяться, начали образовываться первые звезды, первые галактики, первые скопления галактик. И где-то вот примерно в середине этой дороге 5 – 4,5 миллиарда лет назад образовалось наше Солнце. Т.е. Солнце является довольно молодой звездой, до нее уже были звезды, которые успели родиться и умереть, и из останков, из их, так сказать, остатков, взорвавшихся этих звезд, сформировалось и наше Солнце, наша Солнечная система и планета Земля, и мы с вами. Известно сейчас хорошо, этот возраст Земли сейчас оценен, ему 4,5 миллиарда лет. Вот наше место во времени. Вселенная продолжает расширяться и мы вместе с ней.
А что в пространстве? Где мы находимся в пространстве? Вот наша Галактика. Ну, наблюдая с Земли основные звезды этой Галактики можно видеть, как Млечный путь… Размер нашей Галактики примерно 100 тыс. световых лет. Чтобы представить, что такое 100 тыс. световых лет: свет от Земли до Солнца долетает за 9 минут, до ближайшей звезды за 4 года, а вот границы нашей Галактики он достигнет за 100 тыс. лет. И где-то на окраине нашей Галактики, слава Богу, что на окраине, вблизи центра нам было бы очень некомфортно, находимся мы здесь. И не надо заблуждаться, что мы единственные: в нашей Галактике только 200 миллиардов таких звезд и некоторые из них гораздо более, гораздо более крупные, яркие и при этом, может быть, короткоживущие, чем наше Солнце. А есть еще миллиарды галактик и …а вся Вселенная, как я и нарисовал, еще больше, т.е. мы занимаем с нашей Солнечной системой маленький, маленькую область космоса. Поэтому мы должны понимать свое место и гордиться тем, что все-таки мы так много узнали обо всем остальном, что окружает нас.
Как образовалась сама Солнечная система? Я уже упоминал, что звезды живут, рождаются и умирают, на их месте образуются газо-пылевые облака, где собраны газы, газовые остатки, пылевые остатки от предшествующих поколений звезд. И в одном из таких облаков родилась наша с вами Солнечная система. Вот когда смотришь на эту картинку, в общем, даже странно представить, что из такой вот кучи пыли и газа рождаются звезды, рождаются планеты. На планетах появляются океаны, появляется жизнь, в общем, действительно какое-то чудо природы. Как это происходит? Мы сейчас тоже об этом много знаем, увидев космос, мы, конечно… Вот Солнечная система родилась 4,5 миллиарда лет назад, но это продолжается, этот процесс идет. Он не останавливается и в нашей Галактике, и в других галактиках постоянно рождаются новые звезды, Звезды приобретают свои планетные системы.
Замечательный эксперимент на телескопе Хаббл показал… сейчас мы видим примерно 150 таких вот газо-полевых облаков, которые на более позднем этапе приобретают дисковую форму. Это такие родильные дома для звезд. Вот из них появляются звезды. Это молодые образования, им сотни миллионов лет, еще им, так сказать, до полноценных звезд, может быть, и далеко, но время в космосе есть и появятся новые звезды. Вот здесь, может быть, этот процесс лучше виден, что звезды и планеты возникают в результате аккреции из облака. Оно приобретает такую дисковую форму, отсюда часто бьют такие струи вещества и мы часто видим такие…с помощью наблюдения на телескопах… Эта картинка уже снята в другом диапазоне длин волн, мы видим, как вот в этом месте образуется новая звезда.. Вот ее диск, в этом диске тоже образуются планеты и, может быть, одна из них будет напоминать нашу Землю. Вот как выглядела наша Солнечная туманность, из которой все произошло 4,5 миллиарда лет назад. И Солнце еще не образовалось. Должно собраться много вещества, достаточно плотного, чтобы в нем зажглась термоядерная реакция и только тогда начинается настоящая… появляется настоящая Звезда и она начинает… А из остатков диска, из вещества, которые не собраны звездой, из малого остатка вещества образуются планеты. Вот примерно как происходит этот процесс, здесь схематически это показано, из таких вот комочков пыли и газа, за счет адгезии, такого слипания, образуются комки вещества, они начинают уже притягивать другие комки вещества все сильнее, сильнее и сильнее. Чем больше изначально такой комок, тем больше он к себе притягивает вещества, образуются такие более плотные, большие, уже диаметром до километра, образования. Они называются планетезимали, такие эмбрионы что ли будущих планет. И этот процесс нарастает, потому что чем больше таких… случайно повезло этому телу набрать массы, тем больше он начинает притягивать другие, другие вещества просто за счет всемирного закона тяготения Ньютона, который здесь хорошо работает. И тот, кто первый начнет этот процесс, он станет, вот этот зародыш станет, может быть, прообразом будущей планеты – может быть, Земли, может быть, Марса, может быть, Юпитера.
Вот когда я говорил о Юпитере, то тут не все так просто, мы дальше будем об этом говорить. Оказалось, что когда начали образовываться планеты… сразу возникла одна самая большая планета в Солнечной системе – Юпитер. И здесь, здесь находится Марс, и эти комочки вещества, планетезимали между ними, и они… влияние Юпитера не дало образовать новую планету. Известно, что в этой области есть очень сильный пояс астероидов, я тоже об этом дальше скажу. И вот одна из возможных причин это то, что Юпитер быстро стал расти, и набрал большую массу, и уже очень сильно возмущал всю окрестность, свою окрестность. Вот, наконец, вспыхивает звезда, когда собирается много вещества, когда вспыхивает термоядерная реакция и, естественно, вспышка Звезды приводит к тому, что ее излучение, ветер от нее, как бы сдувает, сдувает лишние остатки вещества – они уходят, как вот здесь показано, на окраину Солнечной системы. И так образуются, во-первых, большие газовые планеты, более легкое вещество быстрее выметается, и так образуются те малые тела Солнечной системы – кометы, астероиды, - которые, я надеюсь, сегодня успею вам рассказать. Вот здесь как раз показан этот процесс. Вот уже включилось Солнце, включилась звезда, начали поступать потоки газа. Она начала светить, а свет имеет свое давление и давление света, и давление потоков вещества от звезды начинает как бы выбрасывать, выдавливать строительный мусор, который не успели поглотить предыдущие тела на окраине Солнечной системы. Столкновение все еще продолжается, все частицы в Солнечной системе сталкиваются друг с другом. Вы увидите, если мы посмотрим Луну, на Меркурий, на любое тело, которое не имеет атмосферы. Потому что на Земле мы тоже…Земля все время сталкивалась с астероидами, с кометами, но влияние атмосферы, влияние дождей как бы смывало… Дождь смывает следы, даже фильм такой был. На Луне и на Меркурии это очень хорошо все видно. Т.е. вся история нашей Солнечной системы – это история столкновения этих частиц друг с другом.
Мы начальную стадию этого обсудили, давайте посмотрим, что у нас получилось. Какая наша Солнечная система стала сейчас, на окраине Галактики, и спустя 4,5 миллиарда лет после своего образования. Что у нас есть? Из чего она состоит? Значит, одно Солнце, 8 планет, в скобочках 9, потом я объясню, почему, у всех планет имеется 166 спутников, включая нашу Луну, включая спутники Марса, очень много спутников у Юпитера, у Сатурна. Миллионы астероидов, есть еще более мелкие небесные тела – метеороиды, кометы. Миллионы объектов, которые называются «транснептуновые», т.е. как раз планетезимали, которые вычищены, выдавлены давлением Солнца на окраину Солнечной системы. Очень много пыли, есть много плазмы, есть много энергичных частиц. Кроме того, Солнечная система ведь не находится в пустоте, к ней приходят частицы из других галактик и они играют, как я сегодня тоже надеюсь вам рассказать, очень важную роль. Галактические космические лучи и нейтральные компоненты, которые приходят также от других звезд. И все вот это и есть население нашего дома, с которым нам предстоит следующие миллионы лет жить, и мы, конечно, должны его знать хорошо, так же, как мы изучили Землю. Я думаю, что к концу 21 века мы так же хорошо будем знать Солнечную систему. Лекция у меня короткая, я не успею вам все рассказать – рассказ о каждой планете требует отдельной лекции.
Образовались планеты земной группы. Видите, они имеют… Вот наша Венера, Земля, Марс, они имеют…Земля имеет жидкое ядро, которое очень важно, в ядре текут токи, Земля обладает магнитным полем, Меркурий обладает магнитным полем. А вот Венере и Марсу не повезло, они свое магнитное поле потеряли, не очень пока понятно, почему. Ну, это в основном планеты, состоящие из твердого вещества. А на окраинах Солнечной системы собрались гигантские планеты, в основном, газовые гиганты, они в основном состоят из водорода. Есть у них, у Юпитера, такой большой размер и такая большая плотность, что его ядро оно даже стало просто… Водород при большом давлении становится металлом, у всех планет, хотя здесь показано только кольцо Сатурна, образуются такие красивые кольца, фактически тоже представляющие собой набор мелких частиц, остатков, может быть, их спутников. Есть все кольца и у Сатурна, и Урана, и Нептуна, но гораздо более слабые. В этом списке есть еще планета Плутон, но, наверное, те из вас, кто школу закончил несколько лет назад, может быть, знают, что в Солнечной системе есть 9 планет. Но на самом деле несколько лет назад Астрономический конгресс рассмотрел этот вопрос подробно и пришел к выводу, что Плутон не является планетой, это одно из таких мелких тел, он очень сильно отличается от своих соседей – от Юпитера, особенно от Сатурна и Нептуна. И он был как бы лишен статуса планеты. Сейчас у нас таких просто, как Нептун, обнаружили очень много небесных тел, вот далеко за орбитами Сатурна. Он лишен этого статуса.
Если теперь посмотреть на Солнечную систему с точки зрения человека, где какая- то есть возможность для жизни, это называется зона обитаемости. Это понятие включает все. Достаточно высокая температура, достаточное солнечное излучение, чтобы возможен был фотосинтез. Оказывается, что эта полоска обитаемости у нас очень узкая, она, как вы видите, покрывает Землю, краешком покрывает Марс и все. Потому что ни на Венере, ни на Меркурии никакое развитие жизни, по крайней мере, той жизни в тех формах, которые мы сейчас называем жизнями, невозможно. Марс, может быть, Марс планета в будущем пригодная для колонизации. Хотя там холодно, но там есть вода, есть атмосфера. И я думаю, для человечества в будущем Марс станет такой запасной планетой, но для этого еще большую дорогу придется пройти.
Я начал говорить о малых телах Солнечной системы. Я не буду сегодня рассказывать о планетах, я расскажу о малых телах, они тоже важны. Это астероиды, это метеориты, кометы и маленькие спутники планет. Когда я рассказывал об образовании Солнечной системы, я рассказал, что мы строим дом, всегда остается много какого-то мусора, такого строительного, который где-то там, около забора складывают. То же самое происходит в Солнечной системе. Самые большой склад такого строительного мусора, он называется Облаком Оорта. Оно находиться уже далеко от Солнца, на расстоянии сотен, в сотни раз, сотни тысяч раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца. Здесь в таком спящем состоянии находятся кометы, те мельчайшие остатки вещества, которые были выброшены при образовании Солнца, совсем далеко от Солнечной системы. Размер его уже близок к расстоянию до ближайших звезд, поэтому нельзя считать что… Мы вот считаем, что Земля находится, Солнце находится очень далеко от ближайшей звезды – до нее лететь, свет летит 4 года. Но оказывается, что вот эти расстояния, где это облако находится, оно примерно такое же. Т.е. влияние звезд, других звезд, которые мы, может быть, даже невооруженным глазом не увидим… Может повлиять какая-нибудь комета за счет гравитационных возмущений проходя мимо звезды, вывалиться отсюда, устремиться к Земле – мы ее увидим и не дай бог она попадет на Землю. Т.е. мы не находимся, опять-таки, я все время хочу эту мысль вам донести, мы не находимся в изоляции. Солнечная система имеет соседей, которые довольно сильно на нее влияют. Но есть более, гораздо более опасная группа небесных тел, это метеориты, это астероиды, которые иногда сближаются с Землей. Большинство из них находятся вблизи между орбитами Марса и Юпитера, вот здесь показано кольцо этих астероидов, а красными точками показаны те из них, которые могут сближаться с Землей. Это представляет, в общем-то, существенную опасность, мы должны, конечно, к этому диалектически относиться – жизнь на Земле, наверное, возникла из-за ее столкновений с другими небесными телами. Не было бы столкновений, не было бы, может быть, не было бы Луны, не было бы, скорее всего, воды на Земле, не было бы, может быть, и жизни на Земле. Есть такая очень популярная теория, что жизнь на Землю тоже принесена из космоса. Поэтому столкновения происходили и будут происходить, но сейчас нам, конечно, нежелательно, чтобы такие столкновения… Сейчас специально собираются ученые, несколько дней назад было такое большое у нас собрание под руководством руководителей Российского космического агентства. Обсуждалось то, как бороться с тем, что называется астероидно-кометная опасность. Но для ученых, конечно, астероиды – это не только такие враги и только опасность. В них содержится, и я рассказывал вам, показывал мельчайшие эти частицы вещества, которые слипаются, слипаются все больше. Это первичное вещество Солнечной системы. Оно не переработано никакими другими процессами, как мы видим на Земле. На Земле это вещество очень трудно найти, может быть, его можно увидеть на Луне, но в астероидах оно хранится вот в том самом, и в кометах в особенности, в таком самом не переработанном виде. Поэтому много сейчас в космических программах и нашей страны, и других занимает исследование вот таких малых тел Солнечной системы. Мы не только Марсом и Луной интересуемся, но и интересуемся этими телами. При столкновении…столкновения такие довольно опасны. Вот на этом графике, он такой довольно сложный, давайте я его вам поясню. Здесь показана вероятность, раз в сколько лет происходит такое столкновение. Чем более сильное столкновение, тем реже оно происходит. Здесь видно… вот здесь для сравнения столкновение с Тунгусским метеоритом показано. А по верхней шкале идет эквивалент, взрыву какой бомбы эквивалентно такое столкновение. Вот Тунгусский метеорит, он эквивалентен примерно по мощности атомной бомбе, которая была сброшена на Хиросиму, но это еще маленькое возмущение. Были в истории Земли гораздо более сильные столкновения, но они происходят очень редко. Они происходят очень редко, из-за одного из них, как сейчас считают, вымерли динозавры, другое столкновение привело к формированию Луны. Ну, а самый ближайший такой опасный астероид, который представляет угрозу уже в ближайшие 10-15 лет, это астероид Апофис, я о не нем немножко позже расскажу.
Кроме того, изучать астероиды можно изучая спутники Марса. У Марса есть два спутника – Фобос и Деймос, но Марс – бог войны, поэтому когда открыли его спутники, их назвали «Страх» и «Ужас». «Фобос» это страх, «Деймос» это ужас. И поэтому немножко смешно, я недавно проходил и видел детский сад «Фобос», или дискотека «Деймос»… Так если знать, это не самые хорошие ассоциации. Скорее всего, они действительно не похожи на настоящие спутники, они, скорее всего, захваченные астероиды, которые были захвачены Марсом на своих орбитах. И они вызывают очень большой интерес, прежде всего потому, что это первичное вещество Солнечной системы, как я говорил. Второе, на этих спутниках Марса могут быть частицы вещества Марса, выбитые другими астероидами, которые просто осели. И поэтому вот в России мы много занимаемся этим. Для меня вот этот вот Фобос, он какую-то большую роль сыграл в моей жизни. Когда я в старших классах школы учился, был такой замечательный астрофизик И.С.Шкловский и он опубликовал статью, она стала очень известной, о том, что он изучал торможение Фобоса и увидел, что он как-то тормозится, как не может тормозиться такое плотное тело. И он сделал вывод, что Фобос и Деймос – это полые тела, а раз полые тела, значит, это какие-то космические станции марсиан. Это, конечно, громадный интерес у всех вызывало, было много сенсаций. И я как раз… был момент, когда я увлекся космосом и стал читать все эти книжки. Потом выяснилось, что это была, конечно, какая-то неточность в расчетах, но вот видите, даже такая ошибка тут же дала много интересных последствий. На самом деле действительно у Фобоса плотность меньше, чем ожидалось, но это не из-за того, что он полый, просто это такое довольно пористое вещество. И мы сейчас планируем исследовать Фобос, в нашей стране готовится такой космический проект, называется «Фобос-грунт». И у нас такая амбициозная цель: прилететь на Фобос, сесть на нем, взять образцы его вещества, примерно 100 грамм, больше не удастся привезти и доставить его на Землю. Значит, дорога до Фобоса займет 11 месяцев, около полугода мы будем работать, с посадкой на Фобос. Вот здесь виден этот космический аппарат, вот такая конструкция прилетит к Фобосу, вот аппарат, который сядет на него. Будет специальное устройство, которое возьмет грунт и положит его вот в эту маленькую, в эту маленькую капсулу. Стартует аппарат возвращаемый, который полетит к Земле и будет лететь 11 месяцев и потом окончательно к Земле придет только вот эта маленькая-маленькая капсула, в которой будет 100 гр. такого бесценного вещества. Это одно из первых… один из первых случаев, когда неземное вещество мы сможем исследовать в земных лабораториях. И есть еще один интересный эксперимент, который мы на этом аппарате сделали. В этой же капсуле, которую я показывал, будет такая маленькая, маленький такой контейнер, в котором медики российские и американские организовали культуры бактерий. Они должны пережить полет от Земли до Фобоса к Марсу, как бы подвергаться всем космическим воздействиям, всем излучениям и вернуться назад. Мы посмотрим, живы останутся ли… переживут ли они такое почти трехлетнее путешествие в условиях жесткого космического холода и радиации. И причем возврат на Землю тоже будет сопровождаться тепловыми нагрузками. И как-то проверим, действительно ли есть основание под тем, что такая органическая жизнь могла быть на Землю перенесена из космоса. Вот как этот аппарат виден, его готовит такая знаменитая фирма НПО имени Лавочкина и должен он улететь к Фобосу в 2011 году, в конце 2011 года.
Я упоминал про астероид Апофис. С Апофисом ситуация следующая, он сближается с Землей, в 2022 году, но в это время известно, мы знаем его траекторию достаточно хорошо, чтобы знать что в 29 году ничего плохого не произойдет, хотя он пролетит довольно близко от Земли, но следующее его возвращение будет в 36 году. И в 36 году, мы уже не знаем, не хватает просто точности расчетов, т.е. один из вероятных…одна из вероятностей, что он столкнется с Землей, а он не очень маленький, вы видите, его диаметр 300 метров. Это такая серьезная катастрофа регионального масштаба. Поэтому мы тоже в России сейчас готовим такой эксперимент, полет к Апофису, к этому астероиду, ну это чем-то напоминает этот космический аппарат, который я вам показывал. Он должен две вещи сделать. Он должен исследовать структуру, действительно ли это кусок камня или, может быть, более рыхлая щебеночная структура, которую легче будет разрушить какими-то там механическими воздействиями. Сейчас об этом много и ученые, и военные думают. И главное, мы повесим около него такой маячок, который даст точные характеристики его орбит и мы сможем действительно увидеть, есть ли в 36 году такая опасность.
Я много говорил о Земле и вот о нашей звездной системе, состоящей из Империи Солнца, но оказалось что таких империй много, даже, в общем-то, в ближайших окрестностях нашей Солнечной системы. Где-то в последние десятилетие астрономы активно и очень успешно открывают планетные системы у других звезд. Ну, понятно из общих законов образования, о которых я сейчас вам говорил, ясно, что если образуется звезда, из ее диска, который вокруг нее образуется, должны образовываться какие-то планеты. Это общее, это было понятно, но увидеть это очень сложно, потребовались новые современные методы техники, изучались колебания звезды в зависимости от движения вокруг нее планет. Изучались изменения ее яркости, это очень тонкий эксперимент, сейчас они увенчались успехом. Вот вы видите на этом графике, число планет, число планетных систем у других звезд, других звезд, которые открываются, – сейчас их уже больше 300. Это еще рисунок прошлогодний, сейчас их еще больше. Т.е. они открываются буквально каждую неделю или каждый месяц. Что это говорит нам? Мы, конечно, сейчас можем сравнить эти планетные системы с нашей и понять, в типичной ли мы системе живем или это что-то особенное и удивительное. Прежде всего, давайте на этот график посмотрим.
Оказалось, что большинство планет, обнаруженных у других звезд очень большие. Они соизмеримы с размерами Юпитера. Вот этот график показывает количество планет в единицах к массе нормированных на массу Юпитера. Большинство имеют массу, примерную массу, равную массе Юпитера, но есть и в несколько раз больше массы Юпитера, вот 17 масс, 8 масс Юпитера, т.е. очень тяжелые планеты. Это может быть, конечно, свидетельством того, что просто нам легче большую планету увидеть, она дает больше возмущения, ну т.е. и только. Если теперь сравнить, построить такой график, как я пытался…как я пытался здесь нарисовать... Вот наша Солнечная система, вот расстояние, вот Солнце, вот значит Меркурий, Венера, Земля, Марс, вот так наши планета распределились. А вот другие звездные системы и вы видите, что как ни странно, эти громадные тяжелые планеты, Юпитер у нас где-то здесь находится, они находятся совсем близко к своим звездам, ближе, чем Меркурий. Как так получилось? Почему Солнечная система такая другая? Ответа на это пока нет, наверное, нам повезло, что процесс движения планет в Солнечной системе завершился к тому моменту, когда образовалась жизнь. Потому что если такая крупная планета образуется вблизи Солнца и начинает потом мигрировать на дальние расстояния, вот где сейчас Юпитер, естественно, она не даст возможности сформироваться маленьким планетам, таким как Земля. Т.е. нам здесь в этом смысле повезло, что эти процессы прошли и такая миграция в Солнечной системе пока отсутствует, она в этом смысле пока уникальная. В последние годы, в последний, может быть, год, может быть, удалось несколько планет более близких к Земле увидеть. На некоторых даже увидели в излучениях линии воды, т.е. это очень живая наука, она развивается. Но вот на сегодняшний день в общем можно сохранять такой умеренный оптимизм, о том что действительно у других звезд есть планетные системы, у этих планетных систем есть планеты, скорее всего, и в небольшом количестве напоминающие Землю. Нас, конечно, всегда интересует, единственные ли мы во Вселенной, есть ли у нас братья по разуму, у этой темы очень много спекуляций, а вот что действительно наука говорит. Она пока не дает, конечно, никакого ответа, но ответ пока оптимистический. Вот этот график я уже показывал, вот обитаемая зона около Земли, около Солнечной системы и она очень узенькая. Что нужно для того, чтобы вот такая экзопланета, планета другой звезды, тоже на ней можно было жить? Какие условия должны быть выполнены? Ну, прежде всего, на ней должен быть разумный уровень гравитации, период вращения не слишком длительный, иначе жизнь не сможет на такой планете зародиться. Очень важно, чтобы у планеты было магнитное поле, вот я во второй части, во второй своей лекции я буду очень много о магнитных полях говорить. Если магнитного поля нет, то жесткое космическое излучение будет разрушать образующиеся органические молекулы, которые являются основой жизни. Т.е. мы должны защититься от этого излучений, магнитных бурь, у некоторых из этих планет, по-видимому, магнитное поле есть. И, как я говорил, это не очевидно, вот Венера такая же по размеру планета, как Земля, и у нее магнитное поле полностью отсутствует, у Земли есть, т.е. еще раз, нам повезло. У этих планет должна быть достаточно толстая атмосфера, способная поглощать космические излучения, о чем я говорил вначале. И она не должна не находиться очень далеко от своей звезды, потому что иначе не будет возможен фотосинтез и жизнь уже по другой причине не зародится. Т.е. это окно – не слишком близко к звезде, не слишком далеко от звезды. Т.е. если возвращаться к нашей Солнечной системе, мы живем на ее окраине вблизи центра… вблизи центра нашей Галактики. В заключении, есть такое стихотворение, по-моему Игоря Северянина, что «мы живем, словно во сне неразгаданном на одной из удобных планет». Нам действительно повезло. Мы живем на удобной планете.
Вопрос: Можете дать прогноз, какие перспективы развития изучения космической системы и вселенной ожидают нас в будущем? Спасибо.
Ответ: Ну, это такой не вопрос, это тема следующей лекции, которую, если канал «Культура» мне закажет, я с удовольствием прочитаю. Мы недавно написали такую книжку, вот я говорил, что несколько лет назад исполнилось 50 лет со дня запуска спутника и вот мы подвели итог такой. Я вам могу эту книжку прислать и там многое написано, потому что это целая книга нужна, что мы сделали за 50 лет и что мы хотим сделать еще за следующие 50 лет и за следующие 100 лет. На самом деле, тут ситуация не очень простая, потому что в России последние 20 лет были в общем-то тяжелыми для космической науки. И у нас было очень мало спутников, и в основном наша слава как великой космической державы связана с историей, которая, наверно, до вашего рождения была еще, еще с историей советских космических исследований, когда они действительно находились в центре внимания государства. Но, тем не менее, мы сейчас как-то выходим из такого сонного режима. Финансируются наши работы гораздо лучше, я вам могу рассказать, не заглядывая, может быть, на сто лет вперед, что мы надеемся увидеть в ближайшие 10 лет. Какие у нас проекты? Ну, вот про один из таких самых главных экспериментов я рассказал, это проект «Фобос». Он очень много даст не только для исследования Марса, потому что Фобос – это спутник Марса, ну и вот для понимания истории Солнечной системы, этой нашей Империи, о которой я говорил. И мне кажется, один из очень интересных экспериментов, я о нем не успею так подробно рассказать сегодня, это наш проект, наш проект исследования системы Юпитера. У Юпитера есть 4 спутника, которые открыл еще Галилей ровно 400 лет назад. Они называются Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, это довольно большие Спутники, в общем, где-то немногим меньше Земли. И оказалось, что один из этих спутников, Европа, это просто замерзший океан, т.е. она покрыта океаном воды. Ну, он, конечно, замерз сверху, за счет того, что планета находится близко к Юпитеру, приливные влияния Юпитера разогревают ее – под толщей льда такой океан соленой воды. Ну, дальше, наверно, не надо объяснять: где океан, там может возникнуть жизнь. И вот мы планируем совместно с зарубежными коллегами, будет, наверно, через 10-12 лет такая международная экспедиция в эту систему, которая исследует эту планету – океан, Европу с орбиты, а вот Россия планирует сделать посадочный аппарат, напоминающий, может быть, чем-то те о которых я говорил раньше, рассказывая о Фобосе. И как-то проверить, есть ли шансы, что мы обнаружим жизнь. И это один из проектов. Конечно, главный интерес может быть с точки зрения таких приложений, выявляет Луна и Марс. Я опять таки не успею в сегодняшнем докладе об этом рассказать. Луна оказалась, в общем-то, не такой, может быть, скучной и мертвым телом, как думали многие раньше и, может быть, многие из вас думают. Оказалось что Луна сырая, на Луне много воды. Это обнаружили тоже совсем недавно, особенно в полярных областях Луны, есть много замерзшего, водяного льда. Кометы, как я говорил, приносили воду на Землю, сталкиваясь с Землей, кометы приносили и воду на Луну. На экваториальных сторонах Луны это вода испарялась, а в полярных она могла… Солнце там падает уже под большим углом, там более холодные условия, она могла сохраниться и сохранилась. И вот в России мы думаем о нескольких экспериментах для исследования Северного и Южного полюса Луны. Опять таки, поиски водяного льда и, может быть, опять-таки каких-то органических соединений, которые там могут быть. Потому что главное, конечно, чем занимается наука, мы хотим понять, как вообще устроена Вселенная, как устроена наша Солнечная система и как образовалась жизнь. Наверно, это три главных вопроса, на которые мы, ученые, в итоге всех этих дорогих экспериментов должны ответить.
Вопрос: Лев Матвеевич, вот существует такая теория, что Вселенная голографична. Т. е. элементами этой голограммы являются совокупность человеческих сознаний и подсознаний. И рисуют следующее, что Вселенная имеет свойства материализовывать каждую человеческую мысль, будь она сознательная или подсознательная, это не важно. Какова Ваша позиция по этой теории?
Ответ: Ну, это мне напоминает, то, что вы рассказываете, фантастическую книгу Станислава Лема, про планету… тоже, кстати, про планету-океан, которая реализовывала мысли всех, кто вблизи этой планеты оказывался. Ну, мне трудно сказать, я думаю, это фантастическая теория, но когда я еще раз пытался... Когда смотришь на эти процессы свежими глазами, все равно, это удивительно, как из такого аморфного раздробленного облака, газового облака, сформировались звезды, планеты и жизнь, вот это остается непонятно. Я уж не берусь судить, материализует ли это образование чью-то волю. Наука это объясняет это, в общем-то, вполне прагматично, физическими процессами. Но все равно это очень красиво, а, наверно, раз красиво, наверно, какая-то правда в этом есть. Настоящая теория должна быть красива, как Эйнштейн говорил.
Вопрос: У меня такой вопрос, имеет ли Вселенная границы и если имеет, то что находится за ними? Т.е. возможно это какое-то другое пространство или мир какой-нибудь.
Ответ: Ну, я вам сегодня об этом не рассказывал, но могу сказать, как смотрят на это современные астрофизики, хотя, если собрать двух ученых, у них может быть три мнения на этот счет. Есть разные, разные представления об этом. Есть модели, где Вселенная разумно расширяется, есть модели, где расширение сменяется полным сжатием и снова мы уже придем к Большому взрыву, как бы с другой стороны. И последние результаты показывают, что Вселенная – евклидова, т.е. она подчиняется не геометрии Лобачевского, а просто более простой геометрии Евклида, а это значит, что она будет будет продолжать расширяться. В этом плане границ у нее нет. Что находится за пределами нашей Вселенной и является ли она единственной, об этом тоже много говорят. По-видимому, есть такая теория, что существует много Вселенных, наша только одна из них, но никаких экспериментальных результатов на эту тему нет. Вот то, что мы знаем, я вам показал. Мы знаем, что есть наша Вселенная, что она расширяется, это очень хорошо измерено, доказано по красному смещению звезд. Более того, загадка здесь заключается в другом. Прежде чем думать о той задаче, о которой вы говорите , надо разрешить что Вселенная расширяется с ускорением. В ней существует, помимо обычного существа, некая субстанция, которая однородно ее заполняет, называемая темной энергией. Что это такое? Мы ее не очень понимаем, помимо этого еще есть темная материя, но расширение связано как бы с наличием энергии, которая как бы расталкивает. Природа этой энергии не известна, но можно заметить, что ускорение по ней происходит не равномерно, как думали еще там лет 20-30 назад, а есть у него еще какой-то дополнительный фактор, который «расталкивает» его. Ответа на это пока нет, надеются, что эксперименты на вступающем сейчас в строй Большом адронном коллайдере могут помочь понять вот эти вещи. Но пока этим ученые активно занимаются, но я хочу сказать, что, может быть, я поэтому выбрал именно ту тему, о которой я говорил. В истории Солнечной системы нету таких вот неких черных ящиков и совсем неизвестных моментов.. Потому что легко посчитать, если посчитать количества темного вещества в пределах от Солнца и до ближайшей Звездой, оно оказывается на порядки, на порядки меньше, чем плотность обычного вещества. Т.е. для процессов в нашей Солнечной системе вот эти, может быть, экзотические, их называют «космологическими параметрами», не так важны. Поэтому мы можем строить теорию образования Солнечной системы, исходя из таких более классических представлений.
Вопрос: Я хотела бы узнать как Вы относитесь к той информации, которая совсем недавно сотрясала наш Интернет. О том, что на Марсе нашли архитектурные сооружения какие-то. Что Вам об этом известно.
Ответ: Мне об этом ничего не известно. К сожалению, в Интернете много мусора. Но вот что действительно нашли на Марсе, это тоже писали в Интернете, это, может быть, не так… что ли, экзотично и не так возбуждает, как сооружения. Это нашли метан. Метан, обычный метан, вроде того, что мы обычно используем в газовых горелках. Откуда на Марсе взялся метан, не очень понятно. Если он даже выделился в какое-то историческое время преобразование Марса, то этот метан быстро очень распадается под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Т.е. он недолго живет в атмосфере, а его много, значит, что-то его пополняет, толи есть какая-то вулканическая активность, а откуда она взялась. То ли есть, это, конечно, спекуляция, какая-то органическая жизнь, которая тоже выделяет метан. И вот, пожалуй, одно из таких ярких открытий, которое, кстати, тоже сделано было частично российскими учеными на европейском спутнике «Марс-Экспресс», было вот открытие метана, это мне кажется даже более фантастическое открытие, чем открытие «архитектурных сооружений». Есть многие формы, они действительно напоминают что-то такое похожее и в хорошем воображении можно принять какой-то рисунок на дюнах за архитектуру. Ну, было очень много фотографий в Интернете, где на Марсе было лицо… какая- то структура из песка, напоминающая лицо. Но, к сожалению, так просто мы не найдем наших соседей по разуму.
