Наука обладает одной замечательной особенностью: у неё никогда не заканчиваются вопросы. На протяжении всей этой книги мы видели, как открытия поднимали новые вопросы, которые ещё только предстоит решить. И вполне уместным было бы открыть эту последнюю главу, посвящённую обсуждению нерешённых проблем, цитатой персидского учёного и поэта Омара Хайяма (1048-1131), который написал в книге «Рубайят»:
Кто в тайны вечности проник? Не мы, друзья,
Осталась тёмной нам загадка бытия[14]
Если история науки чему-то нас и учит, так это тому, что разработка новых приборов, новых способов измерений или наблюдений открывает двери, которые ранее были закрыты. Поэтому мы можем начать наше обсуждение с того, что рассмотрим некоторые инструменты, которые, как ожидается, вскоре появятся в Сети, и спросим себя: на какие нерешённые вопросы они могли бы дать ответ? После этого мы обратимся к некоторым новым проблемам, которые возникли во время нашего исследования экзопланет.
Где-то летом 2020 года космический корабль взлетит с Земли и направится к Марсу, куда прилетит в начале 2021 года. Его груз — марсоход нового поколения. Эта машина размером с автомобиль в настоящее время известна как «Mars 2020», хотя мы уверены, что НАСА придумает более подходящее название задолго до того, как она совершит посадку[15]. Его конструкция основана на феноменально успешном марсоходе «Curiosity», который колесит по поверхности Марса с 2012 года.
Вы помните, что мы посвятили значительную часть главы 5 обсуждению долгих и сложных дебатов по вопросу о существовании жизни на Марсе в настоящее время и в прошлом. Пакет инструментов «Mars 2020» предназначен для сбора доказательств, относящихся к этому вопросу. Например, на нём будут установлены приборы, способные обнаруживать органические материалы в минералах на расстоянии, хотя мы должны иметь в виду, что «органические» молекулы не обязательно должны создаваться живыми системами. Тем не менее, эта новая функциональная возможность будет иметь важное значение для определения направления исследований, которые проводит марсоход.
В техническом плане у марсохода также будут усиленные колеса — марсианские камни повредили алюминиевые «шины» «Curiosity», что ограничило его свободу передвижения. Кроме того, «Марс 2020» станет первым марсоходом, у которого будет разведчик: небольшой беспилотник, оснащённый камерами, полетит вперёд и выберет путь для марсохода. Ожидается, что это позволит аппарату двигаться значительно быстрее — в противоположность ему, «Curiosity» всё ещё должен ждать, пока наземные операторы выберут ему путь следования.
Однако самая важная с нашей точки зрения научная возможность нового аппарата заключается в том, что «Марс 2020» будет обнаруживать породы и минералы, которые были созданы водой и, следовательно, могут содержать химические следы живых организмов, которые развивались на заре истории планеты. Эти образцы будут помещены в условленных местах на поверхности Марса и будут подобраны и доставлены на Землю более поздними миссиями. Обсуждения, идущие в настоящее время, предполагают, что такое возвращение может быть осуществлено уже в 2026 году. Идея заключалась бы в том, что спускаемый аппарат забирает образцы, а затем доставляет их на орбиту, где их переместят на другой космический корабль и доставят на Землю или, возможно, на лунную орбиту.
Если предположить, что такие химические «окаменелости», или, возможно, даже микроокаменелости отдельных клеток, будут обнаружены, то вполне возможно, что долгие дебаты о жизни на Марсе могут разрешиться уже в следующем десятилетии. Разумеется, если они не будут найдены, нынешняя удручающая дискуссия будет продолжаться.
Хотя свидетельства существования жизни на Марсе — в прошлом или в настоящее время — стали бы великим научным открытием, у марсохода «Марс 2020» есть и другие компоненты, применение которых, как мы полагаем, может оказать гораздо более глубокое влияние на будущее человечества. Один из них — набор метеорологических приборов, который знаменует начало серьёзного изучения марсианской погоды с прицелом на понимание условий, с которыми могут столкнуться будущие колонисты-люди. Ещё один — это серия инженерных экспериментов, направленных на поиск способов добычи кислорода из атмосферы Марса. Эта атмосфера, пусть и разреженная, состоит в основном из углекислого газа, так что там, в небе, найдётся вдоволь кислорода, если мы сумеем понять, как его получить. Если нам будет сопутствовать успех, у нас будет кислород не только для систем жизнеобеспечения, но и для использования его в качестве окислителя ракетного топлива. Иными словами, эта технология могла бы представлять собой первый шаг человеческой расы на пути к превращению в звёздную цивилизацию.
Космический телескоп «Хаббл», знаете ли, тоже не вечен. С момента его запуска в 1990 году, посещавшие его астронавты осуществили пять модернизаций (последняя была в 2009 году), но больше их не планируется, и телескоп, вероятно, перестанет функционировать где-то в следующем десятилетии. Нам будет грустно видеть, как это происходит, потому что, если не считать прибора, который Галилей впервые обратил к небу в 17 веке, «Хаббл», возможно, был самым продуктивным телескопом из когда-либо построенных. Впрочем, не волнуйтесь — его замена уже ждёт своего часа. В 2021 году НАСА запустит космический телескоп «Джеймс Уэбб»[16] — это преемник «Хаббла». (Небольшое пояснение: Уэбб [1906-92] был администратором НАСА в 1960-е годы. Напоминаем вам, что в это десятилетие агентство переживало свои золотые дни, и тогда же были первые высадки «Аполлонов» на Луне.)
Однако прежде, чем мы обсудим прибор, давайте взглянем на то, что может быть самым странным аспектом миссии «Дж. У.»: это орбита, на которую он будет выведен. «Хаббл» вращается вокруг Земли по орбите, удалённой от поверхности на несколько сотен миль, что давало возможность периодических визитов астронавтов для технического обслуживания и ремонта. А вот «Дж. У.» будет находиться в так называемой второй точке Лагранжа в системе Земля-Солнце, на расстоянии 930 000 миль (1,5 миллиона км) от Земли в сторону Солнца. Далее мы обсудим, в чём именно заключается смысл этого, но здесь мы должны сразу отметить одну вещь: ни один астронавт не сможет отправиться на «Дж. У.», когда тот окажется на орбите. Это означает, что всё должно работать правильно с самого начала. Здесь просто нет места для ошибок. И поговорите теперь о давлении на инженеров!
Точки Лагранжа в астрономии названы в честь французского физика и математика Жозефа-Луи Лагранжа (1736-1813). Это места, где силы притяжения двух тел (в данном случае Земли и Солнца), совместно воздействующие на объект, точно компенсируют центробежную силу, связанную с орбитой объекта, тем самым позволяя ему оставаться в одном и том же положени относительно двух тел в течение неопределённо долгого срока. Несмотря на то, что «Дж. У.» будет находиться дальше от Солнца, чем Земля, его положение отрегулировано таким образом, чтобы он завершил оборот вокруг Солнца за тот же годичный период, что и сама Земля. (В качестве технического аспекта отметим, что «Дж. У.» фактически будет вращаться вокруг второй точки Лагранжа, а не оставаться в ней.)
Этот телескоп — чудо современной техники. Главное зеркало состоит из 18 шестиугольных сегментов, каждый из которых весит около 46 фунтов (21 кг) и изготовлен из бериллия с золотым покрытием. Бериллий лёгкий и прочный, зато золото хорошо отражает инфракрасное излучение — к этому моменту мы вернёмся буквально через мгновение. Полностью раскрытое зеркало будет более 21 фута (6,5 м) в диаметре. (Для сравнения: зеркало на «Хаббле» — почти 8 футов [2,4 м] в диаметре.) Зеркало слишком велико, чтобы поместиться внутри ракеты, поэтому перед запуском оно будет сложено, а развернётся только тогда, когда телескоп достигнет точки Лагранжа. Чтобы разработать процедуры складывания и раскладывания, инженеры НАСА изучали японское искусство оригами.
В отличие от «Хаббла», «Дж. У.» сконструирован для обнаружения инфракрасного излучения, у которого длина волны больше, чем у видимого красного света. Как мы уже отмечали, при температуре выше абсолютного нуля каждый объект испускает электромагнитное излучение в той или иной форме. Этот факт создаёт особую проблему для инженеров, проектирующих инфракрасный телескоп. Проще говоря, проблема такова: как не дать телескопу обнаруживать самого себя? В конце концов, он находится при температуре выше абсолютного нуля, поэтому нам придется вылавливать инфракрасные сигналы из космоса в дымке излучения, создаваемой самим прибором.
Обычный способ решения этой проблемы состоит в снижении температуры телескопа таким образом, чтобы излучение, которое он испускает, имело длину волны больше, чем та, которую могут зарегистрировать его приборы. Инфракрасные телескопы в космосе обычно снабжены запасом жидкого гелия, чтобы прибор оставался холодным. (Для справки: температура жидкого гелия составляет около 4 градусов выше абсолютного нуля [-450 ° F или -270°C].) Проблема всегда заключается в том, что, когда гелий заканчивается — обычно через несколько лет — больше нет возможности сохранять температуру прибора достаточно низкой.
Такого рода «силовое» инженерное решение явно не подходит для «Дж. У.», который будет снабжён достаточным запасом топлива, чтобы удерживаться на заданной орбите в точке Лагранжа в течение 10 лет — это гораздо дольше, чем могут проработать охлаждающие жидкости. Вместо них «Дж. У.» сохранит холодным сложная конструкция, известная как теплозащитный экран. Полностью развёрнутый, этот экран размером с теннисный корт будет состоять из пяти слоёв плёнки с алюминиевым покрытием. Задумка состоит в том, что он будет поддерживать холод вокруг телескопа — и отражая тепло от внешних источников вроде Солнца и Земли, и отводя от телескопа тепло, создаваемое им самим. При работающем в полную силу теплозащитном экране температура телескопа будет достаточно низкой, чтобы излучение самого «Дж. У.» не искажало данные, поступающие из космоса. Как и главное зеркало телескопа, теплозащитный экран будет развёрнут, как только «Дж. У.» окажется в заданном месте. Отметим между делом, что разрыв щита во время испытаний, развёрнутых в 2017 году, задержал дату запуска «Дж. У.» на год — до назначенной в настоящее время в 2021 году.
Итак, что же мы можем ожидать узнать о жизни на экзопланетах, как только «Дж. У.» будет успешно развёрнут и угнездится на своей орбите в точке Лагранжа? Основными преимуществами этого прибора будут (1) высокое разрешение, обусловленное его большими размерами, и (2) его способность обнаруживать излучение вплоть до длинных инфракрасных волн. Эти возможности позволят телескопу исследовать атмосферы экзопланет в поисках признаков поглощения инфракрасного света специфическими молекулами, которые могут указывать на присутствие жизни — как мы уже обсуждали это в главе 5. В некоторых случаях «Дж. У.» может даже напрямую получить изображения экзопланеты, а в другое время он будет использовать анализ транзита планет, который мы уже описали. Вопрос о том, сможем ли мы истолковать такого рода данные как несомненное обнаружение жизни, может, по нашему мнению, остаться без ответа в обозримом будущем.
Поскольку мы говорим о новых телескопах, мы должны упомянуть TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), запущенный НАСА в 2018 году, и «Хеопс» (CHEOPS — Characterising ExOPlanet Satellite), запуск которого запланирован Европейским космическим агентством в 2019 году[17]. Оба этих космических телескопа будут проводить подробные наблюдения за близлежащими экзопланетами.
Поиск внеземного разума (the search for extraterrestrial intelligence — SETI) продолжается уже давно. Он начался в конце 1950-х годов, когда учёные поняли, что наши новые радиотелескопы позволят нам обнаруживать радиосигналы, посылаемые другими технологически развитыми цивилизациями нашей галактики — конечно, при условии, что эти сигналы были посланы. С тех пор поиски продолжаются — иногда при поддержке правительства, но обычно без неё.
Исходный довод в пользу поиска внеземного разума основывался на технологии середины 20 века, когда радио- и телевизионные сигналы транслировались без разбора во всех направлениях, в том числе в космос. Идея состояла в том, чтобы мы могли прослушивать чужие передачи. Или же, как вариант, вполне возможно, что кто-то вне Земли пытался связаться с нами, и в этом случае радиотелескопы в настоящее время дали нам возможность «снять трубку».
Лучшая аналогия для проведения поиска в рамках проекта SETI — это поиск определённой радиостанции в незнакомом городе: вы настраиваетесь на одну частоту, некоторое время слушаете, затем настраиваетесь на другую. Точно так же зондирование определённой звезды или планетной системы в рамках SETI должно «перебрать» весь спектр радиочастот — это масштабный проект. Иногда учёные утверждают, что инопланетяне выберут для общения определённую частоту (популярным выбором была так называемая 21-сантиметровая [8 дюймов] линия водорода) и что из-за этого мы должны исследовать только такие частоты. Конечно, проверка меньшего количества частот облегчает поиск, но она также затрудняет интерпретацию отрицательного результата: вы не можете определить, отсутствует ли сигнал вообще, или же присутствует, но не на той частоте, которую вы прослушиваете.
Технический прогресс на Земле показал, что стратегия подслушивания страдает серьёзным недостатком. На заре проекта SETI предполагалось, что, как только технологически развитая цивилизация достигнет точки, когда она сможет осуществлять трансляции, она будет продолжать делать это в течение длительных периодов времени — тысяч или даже, по некоторым расчётам, миллионов лет. Но на самом деле на Земле всё больше и больше передач осуществлялось по оптоволоконным кабелям и напрямую через спутники вместо того, чтобы транслироваться в космос. Таким образом, в последние 30 лет наша «подпись» в теле- и радиоэфире значительно выцвела. Поэтому мы подозреваем, что инопланетяне также будут излучать пригодные для «подслушивания» сигналы в течение короткого периода развития своей цивилизации — по сути, ровно до тех пор, пока их технологии не перейдут от радиопередач к волоконной оптике.
Мы можем подвести итог полувековой работы SETI одним предложением: мы не обнаружили никаких однозначных сигналов от внеземных цивилизаций. Точка. Объяснение этого так называемого «Великого молчания» остаётся одной из неразрешённых задач науки. Попутно отметим, что не всегда легко решить, имеет ли данный сигнал естественный источник или исходит от инопланетян. Например, когда были впервые замечены сигналы пульсара, астрономы, которые их обнаружили, назвали эти регулярно повторяющиеся радиоимпульсы «LGM-1»: это аббревиатура, означающая «маленькие зелёные человечки» ("little green men”).
Если принять во внимание новые технологические возможности, которыми мы будем обладать в течение следующих нескольких десятилетий, то на какие вопросы мы захотим ответить? Ниже приведён неполный список направлений, по которым мы ожидаем осуществления исследований.
В главе 3 мы увидели, как трудно дать определение жизни, даже если мы ограничиваем свои усилия лишь нашей планетой. Если мы собираемся отправиться в космос на поиски жизни, у нас должно быть, как минимум, чёткое представление о том, что мы ищем. Это проблема, стоящая на границе между наукой и философией. Например, определение биологической жизни может обращать внимание на присутствие сложных биомолекул, тогда как определение небиологической жизни может обращать внимание на сложность структур.
Что это значит — сказать, что планета пригодна для жизни? ЗООЗ как область, определяемая наличием на поверхности планеты жидкой воды в стабильном состоянии — это слишком консервативное и ограниченное понятие. Новое определение должно учитывать возможность обнаружения жизни под землёй или в океанах подо льдом, а также на поверхности или внутри лун, вращающихся вокруг планет, как мы видели в случае Европы в главе 7. Кроме того, мы почти ничего не знаем об условиях, необходимых для существования неорганической жизни, поэтому для данного явления определение «жизнепригодности» ещё предстоит сформулировать.
В главе 5 мы обсудили трудности, возникающие в ходе поиска однозначных свидетельств жизни на других планетах — даже на Марсе, который находится в нашей Солнечной системе, и на поверхность которого мы уже посадили свои марсоходы. А как обстоят дела с действительно далёкими планетами, находящимися за пределами нашей Солнечной системы? Ни один из телескопов, которые выйдут в онлайн в следующем десятилетии, не позволит нам провести такие измерения, которые смогли бы дать однозначный ответ на вопрос о том, есть ли жизнь на этих планетах, хотя они предоставят нам более точные данные. Существуют ли ещё не использованные измерения, которые мы могли бы провести, чтобы решить эту проблему?
Обнаружение инопланетных цивилизаций — это классическая ситуация, когда «есть две новости: хорошая и плохая», и успех в поиске зависит от того, насколько они развиты технически. Как мы уже видели, непреднамеренные передачи сигналов в эфир, скорее всего, прекратятся, как только цивилизация разработает оптические волокна. Аналогичным образом то промышленное загрязнение, которое пропитывает атмосферу Земли (и легко обнаруживается издалека), у более развитой цивилизации может отсутствовать. Иными словами, если такая цивилизация не хочет быть обнаруженной, мы, вероятно, даже не узнаем о ней.
С другой стороны, если кто-то вне Земли захочет послать сигнал, это, вероятно, будет совершенно очевидно. Мечта исследователей SETI — чтобы это было лёгкое в расшифровке сообщение, которое инопланетяне используют, чтобы представиться.
Если учесть, что планет-сирот, вероятно, значительно больше, чем планет, вращающихся вокруг звёзд, необходимо разработать какой-то лучший метод обнаружения этих изгоев. Скорее всего, для этого потребуется специальный инфракрасный телескоп, расположенный, как и «Джеймс Уэбб», в точке Лагранжа.
В дополнение к изложенным выше задачам наблюдения мы можем подумать о том, какие серьёзные расчёты необходимо будет выполнить в ближайшие годы:
• Каковы метеоусловия в мирах, находящихся в приливном захвате? При каких условиях разумно ожидать развития жизни в зонах терминатора или где-то ещё в этих мирах?
• Какой интенсивности могут достигать мощные солнечные вспышки и выбросы массы у красных карликов, и какое влияние они могут оказать на долгосрочную жизнепригодность и саму жизнь на планетах вокруг этих звёзд?
• Каково поведение воды и льда при тех давлениях, которые мы могли бы ожидать найти в водных мирах, особенно там, где очень глубокие океаны?
• Какое влияние оказывает присутствие множества близко расположенных звёзд (ситуация, которую мы наблюдаем вблизи центра галактики) на развитие жизни?
Конечно же, это всего лишь неполный список вопросов, ожидающих ответа. Однако в одном мы можем быть уверены: когда на любой из них будет дан ответ, на их месте появятся новые вопросы.
Мы уже не раз отмечали, что область вокруг звезды является очень опасным местом для развития жизни. Одну из самых больших опасностей представляют собой астероиды, которые могут врезаться в планету, угрожая жизни на ней, или даже уничтожая её полностью. История подобных столкновений с нашей собственной планетой даёт представление о масштабах этой угрозы. Если хотите, взгляните на приведённые далее даты.
Камень весом 11 000 тонн (10 000 метрических тонн) размером с 6-этажное здание, миллиарды лет блуждавший по Солнечной системе, вошел в атмосферу Земли 15 февраля 2013 года, двигаясь со скоростью 12 миль в секунду (около 20 км/сек). Сильный нагрев, создаваемый трением в атмосфере, вызвал появление в камне разрушительных напряжений, и тем солнечным зимним утром он взорвался в воздухе примерно в 12 милях (20 км) над Челябинском в Сибири. Этот взрыв, мощность которого, по оценкам, в 20-30 раз превышает энергию одной из атомных бомб, сброшенных на Японию во время Второй мировой войны, повредил более 7000 зданий в этой местности — в основном были разбиты стёкла. К счастью, обошлось без жертв, но свыше 1500 человек получили ранения, главным образом из-за осколков стекла.
Один положительный результат этого события: сложился крупный интернет-рынок, позволяющий людям по всему миру приобрести осколки метеорита.
30 июня 1908 года камень размером с 20-этажное здание вошёл в атмосферу над рекой Тунгуской в Сибири. Как и его меньший родственник более чем век спустя, он взорвался в воздухе из-за чрезвычайно сильных напряжений, вызванных нагревом из-за трения. Это был чудовищный взрыв, мощность которого примерно в 1000 раз превышала мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, и он повалил деревья на расстоянии более 10 миль (16 км). Однако из-за того, что этот район был очень малонаселённым, не было ни раненых, ни погибших, и осталось лишь очень немного свидетельств очевидцев. Вообще, этот район настолько отдалённый, что лишь в 1927 году советским учёным удалось добраться до области взрыва и начать её исследование.
Другой метеорит — на этот раз почти 500 футов (160 м) в поперечнике, или размером примерно с 50-этажное здание, — вошёл в атмосферу в 47 000 году до нашей эры над местностью, которая сейчас является штатом Аризона. Существуют некоторые разногласия по поводу того, двигался ли он со скоростью 12 миль в секунду (20 км/сек) или «всего лишь» 8 миль в секунду (12 км/сек), но в любом случае двигался он быстро. Этот метеорит, вероятно, содержал много железа, поэтому, в отличие от двух описанных выше объектов, он не разрушился из-за внутренних напряжений, а долетел до самой земли. Он врезался в землю, и его энергия превратилась в тепло, испарив местные породы и половину самого метеорита. Выброс энергии вызвал взрыв, в результате которого образовался кратер достаточной глубины, чтобы в нём уместилось 60-этажное здание — кратер, который в наше время является одним из главных туристических объектов в северной Аризоне.
Сегодня он называется кратером Бэрринджера[18] в честь американского геолога и горного инженера Дэниела Бэрринджера (1860-1929) — первого человека, который понял, что он образовался в результате столкновения с внеземным объектом. Это название иллюстрирует загадочный факт. Несмотря на множество достоверных свидетельств, на протяжении большей части документированной истории учёные просто отказывались верить, что такие объекты, как метеориты, могли падать с неба. Приведём лишь один пример: после падения метеорита в Коннектикуте в 1807 году Томас Джефферсон, который, помимо прочих своих талантов, был выдающимся учёным, сказал, что «легче поверить, что два профессора-янки могут врать, чем признать, что камни могут падать с небес». Некоторые учёные объясняют такое отношение реакцией на народные байки, в которых утверждалось, что на Земле могут проливаться дожди из всего, чего угодно — от крови до лягушек.
Во всяком случае, такое отношение начало угасать к 1803 году, когда близ Л’Эгля в Нормандии (Франция), упали более 3000 метеоритов. Французский учёный Жан-Батист Био (1774-1862) посетил город, чтобы провести расследование, и обнаружил, что камни действительно упали с неба и сильно отличались по химическим и физическим признакам от других камней по соседству. Мы не знаем, слышал ли когда-нибудь об этом Джефферсон — в то время его заботили последствия покупки Луизианы. Однако мы подозреваем, что он изменил бы свое мнение об этих лукавых профессорах-янки, если бы всё же услышал об этом.
Был обычный день на Земле мелового периода. Динозавры в местности, которую мы сейчас называем Юкатан, в Мексике, были заняты своими обычными динозавровыми делами. Внезапно в небе появилась огромная полоса света, за которой последовал взрыв — громче, чем всё, что они когда-либо слышали. Они бы не поняли этого, однако их дни на вершине пищевой цепи Земли закончились.
Причина заключалась в том, что в Землю врезался астероид диаметром 8 миль (12 км). На самом деле он падал на Солнце — планета просто случайно оказалась у него на пути. Он прожёг атмосферу и океан, словно их просто не было, зарылся в землю и образовал кратер диаметром более 100 миль (160 км) недалеко от города, который мы сегодня называем Чиксулуб. Результаты были катастрофическими во всех смыслах этого слова. Пыль и обломки из кратера были выброшены на баллистическую орбиту и образовали сплошной покров в верхних слоях атмосферы, погрузив планету во тьму, которая длилась несколько лет. Повсюду происходили мощные цунами, обширные лесные пожары, и ещё на большей части Западного полушария выпадали едкие кислотные дожди. Когда пыль рассеялась, динозавры, которые правили миром сотни миллионов лет, исчезли, и сцена для расцвета млекопитающих, в том числе для возникшего в дальнейшем Homo sapiens, была свободна.
Наша родная планета движется в космической среде, полной мусора, оставшегося после процесса формирования планеты, и иногда часть этого мусора сталкивается с нами. В целом в результате этих столкновений Земля добавляет к своей массе около 40 тонн (36 метрических тонн) ежедневно. Эти столкновения могут варьировать от проходящих бесследно, как бывает, когда мы видим горящую в небе падающую звезду, до поистине катастрофических, как в случае вымирания динозавров. В целом, чем крупнее тело, идущее на столкновение, тем больше проходит времени между такими столкновениями. Мы ожидаем события уровня вымирания, или «Элли» (так произносится его аббревиатура ELE — extinction-level event), примерно один раз в 100 миллионов лет.
Хотя авторов объединяет любовь к фильмам о конце света, мы должны отметить, что голливудское изображение столкновений с астероидами нереалистично. Океаны покрывают три четверти поверхности Земли, а города — менее 1 процента. Таким образом, вероятность удара по городу довольно мала, а вероятность попадания метеорита в небоскрёб Крайслер-билдинг в Нью-Йорке (по каким-то причинам это любимая цель Голливуда) практически равна нулю. Тем не менее, в зависимости от размера падающего тела, столкновение с крупным объектом может привести к любым последствиям: от разрушений местного масштаба (как в случае с астероидом из кратера Бэрринджера) до вымирания большинства форм жизни на Земле, в том числе Homo sapiens.
Учитывая серьёзность этого риска для нашей родной планеты, мы должны задаться двумя вопросами:
• Существует ли в космосе астероид, уготованный судьбой именно нам?
• Если да, то что мы можем с этим поделать?
Из приведённой выше галереи столкновений огромной разрушительной силы видно, что чем крупнее астероид, тем больший ущерб он может нанести. К счастью, верно и то, что чем крупнее астероид, тем легче его обнаружить. В Солнечной системе они в большинстве своём вращаются, не представляя угрозы, в поясе астероидов, вдали от Земли. Однако иногда столкновения выбрасывают тела из этого пояса на орбиты, пересекающие орбиту Земли. Эти так называемые околоземные объекты (ОзО) являются источником опасности, который необходимо держать под контролем.
Основной метод обнаружения астероидов включает поиск объектов, которые движутся относительно звёзд — точек света, которые меняют положение на последовательных изображениях одной и той же части неба. Это может представлять трудности, потому что в небе есть много таких объектов, которые меняются от одного момента к другому — вспомните, например, сверхновые. Как только объект идентифицирован как астероид, следующей проблемой будет расчёт его орбиты, чтобы увидеть, может ли он удариться об Землю. В общих чертах, чем дольше мы наблюдаем путь объекта в настоящее время, тем точнее мы можем определить его в будущем. По мере поступления новых данных прогнозируемый путь будет меняться, и даже астероид, который изначально считался угрозой, может оказаться не опасным (однажды такой случай позволил нью-йоркской газете напечатать кричащий заголовок «Поцелуй свой астероид на прощание!»).
Существует целый ряд программ, в большинстве своём связанных с НАСА, которые разработаны для обнаружения астероидов. Мы поговорим о двух из них, которые известны под названиями Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System — система телескопов панорамного обзора и быстрого реагирования) и ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System — система раннего предупреждения об астероидной опасности для Земли). Как мы уже упоминали в главе 11, Pan-STARRS состоит из телескопов и вычислительных мощностей, расположенных на Гавайях. Она была запущена в 2010 году. Эта система большую часть времени занята поиском астероидов, представляющих угрозу, и обнаружила в небе множество других изменяющихся объектов. Программа ATLAS запущена в 2015 году. В настоящее время она оперирует двумя телескопами на Гавайях, но планируется расширить её до восьми телескопов по всему миру. Эта система предназначена в первую очередь для обнаружения небольших астероидов и создания предупреждений о возможности столкновения.
Даже предупреждение незадолго до столкновения может дать значительные преимущества. Например, если бы жители Челябинска были предупреждены за несколько часов, они могли бы открыть окна и двери, чтобы уравнять давление внутри зданий с давлением снаружи во время прохождения ударной волны и тем самым снизить ущерб и количество травм, связанных с разбитым стеклом. Предупреждения за несколько дней может быть достаточно, чтобы эвакуировать людей из зоны удара в масштабах Тунгусского метеорита.
Агентство НАСА, отвечающее за отслеживание ОзО, носит зловеще звучащее название «Управление координации планетарной обороны». К настоящему времени обнаружено более 90 процентов ОзО диаметром больше 0,67 мили (1 км), и новая цель — добиться такого же показателя для ОзО диаметром чуть более 400 футов (130 м). Для справки: предполагается, что каменные астероиды диаметром около 150 футов (50 м) сгорят в атмосфере Земли, и никогда не достигнут её поверхности. С другой стороны, если они состоят в основном из металла, то на Землю смогут упасть объекты даже гораздо меньшего размера.
Так что процесс открытия астероидов, которые могут угрожать планете, похоже, идёт полным ходом. Следующий вопрос состоит в том, что мы смогли бы сделать, если бы «большая штуковина» летела прямо на нас. Опять же, вполне возможно, что любимые Голливудом решения — это не самый хороший шаблон. Например, как бы драматично ни выглядели ядерные бомбы, у них возникли бы реальные проблемы с приближающимся астероидом. Причина этого проста: значительная часть ущерба от ядерного оружия на Земле причиняется ударными волнами, создаваемыми в атмосфере, а в космосе атмосферы, естественно, нет.
Мы боимся, что планетарная оборона будет зависеть от нашей способности искать другие, менее драматичные способы борьбы с приближающимися астероидами. Ключевым моментом является то, что при продолжении описанных выше программ наблюдений у нас будут десятилетия или даже века для решения проблемы с астероидом, который врежется в Землю и пополнит собой нашу галерею разрушительных последствий столкновений, если мы не будем ничего предпринимать. Если принять во внимание этот факт, можно увидеть, что нам не нужно взрывать астероид а-ля Голливуд. Всё, что нам нужно будет сделать, так это всего лишь слегка сбить его с пути — ровно настолько, чтобы он промахнулся мимо нашей планеты.
Есть много способов выполнения этой задачи, и мы ожидаем, что один из них будет разработан в течение следующих нескольких десятилетий, чтобы у нас была настоящая планетарная защита. Учёные рассмотрели, например, возможность размещения вблизи угрожающего астероида большого спутника, чтобы их взаимное гравитационное притяжение сдвинуло астероид настолько, что он не попадёт по Земле. Как вариант, другие предлагали посадить спутник на астероид, вырубать камни с его поверхности и запускать их в космос, используя солнечную энергию. Каждый раз, когда с астероида мечут камень, сам астероид будет отдавать назад — совсем немного, конечно, но достаточно, чтобы с годами увеличить отклонение и предотвратить катастрофу.
И сейчас мы отвечаем на вопрос, который является заголовком для этого обсуждения: нет, мы не в безопасности. Мы живём, находясь в опасности столкновения с астероидами. В настоящее время мы успешно составляем каталог астероидов, представляющих угрозу, и начинаем разрабатывать технологии для предотвращения значительных столкновений. В настоящее время неизвестно ни одной опасности столкновения, угрожающей нам в обозримом будущем. Будем надеяться, что так будет продолжаться до тех пор, пока у нас не появятся средства, способные предотвратить новое столкновение.