Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной
Шрифт:
Один из лучших примеров подобного исхода глядит нам в лицо практически каждую ночь. Луна, как я уже говорил, скорее всего, возникла в результате космического столкновения между более ранней версией Земли и еще каким-то зачаточным планетным телом. Нашему нынешнему пониманию природы Земли и Луны больше всего соответствует теория, согласно которой приблизительно 4,5 миллиарда лет назад с прото-Землей столкнулась другая планета размером с Марс. Эта невезучая планета известна под именем Тейя [135] и, вероятно, сформировалась в той же орбитальной зоне, что и прото-Земля, просто располагалась в другой точке этой орбиты. С течением времени колебания гравитационной тяги, возможно, придвинули эти юные объекты ближе друг к другу, и в итоге они врезались друг
135
Так называемая модель ударного формирования Луны предполагает, что часть орбитального диапазона юной Земли занимало небесное тело размером примерно с Марс, протопланета под названием Тейя («богиня»): возможно, она описывала «подкову» вокруг одной из стабильных точек (точек Лагранжа), опережая Землю на ее орбите или отставая от нее. А впоследствии их орбитальные пути пересеклись, и это привело к столкновению Тейи с Землей. Хотя на данный момент это главенствующая теория, есть некоторые признаки того, что это, вероятно, не полная картина произошедшего. См., например, краткий обзор D. Clery. Impact Theory Gets Whacked // Science 342 (2013): 183–85
Подобное событие при формировании планетной системы, скорее всего, отнюдь не редкость. Именно чем-то таким и заканчивается толкучка на орбитах, которая, как мы полагаем, играет главную роль в нанесении завершающих штрихов на маленькие каменистые планеты. Однако такой вариант вовсе не обязателен – он входит в череду крайне стохастических событий, то или иное из которых очень трудно предсказать. Вероятно, Земля и Луна – представители относительно распространенного типа конфигурации «планета-спутник», однако гарантировать подобный результат в том или ином конкретном случае нельзя.
Эта черта – очередной аспект нелинейной, хаотической природы планетной системы. С одной оговоркой: мелочи, определяющие конечный результат, чаще имеют отношение не к законам гравитации, а к размерам и составу планет – тоже случайным величинам. Например, физическое столкновение двух объектов зависит не только от того, насколько близко они подойдут друг к другу, но и от их габаритов – заденут ли они друг друга? И если заденут, приведет ли это столкновение к тому, что они сольются воедино, образовав новое небесное тело, или просто разлетятся на обломки?
Получается, что если мы попытаемся проследить всю цепочку причинно-следственных связей, которая ведет от космического газа и пыли к планете, похожей на Землю, нас ждут серьезные трудности – но что поделаешь, такова жизнь. Однако в то же время важно понимать, что если маршрут к точке назначения случаен и непредсказуем, это не обязательно означает, что прибытие в точку назначения маловероятно. Не устаю подчеркивать, как важен этот парадокс, поскольку мы столкнемся с ним еще неоднократно и не только при обсуждении планетных систем.
Чтобы лучше понять эту особенность эволюции естественных систем, представьте себе, что вы стоите на опушке густого леса, через который вам нужно пройти. Троп перед вами множество, и, быть может, 90 % из них приведет вас куда-нибудь по ту сторону деревьев и лишь 10 % заставит вечно кружить в чащобе. То есть из леса вы выйдете с большой вероятностью, однако выбирать один какой-то путь вам все равно придется случайно. И даже если вам повезет, каждая траектория приведет вас в свою точку на противоположной опушке. Примерно таков и процесс создания планет – и, как мы вскоре увидим, вероятно, и процесс возникновения жизни.
Итак, вы прошли тернистый путь через вступление о динамической природе небесной механики и остались целы и невредимы – и наверняка у вас возник соблазн вздохнуть с облегчением. Однако, к сожалению, у планетных систем есть еще одна особенность, которая выводит их на новый уровень сложности. Мы привыкли представлять себе эти системы замкнутыми, из чего бы они ни состояли – из планет, астероид, комет, пыли, и вокруг чего бы ни вращались – вокруг одной или нескольких
На первый взгляд кажется, будто внутренние области Солнечной системы достаточно густонаселенны и лишних кусков плотного вещества в себя не допустят. Разве что просочится горстка-другая межзвездной пыли, а так из непрошеных гостей заметных размеров к нам попадают разве что некоторые разновидности комет. Еще когда я описывал общее устройство нашей системы, то упомянул об облаке Оорта – гипотетическом вместилище сотен миллиардов кусков льда, которые медленно вращаются по далеким орбитам, куда их забросило в годы бурной юности нашей Солнечной системы. То и дело какой-нибудь из этих кусков древнего вещества сбивается на траекторию, которая увлекает его вовнутрь, и такие события создают особый вид комет, так называемые долгопериодические кометы. То, что мы видим подобные кометы, – важнейшее доказательство существования облака Оорта, которое простирается на расстоянии почти светового года от нас – это целая четверть расстояния до ближайшей звезды.
Однако с этой гипотезой уже давно возникла некая проблема. Долгопериодических комет так много, что их нельзя списывать на строительный мусор после формирования Солнечной системы. Доморощенное облако Оорта, состоящее исключительно из вещества, вышвырнутого из новорожденной Солнечной системы, не смогло бы породить достаточно кометных тел, чтобы получилась та картина, которую мы наблюдаем.
Это несоответствие уже некоторое время ставит астрономов в тупик, однако недавно ученый Хэл Левисон и его группа [136] выдвинули вполне правдоподобную теорию. Она опирается на одно обстоятельство, о котором мы уже говорили, – на то, что наше Солнце вместе со своими планетами родилось в компании звездных сестер, которых впоследствии разбросало по всей Галактике.
136
Об их исследовании см. H. F. Levison et al. Capture of the Sun’s Oort Cloud from Stars in Its Birth Cluster // Science 329 (2010): 187–90.
Левисон и его группа применили к решению задачи компьютерное моделирование и проследили не только орбитальные траектории планет вокруг звезд в скоплении звезд-сестер, но и траектории ледяных обломков наподобие облака Оорта. Результаты оказались удивительные. Поскольку при рождении группа звезд располагается очень компактно, возникает настоящая куча-мала, похожая на потасовку в мультфильме.
Множество ледяных обломков из окрестностей каждой отдельной звезды отрывается от нее из-за притяжения других массивных объектов, и в результате вокруг всей звездной семьи образуется огромное облако общего вещества – получается знакомая каждому любителю мультиков картинка: огромный размытый бублик, откуда иногда на миг высовываются то лапы, то хвосты, то восклицательные знаки. Внутри этого облака по-прежнему двигаются звезды, и иногда они алчно загребают вещество обратно. А иногда проходят особенно близко друг к другу – и тогда им удается захватить гравитационными щупальцами и стащить еще больше этих крошечных кусочков.
Итогом всей этой звездной потасовки становится возможность накопить в своих облаках Оорта гораздо больше вещества, чем в случае, если бы они пребывали в гордом одиночестве, – так много, что именно этим мы и можем объяснить то, что наблюдаем в Солнечной системе. Пока что мы не знаем наверняка, так ли все было, однако это очень соблазнительный ответ на загадку, которую мы еще не разгадали.
В рамках нашей основной задачи – поиска своего места во Вселенной – я хотел бы подчеркнуть, что если это правда, то чуть ли не 90 % нашего облака Оорта зародилось вне Солнечной системы. Получается, что окраины Солнечной системы состоят не из вещества, которое она позаимствовала или награбила в лихие годы юности. Подобным же образом ледяной мусор, который был произведен у нас, по большей части разлетелся в разные стороны – или его стащили другие звезды, или он странствует сам по себе в мертвых пучинах межзвездного пространства. Короче говоря, Солнечная система – прохудившаяся лодка, доверху нагруженная чужим барахлом.