Загадки астрономии

Байндер Отто

Дальнейшие рассуждения Сагана способны поразить самое богатое воображение.

Загадка 4. А что, если Юпитер вовсе не холодный и бесплодный, а теплое царство цветущей жизни, более многообразной, чем на любой другой планете?

«Атмосфера Юпитера очень похожа на первичную атмосферу Земли, в которой появились живые организмы». Это ошеломившее астрономов заявление было сделано Саганом в 1961 г. В современной биологии принимается, что солнечные ультрафиолетовые лучи, проникавшие в первичную атмосферу Земли несколько миллиардов лет назад, вызывали химические реакции между метаном, аммиаком и свободным водородом с образованием простых органических соединений.

Последние случайным образом объединялись в более сложные комбинации, до тех пор пока наконец не появились первые «живые молекулы». Случайно и вместе с тем неизбежно эволюция жизни началась.

Если допустить, продолжает Саган, что парниковый эффект обеспечивает на Юпитере характерную для Земли температуру 20°, то вполне вероятно, что подобным же образом в обширных океанах Юпитера зародилась жизнь. Он подсчитал, что существовавшие до возникновения жизни органические молекулы образовывались с огромной скоростью — около двух килограммов на квадратный километр в год. Поскольку площадь поверхности Юпитера приблизительно в 120 раз больше, чем Земли, полный вес органического раствора должен выражаться астрономическим числом. Азимов, писатель-фантаст и профессор биохимии Массачусетского университета, оценивает полную массу живых организмов в грандиозных океанах Юпитера в ¹/₈ массы Луны, что составляет 80 миллиардов тонн.

Но многие астрономы считают, что Юпитер холоднее, чем предполагает Саган, так что вся вода должна замерзнуть. В таком случае океаны будут состоять главным образом из аммиака NH₃, ядовитого для земных организмов, а в воздухе будет недостаточно поддерживающего жизнь кислорода.

Все это отнюдь не обязательно должно сделать жизнь невозможной, и в этой связи возникает необычная астробиологическая загадка.

Загадка 5. Процветает ли на Юпитере «аммиачная» жизнь?

Эту гипотезу защищает Фирсов (Британское королевское астрономическое общество). Он утверждает, что, помимо кремниевой жизни (см. гл. III), возможен другой тип организмов, также совершенно отличный от земных видов. Подобно тому как наши организмы, основанные на углероде, используют воду и кислород, на Юпитере эти вещества могут быть заменены аммиаком и азотом.

Говоря языком химии, жидкий аммиак — прекрасный растворитель и может служить основной «биожидкостью», в полном подобии с водой. Аммиачная «кровь», богатая питательными веществами, была бы столь же эффективной, как и наша кровь. Аммиачные животные дышали бы азотом, их мышцы получали бы энергию так же, как при дыхании кислородом.

Рассматривая возможность существования животных, Фирсов полагает, что гигантский Юпитер, если он обитаем, населен, как это ни парадоксально, карликовыми видами с короткими толстыми телами и мощными ногами, которые позволяли бы выдерживать силу тяжести, почти в три раза превышающую земную. У существ размером с человека центр тяжести расположен так высоко, что они не могли бы сделать на Юпитере ни одного шага, не упав при этом. (Напротив, на планетах с низкой силой тяжести, например на Меркурии и Марсе, живые существа могут беспрепятственно достигать большого роста. Биологи принимают за аксиому странное, но довольно вероятное положение, что везде во Вселенной, где есть разумные существа, чем больше планета, тем меньше населяющие ее особи, и наоборот.)

Фирсов, Саган и другие астробиологи не настаивают на том, что на Юпитере существует жизнь. Они просто отмечают, что прежние представления, основанные на таких сомнительных данных, как чрезвычайно низкая температура, могут быть ошибочными; теплый климат и аммиачные моря могли бы сделать Юпитер убежищем жизни.

Итак, царь планет, колоссальный по размерам, возможно, окажется приютом для скрытой облаками жизни, более многообразной, чем на сотне земель. Космические зонды и экспедиции

космонавтов помогут разгадать эту загадку.

Сатурн

Из четырех газовых гигантов Сатурн больше всех заслуживает этого названия, так как, несмотря на гигантские размеры (экваториальный диаметр около 120 000 км), уступающие лишь Юпитеру, его масса всего в 95 раз больше земной. (Плотность Сатурна, получаемая делением массы на объем, меньше плотности воды — 0,7.) Астрономы говорят, что если бы во Вселенной удалось найти достаточно большой океан воды, то Сатурн плавал бы в нем. Такая удивительно низкая плотность означает, что Сатурн на ⁴/₅ должен состоять из газов и лишь на ¹/₅ — из более тяжелых веществ: металлов и скальных пород, сосредоточенных в небольшом ядре. Его атмосфера должна быть намного протяженнее, чем атмосфера Юпитера, глубина которой 13 000 км.

Именно вопрос о толщине атмосферы сразу же приводит нас к одной из тайн опоясанной кольцом планеты.

Загадка 1. Действительно ли твердое тело Сатурна относительно мало и составляет лишь половину видимого нами телескопического изображения?

Прежде всего мы должны принять во внимание разнобой в астрономических данных. Рассматривая в телескоп Марс, мы не видим его атмосферу; когда говорят, что Марс имеет диаметр, равный 6786 км, то имеется в виду только поперечник твердого тела планеты. Если учесть 90 % массы его воздушной оболочки, то диаметр равен уже 6960 км. Однако для Венеры мы приводим значение диаметра видимого изображения, которое включает плотный облачный слой. Учет его толщины (точная величина не известна) уменьшил бы диаметр Венеры на 200–800 км. Величина 12 756 км относится лишь к диаметру твердого тела Земли. С учетом атмосферы ее диаметр превышает 13 000 км.

У далеких газовых гигантов всегда учитывается толщина их протяженных воздушных оболочек, и именно поэтому так высоки значения диаметров. Например, значение диаметра Юпитера — 140 000 км — включает высоту атмосферы — 13 000 км с каждой стороны планеты. Вычитая эти 26 000 км, получим диаметр твердого тела Юпитера — 114 000 км.

Если бы планеты лишились своих атмосфер, то заметнее всего уменьшился бы диаметр Сатурна, толщина атмосферной оболочки которого оценивается от 25 000 до 31 000 км. Если принять среднее значение 28 000 км, то диаметр Сатурна уменьшится вдвое — до 64 000 км. По сравнению с Землей он все равно останется гигантом, но будет уже ненамного больше Урана и Нептуна (относительно тонкие атмосферы которых не так сильно увеличивают действительные размеры).

В популярной астрономической литературе обычно приводится величина диаметра Сатурна с учетом его атмосферы. Затем указывается, что на этой огромной планете, по общему мнению, имеющей диаметр 120 000 км, но относительно малую массу, сила тяжести не столь уж велика — больше земной всего в 1,17 раза; человек весом 70 кг на Сатурне «поправится» на 12 кг и будет весить 82 кг.

Но так было бы лишь в том случае, если бы человек находился на внешней поверхности облачного слоя.