Роскосмос. Главное за неделю | Парадокс Ферми: Одиноки ли мы во Вселенной?
Подводим итоги уходящей недели в новом новостном дайджесте:
▪️ «Науку» готовят к новым экспериментам: работы за бортом МКС;
▪️ Россия и Казахстан: «Союз-5» для «Байтерека»;
▪️ «Вызов»: выход на экраны — штатно;
▪️ кинофестиваль «Циолковский»: награды для звёзд.
Фото «Хаббла» превратили в космическую музыку. Послушайте!
Что будет, если превратить галактический снимок телескопа в нотный стан? А вот что
Для нас космос нем. Ведь звуки, которое воспринимает человеческое ухо, – это колебания частиц воздуха (или воды, или земли, или любой другой среды). За пределами атмосферы мы не услышим ровным счетом ничего.
Однажды исследователи NASA сами решили сочинить космическую музыку. Своеобразным «нотным станом» стал снимок, сделанный телескопом «Хаббл» 13 августа 2018 года. Яркие точки на нем – галактики, а в каждой – мириады звезд. Ученые даже назвали снимок «сундуком с галактическими сокровищами».
Каждый объект на изображении наделен своим звуком – от 30 до 1000 герц (высота зависит от положения на снимке). Небольшие и тусклые галактики откликаются короткими звуками, а яркие, относительно близкие звезды и спиральные галактики – более длинными, громкими и сложными.
Получившаяся композиция звучит жутковато, но не слишком удивительно. В фантастических фильмах, повествующих о космосе и инопланетянах, вымышленный звуковой ряд бывает и более устрашающим.
Ранее в NASA уже проводили различные звуковые космические эксперименты. Новый пример даже сравнительно мелодичен: по мнению исследователей, самые приятные звуки в середине трека издает скопление галактик RXC J0142.9 + 4438.
Чёрная дыра несется сквозь Вселенную и оставляет за собой звездный хвост
«Убегающая» черная дыра в представлении художник
Раньше астрономы не наблюдали ничего похожего.
Исследователи сообщили об обнаружении сверхмассивной черной дыры, выброшенной из собственной галактики и вынужденной бродить по космосу. За ней следует цепочка из молодых звезд, которая растянулась на 200 000 световых лет. Астрономы никогда не видели ничего подобного этому невероятному зрелищу. Самое удивительное, что космический телескоп «Хаббл» заметил «беглянку» по счастливой случайности.
Черная дыра с массой, эквивалентной 20 миллионам солнц, движется так быстро, что могла бы преодолеть расстояние между Землей и Луной всего за 14 минут.
По мере своего движения космический монстр накапливает около себя межзвездный газ, и когда плотные области газа коллапсируют, на этом месте рождаются новые звезды. Обычно такая сверхмассивная черная дыра питалась бы этими звездами, но эта несётся сквозь облака газа так быстро, что не успевает «полакомиться» звездами.
В результате странствующая черная дыра-изгой создает коридор из молодых звезд, и они формируют хвост. Хвост этот ведёт прямиком к «родной» галактике сверхмассивной черной дыры, говорят исследователи.
«Мы наблюдаем след за черной дырой, где газ охлаждается и может образовывать звезды. Подобно следу за кораблем, мы видим след за черной дырой. Он не похож ни на что, что мы видели раньше», – объясняет Питер ван Доккум, ведущий автор исследования из Йельского университета.
На самом дальнем конце звездного хвоста находится невероятно яркий узел ионизированного кислорода. Ученые считают, что это является следствием нагрева газа черной дырой.
Еще не совсем ясно, как сверхмассивная черная дыра покинула свою родительскую галактику. Исследователи предполагают, что выброшенная черная дыра могла оставить галактику-хозяина в результате множественных столкновений сверхмассивных черных дыр, первое из которых произошло, когда две галактики слились 50 миллионов лет назад.
«Когда эти сверхмассивные черные дыры вращались друг вокруг друга, в это месиво вторглась еще одна галактика, неся с собой другую сверхмассивную черную дыру. Следуя старой поговорке «двое – компания, трое – толпа», взаимодействие между тремя черными дырами стало хаотичным и привело к тому, что одна черная дыра крала импульс у других и уносилась дальше в космос», – пишут исследователи.
Что интересного увидит JUICE на Ганимеде
Космический зонд JUICE, который Европейское космическое агентство запустило в космос 14 апреля, предназначен для изучения Юпитера и его ледяных спутников. Больше времени он потратит на изучение Ганимеда — самой большой луны в Солнечной системе. На нем он сможет увидеть немало интересного.
Ганимед — главная цель миссии JUICE
14 апреля с космодрома Куру во Французской Гвиане стартовал космический аппарат JUICE, построенный Европейским космическим агентством (ESA). Следующие несколько лет он проведет, путешествуя по Солнечной системе, пока не достигнет цели своего полета — газового гиганта Юпитера.
На борту этого зонда находятся камеры, спектрографы, радары, приборы для измерения магнитного и гравитационного полей. Все это он применит для исследования четырех крупнейших спутников Юпитера — Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. При этом больше всего времени — 30% от общей продолжительности научной работы — JUICE будет исследовать Ганимед, который является наибольшим не только среди вращающихся вокруг Юпитера тел, но и среди лун Солнечной системы.
Крупнейший спутник Солнечной системы
Ганимед — действительно большое тело. Его диаметр составляет 5268 км. Это примерно на 2% больше, чем у его ближайшего соперника — сатурнианского спутника Титана, а также на 8% больше, чем у самой маленькой планеты Солнечной системы — Меркурия.
При этом масса Ганимеда составляет всего 45% от массы Меркурия. Так произошло потому, что, в отличие от ближайшей к Солнцу планеты, имеющей огромное железно-никелевое ядро, самый большой спутник Юпитера состоит преимущественно из силикатов и льда, которые значительно легче.
Ганимед делает оборот вокруг Юпитера за семь суток. Это ровно в два раза дольше, чем Европа, и в 4 — чем Ио. Так произошло потому, что все три тела находятся в орбитальном резонансе. Среднее расстояние самого спутника от планеты-гиганта составляет 1 млн 70 тыс. км, то есть он находится от нее примерно в 2,5 раза дальше, чем Луна от Земли.
Несмотря на это, приливные силы от гигантской планеты достаточно мощны, чтобы затормозить вращение Ганимеда вокруг собственной оси и сделать его синхронным. Вследствие этого спутник всегда повернут к Юпитеру одной и той же стороной. А Солнце восходит на его небосводе всего раз в неделю.
Внутреннее строение и магнитное поле
В отличие от соседней Европы с ее ровной светлой поверхностью, иссеченной преимущественно только трещинами, Ганимед имеет более темный цвет и практически весь покрыт кратерами. Это заставляет ученых задуматься о различиях внутреннего строения двух небесных тел.
Ганимед
Образовались они из одной и той же смеси камней и льда. Однако в Европе из-за того, что она находится ближе к Юпитеру, шел интенсивный внутренний разогрев. В результате этого лед растаял и все силикатные породы оказались в центре.
На Ганимеде, судя по наличию на его поверхности очень старых кратеров и отсутствию следов трещин, полного расслоения не было. Хотя следы частичного расплавления есть. Чем они вызваны — неизвестно, однако у этого небесного тела есть одна особенность, которой нет у Европы: крупнейший спутник Юпитера является единственным подобным объектом, обладающим мощным магнитным полем.
А оно может существовать только при условии, если в его центре существует тяжелое ядро, которое вращается относительно внешних слоев, создавая эффект динамо. То есть сплошной холодной «кашей» льда и силикатов Ганимед быть не может.
Исследование магнитного поля Ганимеда — того, откуда оно возникает, какие его особенности и как взаимодействует с более мощным полем газового гиганта — будет одной из главных задач JUICE.
Внутреннее строение Ганимеда
Океан под поверхностью
Большинство исследователей сходятся в том, что под поверхностью Ганимеда существует океан жидкой воды. На что он похож и какую глубину имеет — здесь мысли сильно расходятся. Некоторые исследования указывают на то, что его глубина достигает нескольких сотен километров. В таком случае по объему он самый крупный в Солнечной системе.
Другие исследования говорят о том, что океаны на Ганимеде могут быть многослойными. В этом случае каждый из них должен иметь глубину в несколько километров. А между ними расположены многокилометровые слои льда.
Этот лед может быть интересен сам по себе. Давление на большой глубине под поверхностью Ганимеда очень высокое, значит там есть условия для образования гексагонального льда или еще более экзотических модификаций.
JUICE должен определить, что на самом деле скрывается под поверхностью спутника. С этой целью он оборудован несколькими приборами, важнейшими из которых являются радар и гравиметр. Первый из них позволяет радиоволнам проникать под поверхность небесного тела и, улавливая отраженное излучение, находить неравномерность глубинной структуры.
Второй измерит вариации силы тяжести на Ганимеде. Они существуют на всех крупных планетах, уже исследованных подобным образом, и способны многое рассказать об их внутреннем строении. Например, где-то под поверхностью гигантского спутника могут скрываться отдельные «карманы» с жидкой водой или скопления силикатных пород.
Ганимед: органика на поверхности
Скорее всего, на Ганимеде нет подводных вулканов, как в Европе. Однако вещества, которые могут указывать на возможность существования жизни, на нем есть. И найти их можно прямо на его поверхности. Дело в том, что внешние слои спутника лишь частично состоят из водяного льда. Остальные приходятся на «сухой лед» — твердую углекислоту. Кроме того, там должны быть водяной циановодород, диоксид серы, серная кислота и сложные соединения углерода.
Поверхность Ганимеда
Понять, что они собой представляют и какое происхождение имеют, будет еще одной задачей JUICE. Для этого на его борту есть целых три спектрографа, работающих в видимом, ультрафиолетовом и микроволновом диапазонах.
Интересной особенностью Ганимеда также является то, что у него тонкая атмосфера, которая состоит преимущественно из кислорода в трех различных модификациях: атомарной (О), молекулярной (О₂) и озона (О₃). Маловероятно, что такая атмосфера могла бы обеспечить возможность жизни на поверхности. А вот в толще льда, обогащенного этим веществом, она вполне могла бы существовать.
Топографическая карта Ганимеда
Самой же интересной задачей, поставленной перед JUICE, будет составление топографической карты Ганимеда. До сих пор космические аппараты снимали в высоком разрешении только отдельные фрагменты его поверхности. Но европейский космический зонд должен осмотреть ее всю.
Самой интересной особенностью Ганимеда является мозаика светлых и темных участков. Первые содержат относительно небольшое количество кратеров. Похоже, именно здесь всего несколько сотен миллионов лет назад происходило расплавление поверхности. Они занимают около 70% спутника.
Более темные участки занимают остальную поверхность. Они явно старше и почти полностью покрыты кратерами. Самые старые из них имеют возраст 4 млрд лет, то есть они образовались в самом начале существования Солнечной системы.
Область Галилея на Ганимеде
Самым большим темным регионом является область Галилея. Она имеет форму круга диаметром 3200 км и очень похожа на лунные моря, но, в отличие от них, не является следом от удара колоссального тела. Зато на ней самой кратеров хватает. Самый крупный из них — факула Мемфис диаметром 360 км. Ее характерной особенностью является то, что она почти плоская, то есть углубление в ее центре незаметно.
Такие объекты очень распространены на Ганимеде и называются палимпсестами. Другая характерная деталь поверхности этого спутника — многочисленные рытвины и гребни. Разобраться в них и создать подробную карту является одной из задач миссии JUICE.
Парадокс Ферми: Одиноки ли мы во Вселенной?
Сегодня поговорим о так называемом «парадоксе Ферми». В сокращенном изложении его суть заключается в том, что если бы в нашей Галактике была хотя бы еще одна технологически развитая цивилизация, способна совершать межзвездные перелеты — она бы уже давно «оккупировала» весь (или почти весь) Млечный Путь и мы бы наблюдали неоспоримые признаки ее присутствия.
Конечно, многие вспомнят в этом месте многочисленных свидетелей появления НЛО или странные археологические находки, считающиеся признаками «палеоконтактов»… но все эти свидетельства нельзя считать бесспорными, хотя бы потому, что они не присутствуют в нашей жизни, скажем так, на постоянной основе, а следовательно, вопрос реальности внеземного разума остается открытым.
Пессимистически настроенные ученые предлагают простейшее объяснение этого парадокса — признать, что мы одиноки на нашем «звездном острове» (а может быть, и в пределах всей Местной группы). Это не исключает того, что другие развитые цивилизации, способные преодолеть межзвездные расстояния, возникнут в будущем или существовали в прошлом, но по определенным причинам пришли в упадок или совсем исчезли.
До недавнего времени преобладающая часть научного сообщества была склонна разделять это мнение, но большое количество экзопланет, открытых за последние десятилетия, и выявление некоторых закономерностей эволюции живой материи добавили аргументов энтузиастам поисков внеземного разума.
Тут нужно объяснить, почему в этих рассуждениях мы ограничиваемся только Местной группой. Как известно из Общей теории относительности, наибольшая скорость, которую можно развить в нашей Вселенной — скорость света в вакууме (299 792 км/с), причем на это способны лишь фотоны (кванты электромагнитного излучения, не имеющие так называемой массы покоя).
Материальные тела разогнать до такой скорости теоретически возможно, но это потребует огромной энергии, поэтому принято считать, что межзвездные путешествия будут совершаться в десять раз медленнее — то есть со скоростью 0,1 c (около 30 тыс. км/с), что является весьма оптимистичным предположением. Это позволит добраться до ближайших звезд за 40-100 лет, но на то, чтобы пересечь Млечный Путь по диаметру, нам уже пришлось бы потратить миллион лет.
Межзвездные расстояния — если речь не идет о двойных или кратных звездах — в десятки и сотни тысяч раз превышают межпланетные: например, ближайшая звезда Проксима Центавра расположена от Солнца в 90 тысяч раз дальше, чем планета Нептун.
Примерно такая же ситуация в случае с межзвездными и межгалактическими расстояниями. Ближайшую галактику, не входящую в Местную группу (она имеет обозначение NGC 300), отделяет от нас 6 млн световых лет, а следовательно, двигаясь со скоростью 0,1 c, мы доберемся до нее аж за 60 млн лет.
Это уже совсем другие масштабы пространства и времени. К тому же не стоит забывать, что благодаря космологическому расширению Вселенной объекты на расстоянии миллиарда световых лет уже удаляются от нас со скоростью чуть меньше 0,1 c, поэтому мы их просто «не догоним».
Конечно, можно представить себе сверхразвитую цивилизацию, научившуюся преодолевать любые расстояния почти мгновенно… но такую версию лучше рассмотреть в конце статьи. А теперь попытаемся перечислить объяснения «парадокса Ферми», предложенные теми, кто не склонен считать человечество единственной разумной расой Млечного Пути.
Цивилизационное самоубийство
Современная технологическая цивилизация существует не больше пары тысяч лет — это невероятно короткое время по меркам Вселенной. Впрочем, мы уже столкнулись со многими проблемами, созданными непосредственно человечеством и способными его уничтожить или, по крайней мере, «откатить» на примитивный уровень, не предполагающий возможности межзвездных путешествий.
Если такие проблемы подстерегают большинство развитых цивилизаций — неудивительно, что никто из них так и не вышел на «галактические просторы». Кроме того, нас ожидают и внешние факторы, которые не зависят от человеческой деятельности, но могут иметь не менее губительное влияние на наше будущее (столкновение Земли с астероидом или кометой, непредсказуемые флуктуации солнечной активности и т.д.).
Неподъемная жизнь
Возможно и такое, что разумный вид, даже достигнув уровня технологической цивилизации, все же не сможет покинуть родную планету из-за каких-то особенностей своих представителей. Представьте, что на Земле нужного уровня развития достигли дельфины либо другие существа, которым для нормальной жизни нужны большие объемы воды. Как они «потащат» ее за собой в космос?
Еще один вариант описывался в нескольких фантастических рассказах — мыслящие плазмоидные образования в атмосферах газовых гигантов. Им проще будет отправиться в межзвездное путешествие вместе с собственной планетой, что не является абсолютно невозможным, но требует гораздо больших знаний и усилий, чем строительство и запуск космического корабля (даже очень большого).
Суровый космос
Собственно, и человечество пока «оторвалось от Земли» на крошечное по галактическим меркам расстояние, равное радиусу лунной орбиты. Летавшие к Луне астронавты до 12 суток находились вне атмосферы и радиационных поясов нашей планеты, защищающих ее от высокоэнергетических частиц солнечного ветра и космических лучей, и успели получить за это время достаточно высокие дозы радиации.
Межпланетные путешествия продлятся в десятки раз дольше. Следовательно, там эта проблема окажется еще острее. Конечно, методы защиты человека от опасных факторов космического пространства постоянно совершенствуются, но во время межзвездных перелетов эта задача существенно усложнится.
Если космический корабль будет двигаться по Галактике с уже упомянутой скоростью 0,1 c, примерно такой же окажется и относительная скорость всей материи в окружающем пространстве — от отдельных атомов до частиц межзвездной пыли.
При столкновении с ними должно выделяться огромное количество энергии: например, «встреча» с песчинкой размером 1 мм (и массой примерно 2 мг) приведет к взрыву мощностью около миллиарда джоулей, то есть более 200 кг в тротиловом эквиваленте. А таких песчинок за десятки лет космического путешествия на пути нашего звездолета попадется не одна и не две.
Эффективной защиты от такой «бомбардировки» до сих пор нет, и неизвестно, возможна ли она вообще. Этот фактор тоже ставит галактическую экспансию под большое сомнение, или как минимум будет сильно ее замедлять, поскольку после каждого перелета к ближайшей звезде с пригодной для жизни планетой межзвездным путешественникам фактически придется строить новое «транспортное средство».
Право первого разума
Интересное объяснение «парадокса Ферми» предложили несколько астрономов, среди которых был профессор Стэнфордского университета Лоренс Брейзуэлл. В общем это можно описать так: нашей Галактике уже 10-11 млрд лет. Первоначально большую часть ее населения составляли горячие массивные звезды, активное существование которых длится не более нескольких сотен миллионов лет.
Из водорода и гелия — основных химических элементов ранней Вселенной — они синтезировали в своих недрах более тяжелые элементы, необходимые для формирования каменистых планет. Позже они взрывались как сверхновые и рассеивали эти элементы в межзвездном пространстве. Впоследствии их «продукция» попала в области звездообразования, где формировались звезды с планетными системами, уже пригодными для зарождения и развития живых организмов известных нам типов.
Все эти процессы по всему Млечному Пути протекают примерно с одинаковой скоростью, в итоге приводя к появлению разумных видов, и так случилось, что первым таким видом стало именно человечество. То есть наши «братья по разуму» почти наверняка уже существуют, но… они еще «маленькие». И даже если мы с ними примерно одного «возраста» — и им, и нам еще нужно время, чтобы выйти на межзвездные просторы и встретиться.
Сложности перевода
Но представим себе цивилизацию, умудрившуюся преодолеть все проблемы, связанные с межзвездными перелетами, и начавшую постепенное заселение Галактики. Кто сказал, что ее представители будут похожи на людей и обратятся к нам на языке, который мы сможем понять? Когда земные ученые дискутируют о поисках внеземной жизни, они почти всегда говорят о самовоспроизводящихся структурах, базирующихся на углеродных цепочках и биохимических реакциях в водных растворах.
Такую концепцию даже назвали «водно-углеродным шовинизмом», но правда в том, что образцы живой материи, построенные по другим принципам, нам еще не встречались, и мы даже не знаем, какими эти принципы могут быть. Возможно, «чужой разум» уже давно существует рядом с нами, просто мы не можем отличить его носителей от «неживой природы». А может, они сами не хотят лишний раз попадаться нам на глаза.
Принцип невмешательства
Строго говоря, почему мы решили, что инопланетяне, прибывшие в Солнечную систему и заметившие наличие разумной расы на третьей от Солнца планете, сразу бросятся с нами знакомиться? Даже в пределах родной Земли человечество имеет достаточно примеров негативных последствий контактов обществ с разными уровнями развития.
Цивилизация, научившаяся путешествовать между звездами, наверняка окажется достаточно разумной, чтобы уберечь землян (а возможно, и себя) от подобного «культурного шока». Скорее всего, ее представители будут наблюдать за нами, никак не обнаруживая своего присутствия, пока не решат, что мы уже дозрели до того, чтобы их увидеть.
Вернемся теперь к размышлениям о «всемогущих» пришельцах, которые научились передвигаться со скоростями существенно выше световой. Конечно, уровень их технологий позволит им не только это: они еще смогут оставаться невидимыми либо идеально маскироваться под какие-нибудь предметы, птиц, животных, в конце концов — других людей. Без особого напряжения они выучат человеческие языки, защитят себя от возможной угрозы со стороны земных вирусов и бактерий.
Им будет сложно удержаться от вмешательства в какие-то важные общественно-исторические события… Все эти сценарии уже много раз описывались в различных фантастических произведениях и теориях всемирного заговора, и на самом деле мы не можем полностью исключить их из рассмотрения.
Единственный путь когда-нибудь выявить представителей такой «суперцивилизации» — постоянно углублять наши знания об окружающем мире, искать в нем кажущиеся несоответствия и интересные закономерности. Возможно, настанет день, когда пришельцы сами решат, что человечество наконец-то «созрело» для безопасного контакта с ними, и тогда мы узнаем наверняка о существовании «старших братьев по разуму».
Но пока все выглядит таким образом, что этими «старшими братьями» являются люди — по крайней мере, в пределах нашей Галактики.