Рудольф Киппенхан - Рудольф Киппенхан 100 миллиардов солнц: Рождение, жизнь и смерть звезд

• Название: Рудольф Киппенхан 100 миллиардов солнц: Рождение, жизнь и смерть звезд
• Автор: Рудольф Киппенхан
• Издательство: Мир
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1990
• ISBN: 5-03-001195-1 (русск) 3-492-10343-X (нем)

Книга астронома из ФРГ посвящена изложению современных взглядов на свойства, строение, происхождение и эволюцию звезд. Не применяя математики и сложной терминологии, автор просто и наглядно объясняет все основные результаты теории звезд, начиная с ее классических разделов и кончая самыми современными данными о пульсарах, рентгеновских звездах и черных дырах.

---

Долгая дорога жизни

Вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной и существует ли жизнь на других звездах, возник гораздо раньше, чем мы узнали, что неподвижные звезды сами являются солнцами. Об этом размышляли Николай Кузанский (1401–1464) и Джордано Бруно (1548–1600). Одному это ничего не стоило, а другой сгорел на костре.

Мы хотели бы ограничить вопрос о существовании жизни на других небесных телах нашей Галактики лишь такими формами жизни, которые имеют ту же химическую основу, что и жизнь на Земле. В частности, мы будем связывать существование жизни с наличием воды в жидком состоянии. Пусть вопрос состоит в том, имеется ли на какой-либо планете жизнь, подобная нашей или, быть может, в более усовершенствованных формах. Во всяком случае необходимо, чтобы жизнь существовала там не меньшее время, чем она существует на Земле. По находкам, сделанным в Трансваале, мы знаем, что сине-зеленые водоросли-достаточно высокоразвитые одноклеточные-существуют уже 3,5 миллиарда лет. Возраст Земли, по оценкам, на 1–1,5 миллиарда лет больше. Итак, нам следует искать звезды, вблизи которых минимум 4 миллиарда лет существуют условия для эволюции примитивных живых организмов.

Вспомним историю развития жизни на нашей планете. Астроном Генрих Зидентопф (1906–1963) предложил такое наглядное сравнение. Уподобим все время существования Земли, около 5 миллиардов лет, одному году. Тогда 100 миллионов лет будут соответствовать одной неделе, а 160 лет одной секунде. В таком случае от возникновения Вселенной и самых старых звезд Млечного Пути до образования Солнца и Земли проходит один год. Пусть в январе следующего года образуются Земля и остальные планеты. Атмосфера Земли состоит еще в значительной степени из водорода, самого распространенного элемента во Вселенной. Позднее он вырывается из плена земного притяжения, и основными компонентами атмосферы становятся азот и кислород. Еще в водородной атмосфере появляются простейшие формы жизни; к марту возникают одноклеточные. Развитие жизни идет дальше, но лишь последние шесть недель нашего условного года мы достаточно хорошо знаем по окаменелостям. Водорода в атмосфере уже почти нет, и жизнь существует за счет кислорода. К концу ноября сушу осваивают растения, чуть позднее-животные. В два дня рождественских праздников (24–25 декабря) вымирают динозавры, которые до этого примерно неделю господствовали на Земле. В 23 часа 31 декабря появляется «пекинский человек» (синантроп), за 10 минут до конца года на новогоднем празднестве появляется неандерталец, за пять минут-представители современной человеческой расы, за тридцать секунд до конца года начинается история человечества. За эти тридцать секунд численность человечества увеличилась стократно: особенно быстро шел рост народонаселения в последние секунды: только за последнюю секунду население земного шара утроилось. А первая радиопрограмма была передана в эфир всего за четыре сотых секунды до того, как в небо взвились ракеты новогоднего фейерверка.

Итак, жизнь на Земле существует почти так же долго, как и сама Земля, однако лишь ничтожная доля этого времени приходится на то, что мы называем цивилизацией.

Миллион обитаемых планет в нашей Галактике?

Развитие жизни оказывается столь длительным процессом, что его можно сравнить с временем развития звезд. Как известно, в небе есть столь молодые звезды, что обезьяночеловек с острова Ява мог быть свидетелем их рождения. Если у подобных звезд имеются планеты, то на них еще не может существовать высокоразвитая жизнь. О массивных звездах мы знаем, что они дают свет и тепло лишь в течение нескольких миллионов лет слишком малый срок для того, чтобы успела развиться жизнь. Таким образом, нам подходят лишь звезды, масса которых равна массе Солнца или меньше ее. Млечный Путь содержит около 100 миллиардов звезд. Почти все они по массе укладываются в требуемые рамки, так как число массивных звезд очень невелико.

За вычетом небольшого процента все звезды Млечного Пути дают тепло достаточно долгое время, чтобы успела возникнуть разумная жизнь. Остается открытым вопрос, все ли эти звезды имеют планетные системы. Лишь на небесном теле, обращающемся вокруг звезды, температура может быть такой, что вода находится в жидком состоянии. К сожалению, астрономы не могут различить другие солнечные системы: самые близкие к нам звезды все равно слишком далеки, чтобы можно было различить в телескоп их крошечные спутники. Весьма вероятно, однако, что и вокруг других солнц обращаются планеты — прежде всего нам не следует думать, что наша Солнечная система чем-то особенна. В истории науки не раз уже опровергалась мысль о том, что нам принадлежит особое место в мироздании.

Мы уже видели, что благодаря наличию у космического вещества момента импульса одиночные звезды, по всей вероятности, имеют планетные системы. В этом убеждает нас и наша собственная Солнечная система. Гигантские планеты Юпитер и Сатурн образуют со своими лунами собственные маленькие планетные системы, за возникновение которых, очевидно, тоже несет ответственность момент импульса. Так что вполне разумно было бы считать, что все одиночные звезды имеют планетные системы.

Если же из-за наличия момента импульса возникает двойная звездная система, то если в такой системе планеты и возникнут, они либо за короткое по космическим масштабам время упадут на одну из звезд, либо разлетятся в космическое пространство. Поскольку при ближайшем рассмотрении более половины звезд оказываются двойными, у нас остается что-то около 40 миллиардов звезд.

Теперь необходимо, чтобы планеты находились на подходящем расстоянии от звезды: излучение звезды должно создавать на поверхности планеты такую температуру, чтобы вода существовала в жидком состоянии. В нашей планетной системе Меркурий оказывается слишком близко к Солнцу, а те планеты, которые находятся за Марсом, получают от Солнца слишком мало тепла. Мы никогда не видели планет других звезд. Как же узнать, сколько из них находится на нужном расстоянии? Остается только опираться на аналогию с нашей собственной Солнечной системой. Здесь Земля попадает в ту область, где возможна жизнь, а Марс и Венера находятся на границе этой области. Снимки аппаратов «Маринер» показали нам поверхность Марса, своей безжизненностью напоминающую лунный пейзаж. Хотя атмосфера Марса содержит воду, спускаемые аппараты «Викингов» не смогли обнаружить на Марсе никаких следов живых клеток. Советские космические аппараты измерили температуру на поверхности Венеры, которая превышает 450 градусов Цельсия. Так что Венера тоже малопригодна для жизни. Похоже, что в нашей Солнечной системе мы одиноки.

Если прикинуть, какие условия должны осуществиться на планете, чтобы там могла возникнуть жизнь, то станет ясно, насколько редкой может быть счастливая случайность, обеспечивающая на небесном теле пригодный для жизни климат. Ученые NASA считают, что в нашей Галактике имеется не более миллиона планет, на которых внешние условия могли бы позволить жизни развиться до высокого уровня.

Но если даже на планете достаточно долгое время существует благоприятный климат, то возникнет ли на ней жизнь? Этот вопрос адресован не к астрономам, а к биологам. Но и астроном может помочь: он знает, что распределение химических элементов во Вселенной, за немногими исключениями, всюду одинаково. Самые далекие звезды Млечного Пути и даже звезды других галактик состоят из такой же смеси химических элементов, что и наше Солнце. Нет звезд из серы и туманностей из ртути. Почти всюду основным веществом является водород, за ним идет гелий, а потом и другие элементы. Мы можем заверить биолога, что на самой далекой планете с подходящим климатом найдутся все вещества, которые необходимы ему, чтобы создать все свои органические молекулы. Радиоастрономы обнаружили в газовых облаках различные молекулы, которые химики относят к органическим: молекулы спирта, муравьиной кислоты, синильной кислоты, эфира. От этих простых органических молекул, конечно, еще далеко до сложных молекул, которые составляют основу того, что мы называем жизнью. Будем все же считать, что всюду, где может возникнуть жизнь, она действительно возникает. В таком случае в нашей Галактике имеется миллион планет, на которых существует жизнь, длящаяся, по предположению, четыре миллиарда лет. Конечно, жизнь на разных планетах будет находиться на разных ступенях развития.

Как долго может существовать цивилизация?

Для нас, естественно, обитаемые планеты представляют интерес лишь в том случае, если мы можем каким-либо образом связаться с ними, а единственной такой возможностью являются радиосигналы. Можно спросить, сколько планет из миллиона в нашей Галактике обладают техническими возможностями посылать радиосигналы. Если планета посылала радиосигналы все время, пока на ней существует жизнь, то таких планет был бы, конечно, миллион. Но сине-зеленые водоросли не посылают радиосигналов; отпадают и те обитатели, которые какой-нибудь атомной бомбой разрушили и свою технику, и, скорее всего, себя. Тогда остается лишь малая доля от общего числа, которая определяется отношением времени, в течение которого цивилизация способна посылать радиосигналы, к общему времени существования жизни на планете.