Карл Саган - Космос: Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации

• Название: Космос: Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации
• Автор: Карл Саган
• Жанр: Научпоп
• Год: 2005
• ISBN: ISBN 5-94278-522-8

Книга знаменитого американского астрофизика и популяризатора науки К. Сагана рассказывает об эволюции Вселенной, формировании галактик и зарождении жизни и разума. Автор прослеживает пути познания Вселенной — от прозрений древних мыслителей через открытия Кеплера, Ньютона и Эйнштейна к современным космическим миссиям.

---

Температура на поверхности Венеры, согласно радиоастрономическим наблюдениям, подтвержденным прямыми измерениями с космических аппаратов, составляет около 480 °C — больше, чем в самой горячей кухонной печи. Атмосферное давление на поверхности достигает 90 атмосфер, то есть в 90 раз превосходит земное и соответствует давлению воды на глубине 1 километр. Чтобы достаточно долго продержаться на Венере, космический аппарат должен быть устроен по образцу глубоководного батискафа и при этом еще хорошо охлаждаться.

Более десятка космических аппаратов Советского Союза и Соединенных Штатов вошли в плотную атмосферу Венеры и проникли сквозь облака; некоторые из них смогли просуществовать на поверхности около часа[73]. Два советских аппарата «Венера» передали оттуда изображения[74]. Давайте пройдем по следам пионерских миссий и посетим иной мир.

В обычном видимом свете можно наблюдать бледно-желтые облака Венеры, но, как впервые отметил Галилей, в них практически не на чем задержаться взгляду. Однако камера, работающая в ультрафиолетовом диапазоне, позволяет рассмотреть в верхних слоях атмосферы изящную, сложную систему вихревых ветров, дующих со скоростью около 100 метров в секунду. На 96 процентов атмосфера Венеры состоит из углекислоты. Имеются незначительные следы азота, водяного пара, аргона, угарного и других газов, но содержание углеводородов и углеводов не превышает 0,1 части на миллион. Облака Венеры, как выяснилось, представляют собой в основном концентрированный раствор серной кислоты. Присутствуют также небольшие количества соляной и плавиковой кислот. Даже верхние, холодные облака Венеры оказались совершенно отвратительным местом.

Над видимым облачным слоем, на высоте около 70 километров от поверхности, всегда висит дымка из мельчайших частиц. На уровне 60 километров мы ныряем в облака, чтобы очутиться в окружении капелек концентрированной серной кислоты. По мере погружения они становятся крупнее. В нижних слоях атмосферы имеются следы едкого газа — диоксида серы (SO2). Поднимаясь выше облаков, он испытывает на себе разлагающее действие ультрафиолетового излучения Солнца и вступает в реакцию с водой, образуя серную кислоту, которая конденсируется в мельчайшие капли, оседает и на небольших высотах благодаря нагреванию вновь распадается на SO2 и воду, завершая круговорот. По всей Венере постоянно идут сернокислые дожди, но ни одна капля никогда не достигает поверхности планеты.

Желтый серный туман продолжается до высоты 45 километров над поверхностью, достигнув которой, мы оказываемся в плотной, но кристально прозрачной среде. Однако атмосферное давление настолько велико, что разглядеть поверхность невозможно. Солнечный свет, рассеиваемый молекулами атмосферы, полностью скрывает ее из виду. Здесь нет пыли, нет облаков, просто газовая оболочка планеты становится осязаемо плотной. Сквозь лежащие выше облака проникает довольно много солнечного света, не меньше, чем на Земле в пасмурный день.

Обжигающая жара, разрушительное давление, ядовитые газы и жуткий красноватый свет делают Венеру больше похожей не на богиню любви, а на воплощение преисподней. Насколько мы можем судить, в некоторых местах поверхность покрыта беспорядочно разбросанными, немного размягченными каменными обломками — враждебный, пустынный ландшафт, который изредка разнообразят разъеденные останки брошенных космических кораблей с далекой планеты, совершенно неразличимые сквозь толстую, облачную, ядовитую атмосферу[75].

Венера дает нам пример всепланетной катастрофы. Теперь уже понятно, что высокая температура поверхности является следствием мощного парникового эффекта. Солнечный свет проходит сквозь атмосферу и облака Венеры, которые полупрозрачны для видимого света, и достигает поверхности. Нагретая поверхность пытается посредством излучения отдать теплоту космосу. Поскольку Венера намного холоднее Солнца, она испускает излучение преимущественно в инфракрасном, а не в видимом диапазоне спектра. Однако углекислый газ и водяной пар[76] в атмосфере Венеры почти идеально поглощают инфракрасное излучение, солнечное тепло оказывается в ловушке, и температура поверхности растет — пока та небольшая доля инфракрасного излучения, которой удается просочиться сквозь мощную атмосферу, не уравновесит солнечный свет, поглощаемый нижними слоями атмосферы и поверхностью.

Соседний мир явился нам угнетающе неприглядным. Но мы вновь вернемся на Венеру. Она все же по-своему притягательна. В конце концов, герои греческих и скандинавских мифов не чурались визитов в преисподнюю. Нам многое предстоит узнать о нашей планете, которая по сравнению с этой геенной огненной может считаться раем.

Египетский сфинкс, получеловек-полулев, был сооружен более 5500 лет назад[77]. Его лик когда-то был четким, теперь же черты сглажены ветром, который тысячелетиями несет песок из пустыни, и редкими дождями. В Нью-Йорке есть привезенный из Египта обелиск под названием «игла Клеопатры»[78]. Всего за сто лет пребывания в Центральном парке надписи на нем почти исчезли из-за смога и промышленных выбросов — из-за химической эрозии, подобной той, что действует в атмосфере Венеры. На Земле эрозия мало-помалу стирает информацию, но поскольку она действует постепенно — капля за каплей, песчинка за песчинкой, — этот процесс трудно заметить. Крупные образования, такие как горные массивы, сохраняются десятки миллионов лет; меньшие по размерам ударные кратеры — сотни тысяч[79], а крупные искусственные сооружения — только несколько тысяч. Вдобавок к медленной и равномерной эрозии разрушению способствуют катастрофы большего или меньшего масштаба. У Сфинкса нет носа. Какие-то вандалы отбили его снарядом (одни говорят, это были турки-мамелюки, другие — наполеоновские солдаты).

На Венере, на Земле и везде в Солнечной системе есть следы катастрофических разрушений, полустертые или скрытые медленными, более равномерными процессами: на Земле, например, атмосферные осадки, собираясь в ручьи и реки, создают громадные аллювиальные бассейны; на Марсе есть русла древних рек, возможно, выходящих из-под поверхности; на Ио, спутнике Юпитера, существует что-то вроде широких каналов, проложенных потоками жидкой серы. На Земле, в верхних слоях венерианской атмосферы, на Юпитере развиваются мощные атмосферные процессы. Песчаные бури бушуют и на Земле, и на Марсе; молнии бывают на Юпитере, на Венере[80] и на нашей планете. Вулканы выбрасывают вещество в атмосферу на Земле и на Ио. Внутренние геологические процессы медленно деформируют поверхности Венеры, Марса, Ганимеда, Европы (последние два — спутники Юпитера. — Ред.) и, конечно, Земли. Ледники, известные своей неспешностью, производят масштабные преобразования ландшафтов на Земле и, возможно, на Марсе. Эти процессы не обязательно протекают равномерно во времени. Когда-то большая часть европейского континента скрывалась подо льдом. Несколько миллионов лет назад то место, где сейчас находится город Чикаго, было погребено под трехкилометровой толщей льда. На Марсе и повсюду в Солнечной системе мы находим образования, которые не могут возникнуть в наши дни, рельефы, сформировавшиеся сотни миллионов, миллиарды лет назад, когда климат на планетах, вероятно, был совершенно иным.

Существует еще один фактор, способный менять ландшафт и климат Земли, — это разумная жизнь, которой под силу существенно преображать окружающую среду. Как и на Венере, на нашей планете работает парниковый эффект, создаваемый углекислым газом и водяным паром. Если бы не он, глобальная температура опустилась бы ниже точки замерзания воды. Благодаря ему океаны остаются жидкими и на Земле возможна жизнь. Небольшой парниковый эффект — хорошая штука. Углекислоты на Земле практически столько же, сколько на Венере, — ее хватило бы для создания давления 90 атмосфер; но эта углекислота связана в земной коре в форме известняка и других карбонатов, а не находится в атмосфере. Если Земля переместится немного ближе к Солнцу, температура слегка вырастет. Это вызовет выделение части СO2 из близких к поверхности пород и усилит парниковый эффект, обусловив дальнейший нагрев поверхности. Карбонаты на горячей поверхности будут выделять все больше СO2, и не исключено, что парниковый эффект пойдет вразнос. Именно это, по-видимому, и произошло в ранний период истории Венеры из-за ее близости к Солнцу. Венера являет собой предупреждение о катастрофе, которая может случиться с планетой, довольно похожей на нашу.

Основными источниками энергии для современной индустриальной цивилизации служат так называемые ископаемые топлива. Мы сжигаем дерево и нефть, уголь и природный газ и при этом выбрасываем в воздух продукты сгорания, преимущественно СO2. В результате содержание углекислоты в земной атмосфере значительно увеличивается. Нам следует быть осторожными, чтобы не допустить неуправляемого парникового эффекта. Глобальный подъем температуры всего на один-два градуса может иметь катастрофические последствия. Сжигая уголь, нефть, бензин, мы также выбрасываем в атмосферу серную кислоту. И у нас уже сейчас, как и на Венере, в стратосферных слоях витает легкая дымка из капелек серной кислоты. Крупнейшие наши города загрязнены ядовитыми молекулами. Мы не понимаем, к каким долгосрочным последствиям приведет нынешний образ действий.