Пекка Теерикор - Эволюция Вселенной и происхождение жизни

• Название: Эволюция Вселенной и происхождение жизни
• Автор: Пекка Теерикор
• Издательство: Эксмо
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2010

Сэр Исаак Ньютон сказал по поводу открытий знаменитую фразу: «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов».

«Эволюция Вселенной и происхождение жизни — описывает восхождение на эти метафорические плечи, проделанное величайшими учеными, а также увлекательные детали биографии этих мыслителей. Впервые с помощью одной книги читатель может совершить путешествие по истории Вселенной, какой она представлялась на всем пути познания ее природы человеком. Эта книга охватывает всю науку о нашем происхождении — от субатомных частиц к белковым цепочкам, формирующим жизнь, и далее, расширяя масштаб до Вселенной в целом.

«Эволюция Вселенной и происхождение жизни» включает в себя широкий диапазон знаний — от астрономии и физики до химии и биологии. Богатый иллюстративный материал облегчает понимание как фундаментальных, так и современных научных концепций. Текст не перегружен терминами и формулами и прекрасно подходит для всех интересующихся наукой и се историей.

---

На фоне этой бурной эволюции биосферы для развития разумного, технически оснащенного вида требуются довольно стабильные условия. Из опыта Земли видно, что для создания технической культуры необходима суша. Первым шагом на пути технической эксплуатации природных источников энергии является эффективное производство продуктов питания. С момента изобретения сельскохозяйственной деятельности около 10 000 лет назад мы, к счастью, живем при стабильном климате, без ледниковых периодов.

Вопрос времени

Трудно представит себе 14-миллиардный возраст Вселенной, 4,6-миллиардный возраст Земли и 3,9-миллиардный возраст биосферы. Трудно представить даже продолжительность разных геологических периодов. Чтобы легче было окинуть мысленным взором эти геологические интервалы времени, представим себе всю историю Земли на шкале времени в один год; в этом масштабе возраст Вселенной составит три года. Если предположить, что Земля образовалась 1 января 3-его года, то самые старые известные породы сформировались и, вероятно, жизнь зародилась около 10 февраля. Затем всю весну, лето и осень был долгий период эволюции. Первые примитивные животные появились в середине ноября, первые растения выросли на суше 10 декабря, а эра динозавров закончилась катастрофой вечером 26 декабря. Человек появился как отдельный вид 31 декабря в 6 часов вечера, а последнее оледенение отступило от Скандинавии за минуту до полуночи. Наше западноевропейское летосчисление началось за 14 секунд до полуночи, то есть до нынешнего момента.

Как видим, техническая цивилизация пока существует на протяжении всего лишь крошечной доли возраста нашей планеты. В ее дальнейшем длительном существовании некоторые сомневаются. Имея в виду столь малый промежуток времени, было бы невероятной удачей, если бы на одной из соседних звезд сейчас существовала иная цивилизация, способная посещать нас или связываться с нами. Быть может, именно этим и объясняется парадокс Ферми, который мы обсуждали в главе 32, хотя возможны и другие объяснения.

Учитывая огромное число звезд во Вселенной, мы надеемся на присутствие жизни где-либо еще, однако наличие сложных форм жизни, разума или технической цивилизации обладает значительно меньшей вероятностью. Чрезвычайная сложность жизни, тем более существование разумной, интеллектуальной жизни, способной постигать окружающий мир, свидетельствуют о медленной эволюции, длящейся очень долго. Большие масштабы времени и сложный синтез элементов возможны лишь в космосе зрелого возраста. Поэтому только в долгоживущей и медленно развивающейся Вселенной может возникнуть сложная жизнь. Но в огромной, холодной и старой Вселенной, управляемой темной материей и темной энергией, должны быть теплые и безопасные ниши из обычной материи, способные служить прибежищем для жизни. Маша Земля — одно из таких мест (рис. 33.3).

Рис. 33.3. В декабре 1968 года три человека — Фрэнк Борман, Джеймс Ловелл и Уильям Андерс — десять раз облетели Луну на космическом корабле «Аполлон-8». Спустя три века после создания Ньютоном его «Начал» эта картина восхода Земли над лунным горизонтом стала символом достижений науки и техники по преодолению и использованию гравитации для космических полетов. С разрешения NASA.

Мы начали эту книгу словами биолога Хаксли, выражающими то, как мы, ныне живущие на Земле, а также и все люди, когда-либо жившие до нас, относимся к тайнам Вселенной. Другая цитата суммирует результат нашего долгого путешествия по страницам этой книги. Мы увидели, как расширялись наши знания о Вселенной и как представление о центральном месте в ней человека постепенно сходило на нет. Но мы также узнали, что Вселенная, ее история и даже значения ее физических констант тесно связаны с возникновением жизни на Земле, с нашим собственным существованием и с возможностью того, что подобные миры встречаются и в других местах. Это вселяет в нас надежду, что даже если ближайший очаг внеземной жизни находится очень далеко от нас или даже если мы совершенно одиноки, то все равно мы сможем до конца понять феномен жизни во Вселенной, а значит — понять себя.

Мы будем скитаться мыслью

И в конце скитаний придем

Туда, откуда мы вышли,

И увидим свой край впервые.

Т. С. Элиот «Четыре квартета» Квартет № 4: «Литтл Гиддинг»

Перевод А. Сергеева.

Рис. 1. Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили, в настоящее время крупнейший составной наземный телескоп. Он состоит из четырех телескопов; зеркало каждого из них имеет диаметр 8,2 м. Эти инструменты могут работать совместно или по отдельности. С разрешения ESO.

Рис. 2. Радиотелескоп в Нансэ (Франция) работает в дециметровом диапазоне, изучая всевозможные объекты — от комет и пульсаров до галактик и квазаров. Например, он может измерять излучение нейтрального водорода в линии длиной 21 см, которого очень много в нашей и других галактиках. С разрешения I. Cognard, CNRS.

Рис. 3. Орбита космического телескопа «Хаббл» проходит на высоте 600 км, за пределами атмосферы Земли, полному он может получать более четкие изображения небесных объектов. чем наземные телескопы. С разрешения NASA.

Рис. 4. Внеатмосферная обсерватория WMAP очень точно измерила космическое фоновое излучение, позволив космологам исследила геометрию и состав нашей Вселенной. Обсерватория «Планк» Европейского космического агентства дополнит и улучшит эти наблюдения. На этом рисунке художник показал обсерваторию WMAP, удаленную на миллионы километров от Земли в направлении, противоположном Солнцу. С разрешения NASA.

Рис. 5. Ультрафиолетовое изображение Солнца получено в 1999 году космической обсерваторией SOHO. Наше Солнце — обычная звезда возрастом около 5 млрд лет. Несмотря на спорадическую активность, например в форме выброса протуберанцев (виден на фото), длительная стабильная эволюция Солнца позволила жизни существовать на Земле в течение почти всей ее истории. Гигантская масса Солнца более 300 000 масс Земли) заставляет планеты обращаться вокруг него. С разрешения SOHO-EIT Consortium, ESA, NASA.

Рис. 6. Долины Маринер (Valles Marineris) на плато Фарсида (Марс). Этот огромный каньон — 200 км в ширину и 4 5000 км в длину — демонстрирует нам потрясающий результат древней геологической активности. С разрешения NASA.

Рис. 7. Это изображение марсианского ландшафта передал марсоход «Спирит». Темный вулканический валун на переднем плане в высоту около 40 см. С разрешения NASA/JPLCaltech/Cornell/NMMNH.

Рис. 8. В 1993 году на пути к Юпитеру зонд «Галилео» сфотографировал астероид 243 Ида, обращающийся вокруг Солнца на расстоянии 440 млн км. Длина астероида всего 50 км; его слабая сила тяготения неспособна придать ему круглую форму. поэтому его называют астероидом, а не карликовой планетой. На этом фото виден и маленький спутник Иды — Дактиль. С разрешения NASA/JPL.

Рис. 9. В 1994 году комета Шумейкеров-Леви-9 раздробилась на 20 частей еще до того. как врезаться в Юпитер. На изображении, полученном космическим телескопом «Хаббл», видны темные пятна в тех местах, где четыре куска кометы влетели в атмосферу. Подобные падения на Землю могли изменить условия жизни в эпоху молодости пашей планеты, а сейчас они могли бы угрожать жизни на ней. С разрешения HST Comet Team & NASA.

Рис. 10. Изображения двух разных спутников Юпитера, полученные зондом «Галилео», показывают: (а) горы и вулканические кальдеры на геологически активной Ио; (б) ледяной мир Европы, где жидкий океан воды подо льдом может дать приют жизни. С разрешения NASA/JPL.

Рис. 11. Полярное сияние в районе южного полюса Сатурна ясно видно на комбинированном ультрафиолетовом и визуальном изображении, полученном космическим телескопом «Хаббл» и 2004 году. С разрешения NASA, ESA, J. Clarke (Boston University) & Z. Levay (STScI).

Puc. 12. Этот снимок звездного облака в созвездии Стрелец демонстрирует огромное количество звезд, населяющих нашу Галактику. Не все звезды похожи на Солнце; многие сильно отличаются от него, например по массе, температуре и светимости. На этом (фото вы можете заметить красные (холодные), желтые (похожие на Солнце) и голубоватые (горячие) звезды. С разрешения Hubble Heritage Team (AUFLA/STScI/NASA/ESA)

Рис. 13. Область туманности Орел в созвездии Змея, на расстоянии 7000 световых лет. В этом облаке холодного газа и пыли активно рождаются звезды нашей Галактики. Энергия массивных, молодых и горячих звезд работает как скульптор, создающий призрачные формы из межзвездного вещества. Высота этой «башни» около 9.5 светового года, почти в миллион раз больше радиуса орбиты Земли вокруг Солнца. С разрешения NASA, ESA, & The Hubble Heritage Team STScI/AURA.