От динозавра до компота. Ученые отвечают на 100 (и еще 8) вопросов обо всем - Татьяна Зарубина

Астрономы давно ищут ответ на вопрос, как произошли галактики и какова связь между различными их типами. Самые мощные телескопы, такие как космический телескоп «Хаббл», способны заглядывать вглубь Вселенной на многие миллиарды световых лет, то есть видеть то, что происходило в тех далеких областях миллиарды лет назад. Оказывается, тогда большинство галактик было небольшого размера и неправильной формы. Поскольку Вселенная расширяется, в прошлом галактики располагались в пространстве намного ближе друг к другу и чаще сталкивались и сливались, образуя все более и более крупные системы. Похоже, что и наша Галактика выросла таким же образом, а ее современные спутники – это те небольшие галактики, которые еще не успели слиться с Млечным Путем; но когда-нибудь это непременно произойдет. Недавние наблюдения астрономов показали, что за каждый миллиард лет наша гигантская звездная система поглощает несколько своих спутников, и следы этой «трапезы» еще долго остаются заметными в виде потоков звезд, продолжающих двигаться по прежним орбитам.

Но как же образовались небольшие галактики в период ранней молодости Вселенной? В точности этого мы пока не знаем. Расчеты показывают, что молодая Вселенная была заполнена довольно плотным и почти однородным веществом: горячим газом – водородом (75 % по массе) и гелием, а также неким темным веществом неизвестной нам пока природы (скорее всего, это элементарные частицы нового для физиков типа). По мере расширения Вселенной газ и темное вещество разреживались и остывали, их упругость снижалась, и они все сильнее поддавались влиянию собственной гравитации. Наконец вещество остыло настолько, что гравитация стала играть в нем главную роль. Хотя первичное вещество было почти однородным (то есть везде имело одинаковую плотность), но все же не совсем: в разных точках пространства его плотность немножко различалась, всего лишь на тысячные доли процента. Но и этого оказалось достаточно, чтобы гравитация начала понемногу стягивать вещество из разреженных областей в более плотные, постепенно увеличивая их массу и плотность.

Поскольку темного вещества во Вселенной в несколько раз больше, чем обычного (водородно-гелиевого газа), и оно к тому же не такое упругое, оно легче поддалось гравитации и быстрее собралось в «комки». После этого обычное вещество стало интенсивно притягиваться к темным комкам, концентрироваться в их центре и превращаться в небольшие звездно-газовые галактики. Доказательством этого служит то, что и сегодня на периферии большинства галактик ощущается присутствие большого количества невидимого в телескоп темного вещества; оно ощущается лишь по избыточной гравитации, поэтому его часто называют темной материей (англ. dark matter). Так мы представляем сегодня формирование первых небольших галактик, из которых со временем слиплись более крупные. Но до полной ясности еще далеко: предстоит детально исследовать близкие и далекие звездные системы; понять, почему одни из них спиральные, а другие эллиптические; и что все-таки представляет собой загадочное темное вещество, которое сыграло главную роль в формировании галактик.

Да, можно. Но не в любом его месте и не всем живым существам. Из всех планет нашей Солнечной системы по условиям для жизни Марс более всего похож на Землю. Он немного дальше от Солнца, поэтому среднегодовая температура там около −60 °С (на Земле +15 °С). Но и на Марсе недалеко от экватора днем бывают плюсовые температуры. Правда, ночью и там тоже наступают заморозки. Солнечные лучи освещают поверхность Марса почти так же обильно, как земную, но его разреженная атмосфера не сохраняет тепло, поэтому ночью поверхность планеты быстро остывает.

Состав атмосферы Марса тоже годится не для всех известных нам живых существ: кислорода там нет, поэтому для человека и других животных Земли марсианский воздух не подходит. Однако некоторые наши растения и микроорганизмы могли бы жить в атмосфере Марса, состоящей почти из чистого углекислого газа. То, что атмосфера Марса такая разреженная, создает еще одну серьезную проблему для любой жизни: у поверхности планеты давление газа в 160 раз меньше, чем на Земле. При таком низком давлении вода не может долго оставаться в жидком виде: она частично превращается в пар, частично – в лед. К тому же сквозь разреженную атмосферу Марса из космоса к поверхности легко проникают высокоэнергичные частицы космических лучей, опасные для всего живого.

Поэтому наилучшие условия для жизни на Марсе должны быть не на поверхности планеты, а в ее недрах – под слоем грунта толщиной хотя бы в несколько метров, защищающим от космической радиации и суточных перепадов температуры. С глубиной повышается давление и температура, поэтому в недрах Марса должна быть жидкая вода, необходимая для всех форм жизни, известных нам на Земле. Возможно, именно там сейчас скрывается марсианская жизнь; но как туда проникнуть? До сих пор на марсоходах не было бурильных механизмов (хотя скоро будут!). Но, как выяснилось, в этом нет необходимости: орбитальные разведчики обнаружили на Марсе входы в пещеры, где может скрываться жизнь. Осталось создать марсоходы, умеющие лазать по пещерам, и отправить их на Красную планету. Вот тогда мы и узнаем наверняка, есть ли жизнь на Марсе.

Они сталкиваются, но не часто. Посмотрите на фотографии Луны или Меркурия: вся их поверхность покрыта огромными кратерами – это следы ударов. У Луны и Меркурия нет атмосферы, а значит, нет ветра и дождя, которые размывают и выравнивают почву. Поэтому следы столкновений с метеороидами и астероидами сохраняются там миллиарды лет. Чем больше размер космического «пришельца», тем большего размера кратер он оставляет на теле планеты. На Луне есть кратеры диаметром в половину размера самой Луны. Будь «пришелец» немного побольше, он мог бы ее просто расколоть.

Кстати, и сама Луна, возможно, родилась от столкновения двух крупных планет – Земли и другой планеты размером с Марс. Если это действительно было (а некоторые ученые в этом уверены), то произошло примерно 4 миллиарда лет назад. При ударе от Земли отделилось много вещества, часть его рассеялась в космосе, часть упала обратно на Землю, а часть собралась в комок на орбите недалеко от Земли – это и есть Луна. Но пока это лишь гипотеза, хотя довольно правдоподобная.

Большинство крупных столкновений в Солнечной системе происходило давно, в период ее ранней молодости, от 4,6 до 3,8 миллиарда лет назад, когда в ней было больше планет и «строительного мусора» (астероидов, комет, метеороидов) и все это двигалось весьма беспорядочно, хаотично, пересекая орбиты друг друга. Благодаря этому крупные планеты росли, присоединяя к себе более мелкие.