Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной - Калеб Шарф

Чтобы лучше понять эту особенность эволюции естественных систем, представьте себе, что вы стоите на опушке густого леса, через который вам нужно пройти. Троп перед вами множество, и, быть может, 90 % из них приведет вас куда-нибудь по ту сторону деревьев и лишь 10 % заставит вечно кружить в чащобе. То есть из леса вы выйдете с большой вероятностью, однако выбирать один какой-то путь вам все равно придется случайно. И даже если вам повезет, каждая траектория приведет вас в свою точку на противоположной опушке. Примерно таков и процесс создания планет – и, как мы вскоре увидим, вероятно, и процесс возникновения жизни.

* * *

Итак, вы прошли тернистый путь через вступление о динамической природе небесной механики и остались целы и невредимы – и наверняка у вас возник соблазн вздохнуть с облегчением. Однако, к сожалению, у планетных систем есть еще одна особенность, которая выводит их на новый уровень сложности. Мы привыкли представлять себе эти системы замкнутыми, из чего бы они ни состояли – из планет, астероид, комет, пыли, и вокруг чего бы ни вращались – вокруг одной или нескольких звезд. Этакие изолированные экосистемы, если не считать случайного изгнания лишней планеты. Как выяснилось, это не обязательно так.

На первый взгляд кажется, будто внутренние области Солнечной системы достаточно густонаселенны и лишних кусков плотного вещества в себя не допустят. Разве что просочится горстка-другая межзвездной пыли, а так из непрошеных гостей заметных размеров к нам попадают разве что некоторые разновидности комет. Еще когда я описывал общее устройство нашей системы, то упомянул об облаке Оорта – гипотетическом вместилище сотен миллиардов кусков льда, которые медленно вращаются по далеким орбитам, куда их забросило в годы бурной юности нашей Солнечной системы. То и дело какой-нибудь из этих кусков древнего вещества сбивается на траекторию, которая увлекает его вовнутрь, и такие события создают особый вид комет, так называемые долгопериодические кометы. То, что мы видим подобные кометы, – важнейшее доказательство существования облака Оорта, которое простирается на расстоянии почти светового года от нас – это целая четверть расстояния до ближайшей звезды.

Однако с этой гипотезой уже давно возникла некая проблема. Долгопериодических комет так много, что их нельзя списывать на строительный мусор после формирования Солнечной системы. Доморощенное облако Оорта, состоящее исключительно из вещества, вышвырнутого из новорожденной Солнечной системы, не смогло бы породить достаточно кометных тел, чтобы получилась та картина, которую мы наблюдаем.

Это несоответствие уже некоторое время ставит астрономов в тупик, однако недавно ученый Хэл Левисон и его группа[136] выдвинули вполне правдоподобную теорию. Она опирается на одно обстоятельство, о котором мы уже говорили, – на то, что наше Солнце вместе со своими планетами родилось в компании звездных сестер, которых впоследствии разбросало по всей Галактике.

Левисон и его группа применили к решению задачи компьютерное моделирование и проследили не только орбитальные траектории планет вокруг звезд в скоплении звезд-сестер, но и траектории ледяных обломков наподобие облака Оорта. Результаты оказались удивительные. Поскольку при рождении группа звезд располагается очень компактно, возникает настоящая куча-мала, похожая на потасовку в мультфильме.

Множество ледяных обломков из окрестностей каждой отдельной звезды отрывается от нее из-за притяжения других массивных объектов, и в результате вокруг всей звездной семьи образуется огромное облако общего вещества – получается знакомая каждому любителю мультиков картинка: огромный размытый бублик, откуда иногда на миг высовываются то лапы, то хвосты, то восклицательные знаки. Внутри этого облака по-прежнему двигаются звезды, и иногда они алчно загребают вещество обратно. А иногда проходят особенно близко друг к другу – и тогда им удается захватить гравитационными щупальцами и стащить еще больше этих крошечных кусочков.

Итогом всей этой звездной потасовки становится возможность накопить в своих облаках Оорта гораздо больше вещества, чем в случае, если бы они пребывали в гордом одиночестве, – так много, что именно этим мы и можем объяснить то, что наблюдаем в Солнечной системе. Пока что мы не знаем наверняка, так ли все было, однако это очень соблазнительный ответ на загадку, которую мы еще не разгадали.

В рамках нашей основной задачи – поиска своего места во Вселенной – я хотел бы подчеркнуть, что если это правда, то чуть ли не 90 % нашего облака Оорта зародилось вне Солнечной системы. Получается, что окраины Солнечной системы состоят не из вещества, которое она позаимствовала или награбила в лихие годы юности. Подобным же образом ледяной мусор, который был произведен у нас, по большей части разлетелся в разные стороны – или его стащили другие звезды, или он странствует сам по себе в мертвых пучинах межзвездного пространства. Короче говоря, Солнечная система – прохудившаяся лодка, доверху нагруженная чужим барахлом.

А к нашей теме имеет самое непосредственное отношение то обстоятельство, что долгопериодические кометы – ледяные тела из облака Оорта – долетают до самой орбиты Юпитера, а то и до Земли. И при этом ведут себя именно так, как положено кометам: излучение Солнца обращает лед в газ, который рассеивается в межпланетном пространстве, унося с собой и пыль, которая также входит в их состав. Так было миллиарды лет.

Если Хэл Левисон и его коллеги правы, среда нашего обитания постоянно загрязняется химическими веществами из других солнечных систем. Так что мало того что наша Солнечная система так непостоянна – вероятно, что ее нынешний химический состав сильно отличается от первоначального.

* * *

Вообразите на миг, что Аристотель, Птолемей, Коперник, Кеплер или Галилей докопались бы до подобных сведений об окружающем мире. Сколько всего изменилось бы! В частности, если бы мы знали, что наша Солнечная система обладает подобными качествами, это искоренило бы устойчивые представления о том, что мы живем в стабильном или идеально настроенном мире. Может быть, Солнечная система и стоит довольно низко по шкале хаотичности, но и не в самом низу, это точно, она с самого начала постоянно менялась, меняется и сейчас.

С точки зрения орбитальной динамики наше место во Вселенной разительно отличается от представлений ученых и мыслителей прошлого. Просто взять и сместить Землю из центра мироздания – это лишь ничтожный шажок в сторону адекватной оценки нашего значения. Мы обитаем на пылинке, которая мчится по воле волн в бурном океане, в котором бесконечно много различных вариантов траекторий. Однако это не какая-нибудь случайная пылинка. Теперь нам известно, что Солнечную систему нельзя назвать заурядной – по крайней мере, отчасти, – и мы можем подтвердить это расчетами.

Здесь, конечно, можно возразить, что даже если наше место обитания временное или совершенно особое, это, в сущности, неважно. Жизнь отдельного человека идет совсем не по космическим часам. Даже вся история эволюционного развития млекопитающих за последние 200 миллионов лет – всего лишь миг по сравнению со временем жизни звезд и планетных систем.

Однако наш вид появился не в пустыне. Как мы вскоре увидим, история жизни на Земле весьма богата и по продолжительности сопоставима со временем жизни Земли как таковой, которая составляет 4,5 миллиарда лет. Без такого фона мы с вами, возможно, и не существовали бы. Однако химическая и биологическая история тоже нелинейна – время от времени ее уводит в хаос, совсем как орбиты планет, и в конечном итоге она обладает теми же фундаментальными математическими свойствами, которые отъели изрядный кус от банковского счета Анри Пуанкаре.

В основном эта сложная биохимическая история разворачивалась на другом уровне мироздания – на уровне микрокосма. Туда мы и отправимся, поскольку, если нам хочется провести связь между необычностью Солнечной системы и существованием жизни, следует хорошенько разобраться, что такое жизнь, а также какое отношение она имеет к планетам и к дальнему космосу.

Сахар с корицей

Трудно даже представить себе, что еще совсем недавно мы, пожалуй, знали о Вселенной за пределами земной атмосферы гораздо больше, чем о невероятно сложном устройстве земной биологии. Однако теперь, спустя четыреста лет после изобретения телескопа и микроскопа и первых открытий Антони ван Левенгука покров понемногу приподнимается. У нас под носом раскинулся целый мир, еще одно измерение, свернутое и скрытое от праздных глаз, хитроумный мир, кишащий молекулами, мембранами и клетками, из которых состоит жизнь. В этом измерении, странном и чудесном, мы найдем самые яркие свидетельства связи между жизнью и фундаментальными свойствами мироздания.