Издательство «Альпина нон-фикшн» представляет книгу знаменитого астронома и популяризатора науки Карла Сагана «Космос» (перевод А. Сергеева).
«Космос» — одна из самых продаваемых научно-популярных книг всех времен. В ней прослеживается почти четырнадцать миллиардов лет космической эволюции, превративших материю в сознание, и исследуются такие темы, как происхождение жизни, человеческий мозг, египетские иероглифы, миссии космических кораблей, смерть Солнца, эволюция галактик, а также обстоятельства и личности, которые помогли сформировать современную науку.
Саган раскрывает перед нами сверкающий голубой мир, населенный формой жизни, которая только начинает познавать себя и бескрайний океан космоса. Написанная просто и ясно, книга дает целостный взгляд на прошлое, настоящее и будущее Вселенной, жизни на Земле и человеческих цивилизаций. Это важный классический труд, проверенный временем и наукой.
Предлагаем прочитать фрагмент книги.
Земля — чудесное и относительно спокойное место. Ход вещей меняется, но медленно. Можно прожить целую жизнь и никогда не столкнуться со стихийным бедствием страшнее урагана. Это делает нас благодушными, расслабленными и беззаботными. Но естественная история непреложно свидетельствует: миры подвергались опустошению. Даже мы, люди, достигли сомнительных технических успехов в деле устройства собственных катастроф, как преднамеренно, так и по небрежности. Ландшафты других планет, где сохранились приметы далекого прошлого, являют нам бесчисленные следы грандиозных катаклизмов. Все дело во временной шкале. Событие, немыслимое на отрезке в сто лет, в течение ста миллионов лет может оказаться неизбежным. Но даже на Земле, даже в нашем столетии случались очень странные природные явления.
Ранним утром 30 июня 1908 г. в Центральной Сибири через все небо с огромной скоростью пронесся гигантский огненный шар. В том месте, где он коснулся горизонта, произошел невероятной силы взрыв. На площади в 2000 кв. км повалило лес, а вблизи места падения огненная вспышка сожгла тысячи деревьев. Взрыв породил в атмосфере ударную волну, дважды обогнувшую Землю. В течение двух следующих дней в воздухе оставалось столько мелкой пыли, что рассеянный ею свет позволял читать газету на улицах ночного Лондона, за 10 000 км.
Правительство царской России не озаботилось исследованием столь банального события, которое к тому же случилось в далекой Сибири среди темных тунгусов. Лишь через десять лет после революции для анализа почвы и опроса свидетелей была отправлена первая исследовательская партия. Вот некоторые из собранных ею рассказов1.
Рано утром, когда все еще спали, сильный толчок подбросил в воздух чум вместе со всеми, кто в нем находился. А как упали на землю, то вся семья была покрыта синяками, а Акулина с Иваном даже сознание потеряли. Когда они пришли в себя, то услышали ужасный шум и увидели, что вокруг них горит лес и большая часть его повалена.
В завтрак я сидел на крыльце дома на фактории Вановаре и лицом был обращен на север. Только я замахнулся топором, чтобы набить обруч на кадушку, как вдруг… небо раздвоилось, и в нем широко и высоко над лесом появился огонь. Вся северная часть неба была покрыта огнем. В этот момент мне стало так горячо, словно на мне загорелась рубашка… Я хотел уж было разорвать и сбросить с себя рубашку, но в этот момент небо захлопнулось, и раздался сильный удар, а меня сбросило на землю сажени на три. В первый момент я лишился чувств, но выбежавшая из избы моя жена ввела меня в избу. После удара пошел такой шум, словно падали камни или стреляли из пушек, и когда я лежал на земле, то прижимал голову, опасаясь, чтобы камни не проломили голову. В момент, когда раскрылось небо, с севера пронесся мимо изб горячий ветер, как из пушки, который оставил на земле следы в виде дорожек…
Когда я сел завтракать около своей сохи, вдруг раздались удары, как бы пушечные выстрелы. Конь упал на колени. С северной стороны над лесом вылетело пламя… Потом вижу — еловый лес пригнуло: ураган, думаю, схватился за соху обеими руками, чтобы не унесло. Ветер был так силен, что снес немного почвы с поверхности земли; а потом этот ураган на Ангаре воду валом погнал: мне все хорошо было видно, так как пашня была на бугре.
Грохот перепугал лошадей настолько, что они пустились вскачь, в панике потянули в разные стороны плуги.
Плотники, работавшие на постройке указанного амбара, после первого и второго ударов в полном недоумении крестились; а когда раздался третий удар, так плотники попадали с риштовок на щепки навзничь. Некоторые были так сильно ошеломлены и перепуганы, что нам… приходилось приводить их в чувство и успокаивать… Все мы… тоже бросили работу и пошли в село… Там на улице собрались целые толпы местных жителей, горячо обсуждавших и на всевозможные лады истолковывающих это необыкновенное явление.
Я был в поле. Только я успел запрячь лошадь в борону и стал привязывать другую, как вдруг услышал как бы несильный выстрел из ружья вправо от себя. Я тотчас же повернулся и увидел летящее как бы воспламененное, вытянутое: лоб шире, к хвосту — уже, цветом как огонь днем (белый), во много раз больше солнца, но много слабее его по яркости, так что на него можно было смотреть. Позади пламени оставалась как бы пыль. Она вилась клубками, а от пламени оставались еще синие полосы…
Как только скрылось пламя, послышались звуки сильнее ружейных выстрелов, чувствовалось дрожание земли и слышно было дребезжание стекол в окнах зимовья.
Я мыл шерсть на берегу реки Кана, как вдруг сперва послышался шум, как от крыльев испуганной птицы… и по реке пошла вверх по течению волна вроде зыби. После чего последовал один резкий удар… Удар был настолько силен, что один из рабочих… упал в воду.
Это удивительное событие известно как падение Тунгусского метеорита. Некоторые ученые высказывали догадку, что его причиной послужил кусок антивещества, аннигилировавший при контакте с обычным веществом Земли и породивший вспышку гамма-излучения. Однако отсутствие радиационного заражения на месте падения не позволяет принять такую гипотезу. Другие утверждали, что Землю прошила насквозь маленькая черная дыра — внедрилась в земные толщи в Сибири и вышла наружу с другой стороны планеты. Но записи атмосферных ударных волн не обнаруживают и намека на объект, вылетевший из Северной Атлантики позднее в тот же день. Возможно, это был космический корабль какой то невообразимо развитой внеземной цивилизации, потерпевший аварию в отдаленном районе неизвестной планеты из за неустранимых технических проблем. Но на месте падения не найдено никаких следов подобного аппарата. Каждая из этих гипотез уже когда то высказывалась, причем некоторые — более или менее серьезно. Ни одна из них не имеет под собой убедительных доказательств. Главная особенность тунгусского феномена состоит в том, что и ужасный взрыв, и мощная ударная волна, и гигантский лесной пожар были налицо, но на месте падения не образовалось ударного кратера. Похоже, есть только одно объяснение, не противоречащее фактам: в 1908 г. на Землю упал обломок кометы.
По необозримым межпланетным просторам разбросано множество объектов — каменных, металлических, ледяных; некоторые частично состоят из органических молекул. Есть такие, что размером с пылинку, но бывают неправильной формы обломки величиной с Никарагуа или Бутан. Иногда, совершенно случайно, на их пути оказывается планета. Тунгусский метеорит, вероятно, был порожден ледяным обломком кометы, который в поперечнике достигал примерно сотни метров (размер футбольного поля), весил 1 млн т и двигался со скоростью около 30 км/с.
Если такое столкновение произойдет сегодня, то по ошибке, особенно в момент паники, его могут принять за ядерный взрыв. Падение кометы способно вызвать все эффекты, характерные для мегатонного ядерного взрыва, в том числе грибовидное облако, за двумя исключениями: не будет гамма-излучения и радиоактивных осадков. Может ли редкое, но естественное явление — падение крупного кометного обломка — привести к развязыванию ядерной войны? Странный был бы сценарий: небольшая комета падает на Землю, как это случалось и раньше с миллионами других комет, и наша цивилизация немедленно самоуничтожается.
Не мешало бы нам побольше узнать о кометах, столкновениях и катастрофах. Вот, например, 22 сентября 1979 г. американский спутник «Вела»2 зарегистрировал яркую двойную вспышку света где то на границе Южной Атлантики и западной части Индийского океана. В первую очередь возникло предположение, что это были тайные испытания созданных в ЮАР или в Израиле маломощных ядерных зарядов (килотонны две, примерно в шесть раз меньше, чем у бомбы, сброшенной на Хиросиму). Политические последствия очень серьезно изучались во всем мире.
Но что, если эти вспышки вызвало падение небольшого астероида или кометы? Данное объяснение было признано наиболее вероятным, когда воздушная разведка не обнаружила в районе вспышек никаких следов радиоактивности. Вот пример того, как опасно в наш ядерный век не уделять должного внимания ударам из космоса.
Кометы большей частью состоят изо льда — замерзшей воды (Н2O) с небольшими примесями метана (СН4) и аммиака (NH3). Вторгаясь в атмосферу Земли, обломок кометы скромных размеров порождает огромный сияющий болид, способный воспламенять деревья, и мощную ударную волну, которая может повалить лес и регистрируется по всему миру. Однако вовсе не обязательно, что на поверхности образуется крупный кратер. При входе в атмосферу все льды могут растаять. В таком случае отыщется лишь небольшое число фрагментов кометы — скорее всего, только редкие крупицы неледяных составляющих кометного ядра. Советский ученый Е. Соботович обнаружил большое количество микроскопических алмазов, разбросанных на месте падения Тунгусского метеорита. Такие алмазы уже находили прежде в упавших метеоритах, происхождение которых могло быть связано с кометами.
Если в ясную погоду с наступлением темноты внимательно, не отвлекаясь, понаблюдать за небом, то прямо над головой иногда удается заметить короткую вспышку метеора. В некоторые ночи, всегда приходящиеся на одни и те же календарные даты, выпадает шанс полюбоваться метеорным потоком — своеобразным природным фейерверком3, небесным шоу. Эти метеоры мельче горчичного зернышка, скорее оседающая пыль, чем падающие звезды. Входя в земную атмосферу, метеорные частицы разогреваются под действием трения, на мгновение ярко вспыхивают и погибают на высоте около 100 км. Метеоры — это остатки разрушившихся комет4. Старые кометы, многократно проходя вблизи Солнца и разогреваясь, подвергаются распаду, испарению и прекращают свое существование. Их остатки рассеиваются вдоль всей кометной орбиты. Там, где эта орбита пересекается с земной, нас поджидает метеорный рой. Какой то своей частью рой всегда приходится на один и тот же участок земной орбиты, и поэтому метеорный поток каждый год наблюдается в один и тот же день. 30 июня 1908 г. был день метеорного потока Бета-Таурид, связанного с кометой Энке. Возможно, первопричиной Тунгусского феномена послужил обломок именно этой кометы — фрагмент, который оказался значительно крупнее крошечных песчинок, вызывающих безобидные вспышки метеоров.
Кометы всегда были источниками страха и суеверного трепета. Их неожиданное появление бросало вызов представлению о неизменном и божественном упорядоченном Космосе. Казалось невероятным, что приковывающая к себе взгляд полоса молочно-белого пламени, которая каждую ночь восходит и заходит вместе со звездами, появилась безо всякой на то причины и не является каким либо предзнаменованием. Так возникла идея, будто кометы — это предвестницы катастроф, знаки божественного гнева, что они предсказывают смерть правителей и гибель царств. Вавилоняне считали кометы небесными бородами. Греки говорили о струящихся волосах, арабы — о пылающих мечах. Во времена Птолемея кометы были тщательно классифицированы по форме на «лучи», «трубы», «кувшины» и т. п. Птолемей верил, что кометы приносят войны, жаркую погоду и «потрясение устоев». Некоторые средневековые изображения комет похожи на неопознанные летающие распятия. Андреас Целициус, глава лютеранский церкви и епископ Магдебургский, опубликовал в 1578 г. «Теологическую памятку о новой комете», в которой проводилась мысль, будто «густой дым человеческих грехов, зловонный и отвратительный пред ликом Господа, поднимаясь каждый день, каждый час, каждое мгновение, постепенно становится настолько плотным, что образует кометы с вьющимися и заплетающимися волосами, которые в конце концов воспламеняются от огненного гнева Высшего Небесного Судии». На это ему возражали, что, будь кометы дымом грехов, они постоянно пылали бы в небесах.
Самая древняя запись о появлении кометы Галлея (она же самая древняя запись о кометах) обнаружена в китайской «Книге принца Хуай Наня», сопровождавшего правителя У в военном походе. Это был 1057 г. до н. э. Сближением кометы Галлея с Землей в 66 г., вероятно, можно объяснить упоминание Иосифом Флавием меча, который целый год висел над Иерусалимом5.
В 1066 г. норманны были свидетелями очередного возвращения кометы Галлея. Поскольку для них это стало предзнаменованием падения некоего королевства, комета в каком то смысле ускорила вторжение в Англию Вильгельма Завоевателя. Появление кометы отражает своеобразная хроника того времени — гобелен из Байё. В 1301 г. Джотто, один из основоположников современной реалистической живописи, засвидетельствовал другое появление кометы Галлея и запечатлел ее в сцене Рождества Христова. Великая комета 1466 г. — еще один визит кометы Галлея — вызвала панику в христианской Европе; христиане опасались, что Господь, посылающий кометы, может быть на стороне турок, которые недавно захватили Константинополь.
Ведущие астрономы XVI–XVII вв. были в восторге от комет, и даже Ньютон не остался к ним равнодушным. Кеплер писал, что кометы носятся по космосу, «как рыбы по морю», но постепенно рассеиваются солнечным светом, поскольку кометные хвосты всегда направлены в сторону, противоположную Солнцу. Дэвид Юм, во многих отношениях бескомпромиссный рационалист, по видимому, в шутку рассуждал о том, что кометы могут быть репродуктивными клетками — яйцами или спермой — планетных систем и что планеты вступают в своего рода межзвездное соитие. Ньютон еще в студенчестве, до изобретения телескопа-рефлектора, провел немало бессонных ночей, пытаясь невооруженным глазом отыскать на небе кометы и так усердствовал, что даже заболел от истощения. Вслед за Тихо Браге и Кеплером Ньютон пришел к выводу, что кометы, видимые с Земли, движутся не в атмосфере нашей планеты, как считал Аристотель и многие другие ученые, но находятся гораздо дальше Луны, хотя и ближе, чем Сатурн.
Подобно планетам, кометы излучают отраженный солнечный свет, и «поэтому совершенно заблуждаются те, которые относят кометы в область близ неподвижных звезд, ибо в этом случае они не более освещались бы нашим солнцем, нежели находящиеся в наших областях планеты освещаются неподвижными звездами»6. Ньютон показал, что кометы, подобно планетам, движутся по эллипсам: «Кометы составляют род планет, обращающихся вокруг Солнца по весьма эксцентричным эллипсам»7. Эта демистификация, выразившаяся в предсказании регулярности кометных орбит, привела к тому, что друг Ньютона, Эдмунд Галлей, рассчитал в 1707 г., что кометы 1531, 1607 и 1682 гг. были явлениями с 76 летним интервалом одной и той же кометы. И Галлей предрек ее возврат в 1758 г. Строго в указанное время комета возникла на небосводе и была, уже после смерти ученого, названа его именем. В истории человечества комета Галлея сыграла интересную роль, и, возможно, она станет первой небесной гостьей, к которой будет запущен космический зонд, во время ее очередного прилета в 1986 г.8
Современные планетологи иногда утверждают, что столкновения с кометами могли дать существенный вклад в формирование планетных атмосфер. Например, вся вода, обнаруживаемая сегодня в атмосфере Марса, могла бы появиться в результате падения небольшой кометы9. Ньютон писал, что вещество, составляющее хвосты комет, рассеивается в межпланетном пространстве и мало-помалу притягивается находящимися поблизости планетами. Он был убежден, что Землей постепенно теряется вода, «поглощаемая растениями и гниением и превращается в сухую землю… количество жидкости, если бы оно не получало восполнения извне, должно бы беспрерывно убывать и наконец исчезнуть»10. Похоже, Ньютон считал, что земные океаны имеют кометное происхождение и что жизнь возможна лишь потому, что на планету падает кометное вещество. В своих мистических размышлениях он идет еще дальше: «Кроме того, я подозреваю, что тот газ, который составляет меньшую, но тончайшую и лучшую часть нашего воздуха и который требуется для поддержания жизни во всем живущем, также происходит, главным образом, из комет»11.
Еще в 1868 г. астроном Уильям Хёггинс12 обнаружил, что некоторые детали в спектре кометы и природного (нефтяного попутного) газа совпадают. Так Хёггинс открыл в составе комет органическое вещество; в последующие годы в кометных хвостах была выявлена цианогруппа CN, состоящая из атомов углерода и азота, молекулярный фрагмент которой служит основой цианидов. Когда в 1910 г. Земля должна была пройти сквозь хвост кометы Галлея, многие люди ударились в панику. Они упускали из виду, что хвост кометы невероятно разрежен и опасность отравления во много раз меньше той, которую уже в 1910 г. создавали промышленные выбросы в крупных городах.
Разъяснения почти никого не успокоили. Вот, например, заголовки из сан-францисской Chronicle от 15 мая 1910 г.: «Кометная газовая камера величиной с дом», «Муж исправляется из за прилета кометы», «Нью-Йорк чудит из за кометы». Лос-анджелесская Eхaminer взяла шутливый тон: «Эй! Комета вас еще не нацианидила? <…> Все человечество ждет бесплатная газовая камера», «В ожидании “шумного веселья”», «Многие ощущают запах циана», «Жертва залезла на дерево, пробует позвонить на комету». В 1910 г. люди спешили устроить вечеринку, покутить напоследок, пока отравление цианом не привело к концу света. Предприимчивые бизнесмены вразнос торговали противокометными пилюлями и газовыми масками. Последние явились мрачными провозвестниками сражений Первой мировой войны.
Недоразумения, связанные с кометами, случаются и в наши дни. В 1957 г. я был аспирантом в Йеркской обсерватории при Чикагском университете. Однажды ночью, оставшись дежурить в одиночестве, я услышал настойчивый телефонный звонок. Голос, выдававший порядочную степень опьянения, произнес в трубке: «Дайте мне потолковать с аштро́номом!» — «Чем могу быть полезен?» — «Да у нас тут, в Уилметте, в саду вечеринка, а в небе какая то штуковина висит. И забавно, если прямо глядеть — исчезает. А если не смотришь — снова появляется». Наиболее чувствительная часть сетчатки находится в стороне от центра поля зрения. Тусклую звезду или другой объект можно заметить, немного отведя взгляд. Я знал, что на небе в то время была едва различимая невооруженным глазом комета Аренда — Ролана, которую недавно открыли. Поэтому я сообщил, что, вероятно, он видит комету. Последовала продолжительная пауза, а затем вопрос: «Чё еще за комета?» «Комета, — ответил я, — это такой снежный шар поперечником в одну милю». И вновь повисла пауза, еще более долгая, и на том конце потребовали: «Дай ка мне поговорить с настоящим аштрономом!» Интересно, каких привидений будут страшиться политические лидеры, когда в 1986 г. комета Галлея появится вновь, какие еще глупости выплеснутся на нас?13
1. Цит. по: Показания очевидцев тунгусского падения. Деп. ВИНИТП. — Томск, №5350–81. — Прим. пер.
2. Спутники «Вела» (Vela) следили за соблюдением Договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой от 1963 г. — Прим. пер.
3. Пики активности наиболее интенсивных метеорных потоков: 3 января — Квадрантиды, 12 августа — Персеиды, 14 декабря — Геминиды. — Прим. пер.
4. Предположение о связи между метеорами, метеоритами и кометами впервые высказал Александр Гумбольдт в своей всеохватной популяризаторской работе «Космос», публиковавшейся с 1845 по 1862 г. Именно чтение ранних работ Гумбольдта подвигло Чарлза Дарвина к попытке объединить географические исследования с естественной историей. Вскоре после этого он согласился занять место натуралиста на борту корабля «Бигль», и в итоге появилась книга «Происхождение видов». — Прим. авт.
5. Иудейский историк Иосиф Флавий (37 — после 100) именно с этим явлением связывает пожар в храме Иерусалима в 70 г.: «…и были ясные знаки Господни, и сияла в небе над городом комета целый год, и было это светило как карающий меч» (Bild der Wissenschaft. 1994. №7. — С. 64–67). — Прим. пер.
6. Цит. по: Ньютон И. Математические начала натуральной философии / Пер. А. Н. Крылова. — М., 1989. — Прим. пер.
7. Цит по: Ньютон И. Указ соч. — С. 647. — Прим. пер.
8. Первая встреча космического аппарата с кометой произошла 11 сентября 1985 г., когда зонд ICE, запущенный еще в 1978 г. для изучения солнечного ветра, был перенаправлен и прошел через хвост кометы Джакобини — Циннера в 7800 км от ее ядра. Зонд не был оснащен камерами. В 1986 г. комету Галлея изучала уже целая армада из пяти космических аппаратов. Две советские межпланетные станции, «Вега-1» и Вега-2», после высадки спускаемых аппаратов на Венеру сблизились с ядром кометы до расстояния 8000–9000 км. Космический аппарат «Джотто», запущенный Европейским космическим агентством, прошел всего в 600 км от ядра. Два японских зонда изучали комету с большего расстояния — «Суйсэй» (максимальное сближение 150 000 км) и «Сакигакэ» (7 млн км). — Прим. пер.
9. Последние исследования Марса показывают, что около 3 млрд лет назад на его поверхности были океаны жидкой воды. В грунте и полярных шапках Марса воды и сейчас значительно больше, чем в атмосфере. — Прим. пер.
10. Цит по: Ньютон И. Указ соч. — С. 645. — Прим. пер.
11. Там же. — Прим. пер.
12. Уильям Хёггинс (1824–1910) — английский астроном, одним из первых применил в астрономии спектральный анализ и фотографию. В 1864 г. окончательно установил существование газовых туманностей. Занимался исследованием химического состава звезд. В 1868 г. определил лучевые скорости ряда ярких звезд по сдвигу линий в их спектрах. Показал, что спектры комет отличаются от спектров газовых туманностей; указал, что в спектрах комет существуют полосы углерода. Одним из первых наблюдал протуберанцы на Солнце вне затмения. В 1882 г. получил фотографию внезатменной солнечной короны. В 1902–1905 гг. исследовал спектр радия. — Прим. пер.
13. Очередной визит кометы Галлея обошелся без сколько-нибудь существенного всплеска суеверий. Вероятно, большую роль сыграли программы исследования ее при помощи космических аппаратов. К тому же в этот раз знаменитая комета выглядела не слишком впечатляюще. Последнее десятилетие ХХ в. подарило нам еще две яркие кометы — Хейла — Боппа и Хийакутаке, — появление которых широко освещалось прессой, но почти исключительно как астрономическое явление. Тем не менее новая фобия в мире все же возникла, но на этот раз она связана с вполне реальной, хотя и маловероятной угрозой падения на землю астероида или кометы. Астрономы уже наладили систему слежения за потенциально опасными объектами, однако среди них нет пока ни одного, который представлял бы реальную угрозу для человечества. — Прим. пер.