Москвич, живущий на сотом этаже небоскреба, состарится быстрее, чем его сосед с первого этажа, но только на доли секунды, говорит теория относительности Эйнштейна, заложившая основу для путешествий человека по Вселенной. Но эра межгалактических перелетов наступит еще не скоро, считает старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ, автор «Неземного подкаста» и ведущий телеканала «Наука» Владимир Сурдин. Он рассказал «Москвич Mag» о вероятности обнаружения жизни на Марсе, о том, есть ли экономический смысл в освоении Луны, и предположил, что пролетевший через Солнечную систему восемь лет назад астероид Oumuamua мог быть инопланетным кораблем.
Могут ли люди оказаться единственными разумными существами во Вселенной?
Во всяком случае, в пределах досягаемости. Сегодня нас можно заметить с расстояния примерно 200–300 световых лет. То есть наши радиопередатчики, радары, все, чем шумит Земля в космосе, слышат лишь ближайшие десятки тысяч звезд. И если бы в этих пределах была планета, населенная примерно такими же, как мы, разумными существами, у которых тоже были бы радиотелескопы, они бы нас услышали. Рядом с ближайшей к Солнечной системе звездой Проксима Центавра есть небольшая, похожая на Землю планета. Но цивилизации там нет, проверено.
Наличие разумной жизни в космосе пока нельзя доказать. Но хоть какая-то примитивная жизнь на других планетах Солнечной системы есть?
Наверняка есть. Думаю, и на Марсе должна быть, и на других планетах. Атмосфера Марса непригодна для жизни, она очень разреженная и не сохраняет тепло. Солнышко взойдет, и на поверхности плюс 20–30 градусов, сядет — минус 50–80. На поверхности там плохо, но под грунтом жить можно, средняя температура — небольшой минус. И вода на Марсе есть, грязная хлорсодержащая, но есть. Поэтому микробы вполне могут быть.
Скажем, на экзопланете K2-18b, которая очень похожа на Землю и ее так же покрывает океан, в атмосфере, по-видимому, есть молекулы диметилсульфида, которые на Земле выдыхают только микробы. Наличие диметилсульфида было замечено при помощи телескопа «Джеймс Уэбб». В космосе таблица химических элементов такая же, как на Земле, поэтому и жизнь должна быть. Но вот разумная жизнь — штука редкая. Сто миллионов лет назад разумной жизни на Земле не было, хотя биологическое разнообразие было огромным. Похоже, что без разума природа вполне может обойтись.
Короткие радиовсплески, которые фиксируют земные приборы, могут быть связаны с инопланетным разумом? И можно ли в межпланетном пространстве использовать другой вид связи?
Современная наука не может объяснить происхождение коротких радиопередач, которые приходят к нам из космоса. Радиосигнал длится иногда секунду или несколько, иногда доли секунды. Природу некоторых из них вроде бы разгадали, она связана с нейтронными звездами, которые так звучат. Нейтронные звезды очень плотные, и когда у них происходит звездотрясение по аналогии с землетрясением, радиоимпульс уходит в космос. Понятно, что никакой информации эти радиовсплески не несут, ничего, напоминающего морзянку или другой код.
На поверхности Марса плохо, но под грунтом жить можно. Поэтому микробы вполне могут быть.
Но и наша Земля тоже звучит в космосе короткими радиовсплесками — бум-бум-бум. Их генерируют военные радиолокаторы, которые постоянно мониторят ближний космос. Они посылают сигналы, которые должны отразиться от спутников, боеголовок и потенциально опасных объектов. Это самое громкое, что генерит Земля, и эти сигналы отчасти напоминают короткие радиовсплески.
Сейчас постепенно происходит переход на космическую связь с помощью лазера. Несколько спутников, которые улетают от Земли довольно далеко, оснащены мощными лазерами, которые передают нам информацию через лазерные лучи. Таким образом передать изображение получается быстрее и эффективнее — можно одну хорошую фотографию за тысячную долю секунды получить, а в радиодиапазоне часами приходится ждать, пока с Марса придет одна картинка.
В МГУ недавно начали поиск лазерных сигналов из космоса: у нас есть уже готовый прибор, который разработал ученый с физфака Александр Панов. Обнаружены световые сигналы, и мы четвертый год их изучаем, но пока никакой системы не обнаружено.
Телескоп «Джеймс Уэбб» запустили почти четыре года назад. Как это повлияло на современную науку?
Очень существенно повлияло. «Джеймс Уэбб» открыл массу интересного: исследовал планеты Солнечной системы, далекие экзопланеты и, поскольку он видит далекое прошлое (свет издалека идет до нас долго), открыл совершенно непонятную вещь. В ранней Вселенной 13 млрд лет назад, когда, как считали астрофизики, галактик еще не было, а были лишь темнота и тишина, «Джеймс Уэбб» увидел уже сформировавшиеся звезды и гигантские черные дыры. Мы понятия не имеем, откуда они взялись.
Современная наука была уверена, что Вселенная в то время была однородная, заполненная холодным газом, который постепенно скапливался в отдельные облака, и из них рождались звезды. Но оказалось, что звезды загорелись значительно раньше. Иными словами, наука не вполне точно представляла себе младенческие годы Вселенной. Оказалось, что непонятным для нас образом Вселенная как-то очень быстро развилась и заполнилась звездами и галактиками, будто шестимесячный ребенок сел за компьютер и стал решать задачи из высшей математики.
С черными дырами и вовсе загадочная вещь. К моменту запуска телескопа было известно, что в конце своей жизни звезда, когда у нее уже нет сил поддерживать себя в стабильном состоянии, резко сжимается и превращается в маленький, но очень плотный объект. Некоторые из этих объектов ученые уже давно обнаружили — это белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры — компактные остатки звезд, которые различаются по своей массе и плотности. И эти черные дыры, остатки жизни звезд первого поколения, мы изучали. Но чтобы появилась гигантская черная дыра, должны пройти миллиарды лет, а их обнаружили на заре Вселенной.
Для понимания соотношения размеров: если сжать Солнце до размеров Садового кольца, а его радиус 3 км, оно превратится в черную дыру и потом, засасывая материю, начнет увеличиваться. На это уйдут миллиарды лет. А у обнаруженных телескопом гигантских черных дыр просто не было времени стать гигантами, они сразу такими появились. Но как? Наука этого пока объяснить не может.
Чем еще интересны черные дыры?
Пространство и время устроены в черных дырах иначе, чем у нас. Эйнштейновская теория относительности предсказывает эти эффекты. Например, чем сильнее гравитация, тем медленнее идет время, а вдали от тяжелого массивного тела — быстрее. С помощью эффекта Мессбауэра это измерили еще в конце 1950-х годов. Вблизи черных дыр этот эффект замедления времени просто невероятно силен.
В фильме «Интерстеллар» это было идеально точно показано, а все потому, что научным консультантом фильма был нобелевский лауреат по физике Кип Торн, известный своими работами в области общей теории относительности, черных дыр и гравитационных волн. Кстати, способность черных дыр в себя все всасывать делает их идеальными и очень мощными ускорителями для межгалактических перелетов роботов, главное, чтобы не засосало совсем. Я такие траектории рассчитал, чтобы по Галактике можно было быстро-быстро летать.
Если вдали от крупных физических тел время течет быстрее, означает ли это, что человек, живущий на сотом этаже, состарится быстрее того, кто живет на первом?
При изначально одинаковых биологических параметрах, длине теломеров, склонности к тем или иным болезням — да. Тот, кто живет выше, на какие-то доли секунды состарится быстрее.
Но относительно не только время, но и пространство, оно тоже деформируется. Чем быстрее вы летите к какой-то далекой звезде, тем быстрее вы до нее долетите, потому что это расстояние для вас как бы сжимается.
У обнаруженных телескопом гигантских черных дыр просто не было времени стать гигантами, они сразу такими появились. Но как?
В телефоне есть спутниковый навигатор, и если бы мы не учитывали, что спутники находятся от Земли дальше и у них по-другому идут часы — все спутниковые системы навигации работают на основе высокоточных атомных часов, — то ошибка геолокации была бы около десятка метров. Точность дает нам поправка на гравитацию.
Эйнштейн это описал математически в своей теории относительности. Она закладывает основу для быстрого перемещения по Вселенной, или так называемые кротовые норы. Кротовая нора — это возможность существования, пока только в теории, таких областей пространства и времени, которые напоминают туннели или порталы и где расстояние от входа до выхода очень короткое: вошел в одной вселенной, вышел в другой. Математика такое допускает, но не все, что допускает математика, может реализоваться в природе. Зато в физике красивые идеи часто оказываются верными.
Вселенная — результат Большого взрыва?
Во всяком случае, с этого момента возможно проследить ее историю, потому что узнать, что именно было до Большого взрыва, пока нет возможности. Это как сесть в автобус на остановке, не имея ни малейшего понятия, где и как он ехал раньше.
Конечно, есть разные теории на этот счет. Скажем, теория пульсирующей Вселенной, согласно которой она сжимается, расширяется, потом опять сжимается и вновь расширяется, но нет экспериментальных методов проверки этой теории ни телескопами, ни радиотелескопами, ни как-то еще.
Что ждет Вселенную?
Физика может прогнозировать будущее, не на все 100%, но все же может. В ближайшие 10 млрд лет Вселенная продолжит расширяться, набирая скорость. В 1929 году, когда Эдвин Хаббл обнаружил, что чем дальше галактика от нас находится, тем быстрее она отдаляется, это открытие стало доказательством расширения Вселенной. А в 1998 году астрономы впервые объявили о том, что Вселенная расширяется ускоренно — слом парадигмы. До этого они были уверены, что расширение идет с постепенным замедлением, как теряет скорость камень, брошенный вверх.
Это значит, что кроме силы взаимного притяжения, когда галактики разлетаются, но тормозятся, потому что притягиваются друг к другу, есть еще какая-то сила, которая их расталкивает. Эту силу назвали dark energy (непонятная энергия. — «Москвич Mag»), хотя могли назвать как угодно, например, антигравитацией или всемирным расталкиванием. Обычно в природе чем ближе два объекта друг к другу, тем сильнее они взаимодействуют, этот принцип характерен для многих фундаментальных взаимодействий, включая гравитационное и электростатическое. А в случае с dark energy чем дальше друг от друга два объекта, тем сильнее они расталкиваются. Но для физических тел в нашей Солнечной системе это не чувствительно, мы маленькие, а галактики огромные и расположены очень далеко друг от друга, и они это расталкивание чувствуют.
Когда Вселенная расширится до бесконечности, ее ждет пустота. Эволюция Вселенной происходит из очень плотного состояния в пустоту.
В чем три главные загадки современной астрофизики?
Первые две — это темная материя и dark energy. Третья связана с разумом: почему мы одни во Вселенной? Любые разумные существа ищут новую информацию, никто не будет тихо сидеть, как в «Темном лесу», романе китайского фантаста Лю Цысиня. Этот писатель считает, что во Вселенной разумные существа будут вести себя так же, как люди, оказавшиеся в темном лесу, полном опасностей: услышал в кустах шорох — выстрелил первым.
Его теория мне не очень нравится, для цивилизации это неправильный подход. Поэтому я думаю, что, если в космосе есть другой разум, обмен будет взаимовыгодным, а уничтожение друг друга абсолютно бессмысленно.
Что из происходящего в космосе больше всего влияет на Землю?
Солнце и его энергия. Если наше Солнце выключить, то жизнь на Земле закончится за несколько суток. А если Солнце немножко вздохнет, поддаст жару, то полярные сияния активизируются, электрические цепи перегорают и электроника барахлит. Это и есть влияние, а все остальное — ерунда.
А как же кометы и астероиды? Вот сейчас мимо нас пролетает комета 3I/Atlas.
Эта комета никак не может повлиять, но в целом кометы и астероиды несут вполне реальную опасность. Поэтому иногда нам выделяют дополнительные гранты, чтобы защищать Землю, предупреждая о космической опасности. На самом деле эта комета уже третий объект с 2017 года, который прилетел к нам из-за пределов Солнечной системы, и до февраля-марта мы сможем его наблюдать, пока он опять не улетит к другим звездам.
Узнать, что именно было до Большого взрыва, пока нет возможности. Это как сесть в автобус на остановке, не имея ни малейшего понятия, где и как он ехал раньше.
Признаюсь, я и не надеялся, что при моей жизни такое произойдет, потому что наша Солнечная система очень далека от ближайших звезд, мы с вами живем на периферии Галактики. Возможно, кометы и астероиды и раньше прилетали, просто мы их не видели, но сейчас есть очень мощные телескопы, и ученые будут открывать такие космические тела все чаще.
Как вы относитесь к версиям о рукотворном происхождении этих космических тел?
Такая версия действительно была высказана американским астрофизиком Ави Лебом в отношении первого из трех обнаруженных межзвездных объектов — астероида Oumuamua, который открыли в 2017 году. Но его слишком поздно увидели, удалось только в хвост посмотреть, но то, что разглядели, немножко насторожило.
Дело в том, что этот объект летел так, как летела бы тонкая, почти невесомая зеркальная пленка. На Земле такие объекты называют солнечным парусом: зеркальной эту пленку делают, чтобы отражать солнечные лучи, и за счет этой отражающей силы давления света пленка движется и тянет за собой маленький, размером с кружку, космический корабль. Такие маленькие спутники уже запускали в космос, они вполне работоспособны и регулярно передают информацию на Землю. Если какие-то разумные существа так же исследуют космос, то можно предположить, что эта пленочка от них к нам залетела. Во всяком случае, этот объект действительно летел так, будто Солнце его подгоняло.
Но наши ракеты догнать такие объекты не могут, очень медленно летят. Скорость ракеты — 10–12 км/с, а скорость кометы 3I/Atlas — около 70 км/с.
Когда наступит эра межзвездных перелетов?
Для человека полет к звездам — это пока фантастика. Мы от звезд очень далеко: от Земли до Солнца в сотни тысяч раз ближе, чем до ближайших звезд. Но маленькие космические паруса, только уже лазерные, а не солнечные, запускать будем. Калифорнийский миллиардер Юрий Мильнер, выпускник физфака МГУ, десять лет назад выделил 100 млн долларов на разработку такого проекта. Скоро узнаем об итогах.
Сколько лететь от Земли до планет Солнечной системы?
До Марса роботы стабильно долетают за семь-девять месяцев, остается надеяться только, что они туда наших микробов не завезут. Умный микроб может сразу зарыться в марсианскую почву, чтобы спастись от радиации. Неудобно будет, если мы земную жизнь примем за инопланетную. Поэтому приходится очень тщательно стерилизовать космические аппараты.
Пока космонавтика на 100% государственная, она, может быть, и надежная, но будет отсталой и очень затратной, как любой государственный проект.
Что касается людей, то пока наши космические корабли для межпланетных перелетов не приспособлены, поскольку не имеют достаточной защиты от радиации. Поэтому человек в перелете на Марс просто может не выжить. Можно, конечно, ускорить перелет за счет сверхмощного ядерного двигателя, но если что-то случится с ракетой и она упадет обратно на Землю (а по статистике 3–5% ракет не взлетает), будет катастрофа, сравнимая с Чернобылем.
Есть и другой вариант — сделать такие толстые стенки у космического аппарата, чтобы радиация их не пробивала. Маск вроде бы обещает создать такую мощную ракету в ближайшие несколько лет.
Илон Маск — авантюрист или бизнесмен?
Он гений и великий человек. Вся космонавтика до Илона Маска была одноразовая — одна ракета на один взлет. Одноразовый транспорт — это дико дорогое удовольствие. Но государственные деньги, как правило, никто не считает. А Илон Маск первый создал многоразовые ракеты и подчеркивал, что он коммерсант и должен экономить. Некоторые ракеты у него больше двух десятков раз летали. Это прорыв в космонавтике. Его Starship — самая мощная в мире ракета и самая большая, а размер в космосе имеет определяющее значение.
Пока космонавтика на 100% государственная, она, может быть, и надежная, но будет отсталой и очень затратной, как любой государственный проект.
В России могут сделать многоразовые ракеты?
О них говорят, но это пока только разговоры. Наша космонавтика, особенно в последние годы, обслуживает военных. Им не надо экономить. У китайцев тоже государственная космонавтика. Маск первым в мире рванул в эту область с частным капиталом. Да, он теперь получает госзаказы, так как понятно, что он госбюджет не просто освоит, а максимально эффективно потратит.
Если сделать космодром на Луне, то с него было бы намного проще стартовать.
В ближайшие пять лет на Луне уже будут его ракеты с людьми. Еще лет через восемь — на Марсе. Так что марсианский и лунный туризм не за горами. На МКС уже пара десятков туристов побывали, стоит это удовольствие 60–70 млн долларов США за недельку. Неделя на Луне обойдется примерно вдвое дороже.
У освоения Луны есть экономический смысл, а не только научный и политический?
Экономический смысл есть. С Земли в космос летать чрезвычайно дорого — наша планета большая и крепко все к себе притягивает. Нужна огромная дорогая ракета, чтобы это притяжение преодолеть. Но если сделать космодром на Луне, то с него было бы намного проще стартовать. На Луне нет атмосферы, она притягивает слабее и не обязательно стартовать вертикально вверх, как мы это делаем на Земле. Разгон на Луне возможен под острым углом к поверхности, практически горизонтально. Это очень выгодно — не нужно преодолевать вес ракеты. На Земле так нельзя: разогнавшись до космической скорости в нашей атмосфере, ракета просто сгорит, как сгорают метеориты, которые летят к нам из космоса.
На Луне нет воздуха, там даже ракета с электродвигателем спокойно в космос полетит. Вода на Луне тоже есть, ее достаточно просто растопить и отфильтровать. А расщепляя воду на кислород и водород, можно получить и ракетное топливо, и кислород для дыхания. Эту технологию давно используют подводные лодки, которые годами могут не всплывать на поверхность. Остается вопрос, чем питаться людям. Продукты поначалу можно возить с Земли, но китайцы уже научились в лунном грунте выращивать рис.
У Луны есть все, что надо для производства: металлы, вода, солнечный свет, правда, радиации слишком много. Но в лунных пещерах можно жить и работать. Думаю, пройдет пять-семь лет, и люди, американцы и китайцы одновременно, начнут заселять Луну и будут там обживаться, как в Антарктиде. До колоний, которые находятся на самообеспечении, пройдет еще лет сто. Правда, России на первых порах там не будет — у нас сегодня другие проблемы.
Фото: из личного архива Владимира Сурдина