Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности

* * *

В вашем холодильнике тоже холодно и темно, однако лед там со временем все-таки испаряется (не верите – посмотрите, как выглядят кубики льда, когда вы возвращаетесь из долгой отлучки), тем не менее на дне этих кратеров так холодно, что испарение, в сущности, прекращается (по крайней мере, в рамках нашего разговора мы вполне можем предположить, что его нет). Нет никаких сомнений, что если мы когда-нибудь построим на Луне колонию, ее надо будет расположить неподалеку от таких кратеров. Помимо очевидных преимуществ – у колонистов будет вдоволь льда, будет что растапливать, очищать и пить, – из молекул воды можно еще добывать водород, отделяя его от кислорода. Водород и часть кислорода пойдут в ракетное топливо, а остальным кислородом колонисты будут дышать. А в свободное от космических экспедиций время можно покататься на коньках по замороженному озеру из добытой воды.

Итак, древние данные кратеров говорят нам, что на Луну падали кометы, – из этого следует, что такое случалось и с Землей. Если учесть, что Земля больше и гравитация у нее сильнее, можно даже сделать вывод, что кометы падали на Землю гораздо чаще. Так и есть – с самого рождения Земли и по сегодняшний день. Более того, Земля ведь не возникла из космического вакуума в виде готового сферического кома. Она выросла из конденсировавшегося протосолнечного газа, из которого сформировалось и само Солнце, и все остальные планеты. Земля продолжала расти, поскольку на нее налипали мелкие твердые частички, а потом – за счет постоянной бомбардировки астероидами, которые были богаты минералами, и кометами, которые были богаты водой. В каком смысле постоянной? Подозревают, что частоты падения на Землю комет на ранних стадиях ее существования хватило для обеспечения водой всех ее океанов. Однако здесь остаются определенные вопросы (и простор для споров). В воде из комет, которые мы исследуем сейчас, по сравнению с водой из океанов очень много дейтерия – разновидности водорода, в ядре которого есть лишний нейтрон. Если океаны заполнялись за счет комет, то кометы, которые падали на Землю в начале существования Солнечной системы, имели несколько иной химический состав.

Думали, можно спокойно выходить на улицу? Вот и нет: недавние исследования содержания воды в верхних слоях земной атмосферы показали, что на Землю регулярно падают куски льда размером с дом. Эти межпланетные снежки при соприкосновении с воздухом быстро испаряются, но успевают внести свой вклад в водяной бюджет Земли. Если частотность падений была постоянной на протяжении всей истории Земли в 4,6 миллиардов лет, то эти снежки, возможно, тоже пополняли земные океаны. Прибавим к этому водяной пар, который, как нам известно, попадает в атмосферу при извержении вулканов, и окажется, что Земля получила свой запас воды на поверхности самыми разными путями.

Сейчас наши величественные океаны занимают две трети земной поверхности, однако составляют всего одну пятитысячную земной массы. Казалось бы, очень маленькая доля, однако это все равно целых полтора квинтильона тонн, 2 % которых в каждый момент времени пребывают в виде льда. Если на Земле когда-нибудь случится период сильнейшего парникового эффекта, как на Венере, то наша атмосфера поглотит избыточное количество солнечной энергии, температура воздуха возрастет, и океаны вскипят и быстро испарятся в атмосферу. Это будет плохо. Мало того что флора и фауна Земли вымрут – это очевидно, – одной из веских (в буквальном смысле) причин всеобщей гибели станет то, что атмосфера, насыщенная водяным паром, станет в триста раз массивнее. Нас всех расплющит.

Венера отличается от прочих планет в Солнечной системе во многих отношениях, в том числе – своей толстой, плотной, тяжелой атмосферой из углекислого газа, давление которой в сто раз больше давления земной атмосферы. Нас бы и там расплющило. Однако в моем рейтинге самых удивительных особенностей Венеры первое место занимает наличие кратеров, которые все как один образовались относительно недавно и распределены равномерно по всей поверхности. Эта безобидная на первый взгляд черта наталкивает на мысль о какой-то одной катастрофе планетарного масштаба, которая перезапустила часы образования кратеров и стерла все свидетельства соударений в прошлом. Такое по силам, например, эрозивному климатическому феномену вроде всемирного потопа. А еще – масштабной геологической (не венерологической же) активности, скажем, потокам лавы, которые превратили всю поверхность Венеры в мечту американского автомобилиста – целиком заасфальтированную планету. Что бы ни перезапустило часы, произошло это резко и одномоментно. Однако не все тут ясно. Если на Венере и правда был всемирный потоп, куда теперь подевалась вся вода? Ушла под поверхность? Испарилась в атмосферу? Или Венеру затопила вообще не вода, а какое-то другое вещество?

* * *

Наше любопытство и невежество одной Венерой не ограничиваются – они распространяются и на другие планеты. Марс когда-то был настоящим болотом – с извилистыми реками, поймами, дельтами, сетью мелких ручьев и огромных каньонов, выточенных бегущей водой. У нас уже достаточно доказательств, что если где-то в Солнечной системе и были изобильные источники воды, так это на Марсе. Однако на сегодняшний день поверхность Марса совершенно суха, а почему – непонятно. Глядя на Марс и Венеру – брата и сестру нашей планеты – я по-новому смотрю и на Землю и задумываюсь о том, как, возможно, ненадежны наши источники воды на земной поверхности.

Как мы уже знаем, разыгравшееся воображение заставило Персиваля Лоуэлла предположить, что это колонии изобретательных марсиан выстроили на Марсе хитроумную сеть каналов, чтобы доставлять воду с полярных ледников в более населенные средние широты. Чтобы объяснить то, что он увидел (или решил, что увидел), Лоуэлл выдумал умирающую цивилизацию, которая почему-то лишилась воды. В своем подробном, однако на диво ошибочном трактате «Марс как пристанище жизни» («Mars as the Abode of Life», 1909), Лоуэлл оплакивает неизбежный закат марсианской цивилизации, порожденной его фантазией:

Высыхание планеты продолжится, несомненно, до тех самых пор, пока его поверхность не утратит способность поддерживать всякую жизнь. Время, несомненно, сдует ее, словно пыль. Однако, когда потухнет последняя ее искорка, мертвая планета будет нестись в пространстве, будто призрак, а ее эволюционная карьера оборвется навсегда.

(Lowell, 1908, р. 216)

Кое-что Лоуэлл понял совершенно правильно. Если на марсианской поверхности когда-то и существовала цивилизация (или любые живые организмы), которой требовалась вода, то на каком-то неведомом этапе марсианской истории и по какой-то неведомой причине вся вода на поверхности действительно высохла, что и привело в точности к такому финалу, какой описывает Лоуэлл. Возможно, пропавшая марсианская вода просто ушла под землю и попала в плен вечной мерзлоты.

Чем это можно доказать? У больших кратеров на поверхности Марса потеки высохшей грязи, перелившейся через край, встречаются чаще, чем у маленьких. Если предположить, что вечная мерзлота лежит довольно глубоко, чтобы добраться до нее, требовалось сильное столкновение. Выброс энергии от такого столкновения должен был при контакте расплавить лед под поверхностью, и грязь выплеснулась наружу. Кратеры с такими особенностями чаще встречаются в холодных приполярных широтах, именно там, где можно ожидать, что слой вечной мерзлоты пролегает ближе к поверхности. По некоторым оценкам, если бы вся вода, которая, как мы подозреваем, затаилась в толще вечной мерзлоты на Марсе и, как мы точно знаем, заключена в ледниках на полюсах, расплавилась и равномерно распределилась по его поверхности, Марс превратился бы в сплошной океан в десятки метров глубиной. В план поиска жизни на Марсе, как современной, так и ископаемой, должен входить осмотр самых разных мест, особенно под поверхностью Марса.

Когда астрофизики начали задумываться о том, где можно найти жидкую воду, а по ассоциации, и жизнь, они сначала были склонны принимать в расчет планеты, которые вращаются по орбите на определенном расстоянии от своей звезды, – на таком, чтобы на их поверхности вода оставалась жидкой, не слишком далеко и не слишком близко. Эту зону принято называть обитаемой зоной, или зоной Златовласки (см. предыдущую главу), и для начала это была вполне приемлемая оценка. Однако она не учитывала возможность возникновения жизни в таких местах, где имелись другие источники энергии, благодаря которым вода там, где ей полагалось бы обращаться в лед, оставалась в жидком состоянии. Это мог бы обеспечить легкий парниковый эффект. А также внутренний источник энергии, например остаточный жар после формирования планеты или радиоактивный распад нестабильных тяжелых элементов, каждый из которых вносит свой вклад во внутренний подогрев Земли и, следовательно, в ее геологическую активность. Кроме того, источником энергии служат и планетные приливы – это более общее понятие, чем просто танцы вздымающегося океана с Луной. Как мы уже видели, Ио, спутник Юпитера, подвергается постоянным нагрузкам из-за переменчивых приливных сил, поскольку ее орбита не совсем круглая и Ио то приближается, то удаляется от Юпитера. Ио находится на таком расстоянии от Солнца, что при других условиях должна была бы промерзнуть на веки вечные, но из-за постоянных приливных перепадов заслужила титул небесного тела с самой бурной геологической активностью во всей Солнечной системе – там есть все: и вулканы, изрыгающие лаву, и огненные расщелины, и тектонические сдвиги. Иногда современную Ио уподобляют юной Земле, когда наша планета еще не остыла после рождения.

Не менее интересна и Европа – другой спутник Юпитера, тоже черпающий тепло из приливных сил. Ученые уже давно подозревали, а недавно подтвердили (на основании снимков с космического зонда «Галилео»), что Европа покрыта толстыми мигрирующими пластами льда, под которыми раскинулся океан из снеговой жижи или жидкой воды. Целый океан воды! Только представьте себе, какая там подледная рыбалка. И в самом деле, инженеры и ученые из Лаборатории реактивного движения уже подумывают, не послать ли на Европу космический зонд, который совершит посадку на лед, найдет в нем полынью (или прорубит либо протопит ее сам), опустит в нее глубоководную видеокамеру, и мы посмотрим, что там и как. Поскольку жизнь на Земле, скорее всего, зародилась именно в океане, существование жизни в океанах Европы – отнюдь не пустая фантазия, такое вполне может быть.

На мой взгляд, самое удивительное качество воды – это не заслуженный ярлык «универсального растворителя», о котором мы все узнали на уроках химии в школе, и не необычайно широкий диапазон температур, в котором вода остается жидкой. Самая удивительная черта воды – то, что хотя почти все вещества, в том числе и сама вода, при охлаждении становятся плотнее, вода, охладившись ниже 4 °C, становится все менее и менее плотной. Когда она замерзает при нуле градусов, то становится менее плотной, чем в жидком состоянии при любой температуре, и это досадно для водопроводных труб, зато очень удачно для рыб. Зимой, когда температура воздуха падает ниже нуля, вода температурой в 4 градуса опускается на дно и остается там, а на поверхности очень медленно нарастает плавучий слой льда и изолирует более теплую воду от холодного воздуха.

Если бы с водой не происходила эта инверсия плотности при температуре ниже 4 градусов, то при температуре воздуха ниже точки замерзания внешняя поверхность водоема остужалась бы и опускалась на дно, а более теплая вода поднималась бы наверх. Такая вынужденная конвекция быстро охладила бы всю массу воды до нуля, после чего поверхность начала бы замерзать. Более плотный лед тонул бы – и вся толща воды промерзала бы со дна к поверхности. В подобном мире не было бы никакой подледной рыбалки, поскольку вся рыба замерзла бы – заморозилась заживо. А любители подледного лова сидели бы либо под толщей еще не замерзшей воды, либо на глыбе полностью замерзшего водоема. Чтобы путешествовать по замерзшей Арктике, не нужны были бы ледоколы: Северный Ледовитый океан либо промерзал бы до дна, либо оставался бы открытым для обычного судоходства, поскольку слой льда пролегал бы внизу. И по льду можно было бы гулять сколько хочешь и не бояться провалиться. В таком параллельном мире льдины и айсберги тонули бы, и в 1912 году «Титаник» преспокойно доплыл бы до места назначения – до Нью-Йорка.

Существование воды в галактике не ограничивается планетами и их спутниками. Молекулы воды, а также нескольких других знакомых домашних химических веществ, например аммиака, метана и этилового спирта, то и дело регистрируют в межзвездных газовых облаках. При определенных условиях – низкой температуре и высокой плотности – группа молекул воды может переизлучать в пространство энергию ближайшей звезды в виде усиленного высокоинтенсивного направленного микроволнового излучения. Физика этого явления сильно напоминает все то, что происходит с видимым светом в лазере. Но в этом случае лучше говорить не о лазере, а о мазере – так сокращается словосочетание «Microwave amplification by the stimulated emission of radiation» («Усиление микроволн с помощью вынужденного излучения»). Так что вода не просто всюду и везде в галактике – иногда она еще и лучезарно улыбается вам из космических глубин.

Мы знаем, что вода необходима для жизни на Земле, но можем лишь предполагать, что она – необходимое условие возникновения жизни в любом уголке галактики. Однако химически безграмотные люди сплошь и рядом считают, что вода – это смертоносная субстанция, с которой лучше не сталкиваться. В 1997 году Натан Зонер, четырнадцатилетний ученик средней школы в городе Игл-Рок в штате Айдахо, провел объективное исследование антитехнологических предрассудков и связанной с ними «химиофобии», стяжавшее заслуженную славу. Натан предлагал прохожим на улице подписать петицию с требованием строго контролировать либо вообще запретить применение монооксида дигидрогена. Юный экспериментатор приводил перечень кошмарных свойств этого вещества, лишенного вкуса и запаха:

– монооксид дигидрогена – главная составляющая кислотных дождей;

– рано или поздно это вещество растворяет все, с чем соприкасается;

– если случайно вдохнуть его, это может быть смертельно;

– в газообразном состоянии оно оставляет тяжелые ожоги;

– оно обнаружено в опухолях больных раком в терминальной стадии.

Сорок три человека из пятидесяти, к которым обратился Зонер, подписали петицию, шестеро колебались, а один оказался горячим сторонником монооксида дигидрогена и отказался ставить свою подпись. Да-да, 86 % прохожих проголосовали за запрет воды (H₂O), за то, чтобы ее не было в окружающей среде.

Может быть, именно такая судьба и постигла всю воду на Марсе.

Глава двадцать пятая

Жизненное пространство

Если спросить человека, откуда он, в ответ обычно услышишь название города, где он родился, или какого-то места на земной поверхности, где он провел детство. И это совершенно правильно. Однако астрохимически точный ответ должен звучать иначе: «Я происхожу из остатков после взрывов множества массивных звезд, которые погибли больше пяти миллиардов лет назад».

Космическое пространство – это главная химическая фабрика. Запустил ее Большой Взрыв, снабдивший Вселенную водородом, гелием и капелькой лития – тремя самыми легкими элементами. Остальные девяносто два элемента, встречающиеся в природе, создали звезды, в том числе весь без исключения углерод, кальций и фосфор во всех до единого живых организмах на Земле, и в людях, и в прочих. Кому был бы нужен весь этот богатейший ассортимент сырья, если бы он остался заперт в звездах? Но когда звезды умирают, они возвращают космосу львиную долю своей массы и приправляют ближайшие газовые облака всем набором атомов, которые впоследствии обогащают следующее поколение звезд.

Если складываются подходящие условия – нужная температура и нужное давление, – многие атомы объединяются и возникают простые молекулы. После чего многие молекулы становятся больше и сложнее, причем механизмы для этого одновременно и затейливы, и изобретательны. В конце концов сложные молекулы самоорганизуются в те или иные живые организмы, и это наверняка происходит в миллиардах уголков Вселенной. По крайней мере в одном из них молекулы стали так сложны, что у них возник разум, а затем и способность формулировать и передавать друг другу идеи, изложенные при помощи значков на этой странице.

Да-да, не только люди, но и все остальные живые организмы в космосе, а также планеты и луны, на которых они обитают, не существовали бы, если бы не останки израсходованных звезд. В общем, вы состоите из отбросов. С этим придется смириться. А лучше порадоваться. В конце концов, что может быть благороднее, чем мысль о том, что во всех нас живет Вселенная?

* * *

Чтобы состряпать жизнь, редкие ингредиенты не нужны. Вспомним, какие элементы занимают пять первых мест по распространенности в космосе: водород, гелий, кислород, углерод и азот. За исключением химически инертного гелия, который ни с кем не любит создавать молекулы, получаем четыре главных составляющих жизни на Земле. Они ждут своего часа в массивных облаках, которые обволакивают звезды в галактике, и начинают создавать молекулы, стоит температуре упасть ниже пары тысяч градусов Кельвина. Молекулы из двух атомов формируются сразу: это угарный газ и молекула водорода (два связанных друг с другом атома водорода). Стоит снизить температуру еще немного, и получатся стабильные трех– или четырехатомные молекулы вроде воды (H₂O), углекислого газа (CO₂) и аммиака (NH₃) – простые, но высококачественные продукты биологической кухни. Если температура упадет еще немного, возникнет целый сонм молекул из пяти и шести атомов. А поскольку углерод не только широко распространен, но еще и весьма деятелен с химической точки зрения, то входит в большинство молекул, – по сути дела, в три четверти всех «видов» молекул, наблюдаемых в межзвездной среде, входит хотя бы один атом углерода.

Многообещающе. Однако космос для молекул – место довольно опасное. Если их не разрушает энергия взрывов сверхновых, то дело довершает ультрафиолетовое излучение от ближайших ультраярких звезд. Чем больше молекула, тем хуже она выдерживает атаки. Если молекулам повезло и они обитают в относительно спокойных или укрытых от посторонних воздействий областях, они могут дожить до того, что войдут в состав крупиц космической пыли, а в конце концов и в астероиды, кометы, планеты и людей. Но даже если звездный натиск не оставит в живых ни одну из первоначальных молекул, останется вдоволь атомов и времени, чтобы создать сложные молекулы – не только во время формирования той или иной планеты, но и на податливой поверхности планеты и под ней. Среди самых распространенных сложных молекул особенно выделяются аденин (это такой нуклеотид, или «основание», составная часть ДНК), глицин (предшественник белка) и гликоальдегид (углеводород). Все эти и им подобные ингредиенты необходимы для возникновения жизни в привычном для нас виде и, несомненно, встречаются отнюдь не только на Земле.

* * *

Однако вся эта вакханалия органических молекул – это еще не жизнь, точно так же как мука, вода, дрожжи и соль – еще не хлеб. Хотя сам переход от сырья к живому существу остается загадкой, очевидно, что для этого нужно несколько условий. Окружающая среда должна подталкивать молекулы к экспериментам друг с другом и при этом оберегать от излишнего травматизма. Особенно хороши для этого жидкости, поскольку они обеспечивают и тесный контакт, и большую подвижность. Чем больше возможностей для химических реакций дает среда, тем изобретательнее эксперименты ее обитателей. Важно учитывать и другой фактор, о котором говорят законы физики: для химических реакций необходим бесперебойный источник энергии.

Если учесть широкий диапазон температур, давления, кислотности и излучений, при которых способна процветать жизнь на Земле, и помнить, что то, что для одного микроба уютный уголок, для другого – камера пыток, становится понятно, почему ученые больше не имеют права выдвигать дополнительные условия существования жизни в других местах. Прекрасная иллюстрация ограниченности подобных умозаключений приведена в прелестной книжке «Cosmotheoros» голландского астронома XVII века Христиана Гюйгенса: автор убежден, что на других планетах должны культивировать коноплю – иначе из чего делать корабельные канаты, чтобы управлять судами и плавать по морям?

Прошло триста лет, и мы довольствуемся всего лишь горсткой молекул. Если их хорошенько перемешать и поставить в теплое место, можно рассчитывать, что пройдет всего несколько сотен миллионов лет – и у нас будут процветающие колонии микроорганизмов.

* * *

Жизнь на земле необычайно плодовита, тут сомневаться не приходится. А как обстоят дела в остальной Вселенной? Если еще где-нибудь найдется небесное тело, хоть сколько-нибудь похожее на нашу планету, возможно, оно проделывало похожие опыты с похожими химическими реактивами и эти опыты были срежиссированы теми же физическими законами, которые одинаковы во всей Вселенной.

Возьмем, к примеру, углерод. Он умеет создавать самые разные связи и с самим собой, и с другими элементами и поэтому входит в неимоверное количество химических соединений – в этому ему нет равных во всей таблице Менделеева. Углерод создает больше молекул, чем все остальные элементы вместе взятые (10 миллионов – как вам?). Обычно, чтобы создать молекулу, атомы делятся одним или несколькими внешними электронами, захватывают друг друга наподобие кулачковых соединений между грузовыми вагонами. Каждый атом углерода способен создавать такие связи с одним, двумя, тремя или четырьмя другими атомами – а вот атом водорода, скажем, только с одним, кислорода – с одним или двумя, азота – с тремя.

Когда углерод объединяется сам с собой, то создает множество молекул из всевозможных сочетаний длинных цепочек, замкнутых колец или разветвленных структур. Эти сложные органические молекулы способны на подвиги, о которых маленькие молекулы могут только мечтать. Например, им по силам выполнять одну задачу на одном конце и другую на другом, скручиваться, сворачиваться, переплетаться с другими молекулами, создавать вещества со все новыми и новыми свойствами и качествами – им нет преград. Пожалуй, самая поразительная молекула на основе углерода – это ДНК, двойная спираль, в которой зашифрован индивидуальный облик каждого живого организма.

А как же вода? Если речь идет об обеспечении жизни, вода обладает очень полезным качеством – она остается жидкой при очень широком, по мнению большинства биологов, диапазоне температур. К сожалению, большинство биологов рассматривают только Землю, где вода остается жидкой в пределах 100 градусов по шкале Цельсия. Между тем кое-где на Марсе атмосферное давление так низко, что вода вообще не бывает жидкой – стоит налить себе стакан H₂O, как вся вода одновременно и вскипит, и замерзнет! Однако, каким бы прискорбным ни было нынешнее положение атмосферы Марса, в прошлом она позволяла существовать огромным запасам жидкой воды. Если когда-то на поверхности красной планеты и существовала жизнь, то только в ту пору.

Что касается Земли, то у нее на поверхности с водой очень хорошо поставлено, иногда даже слишком хорошо и даже смертельно опасно. Откуда она взялась? Как мы уже видели, логично предположить, что отчасти ее доставили сюда кометы: они, можно сказать, пропитаны водой (замерзшей, конечно), в Солнечной системе их миллиарды, среди них встречаются довольно крупные, а когда Солнечная система только формировалась, они постоянно бомбардировали юную Землю. Вулканы извергаются не только из-за того, что магма очень горячая, а еще и потому, что вздымающаяся горячая магма обращает подземные воды в пар, а пар стремительно расширяется, что приводит к взрыву. Пар перестает помещаться в подземные пустоты, и с вулкана срывает крышку, отчего H₂O выходит на поверхность. С учетом всего этого не стоит удивляться, что на поверхности нашей планеты полным-полно воды.

* * *

При всем многообразии живых организмов на Земле у всех у них есть общие участки ДНК. Биолог, который в жизни не видел ничего кроме Земли, только радуется многогранности жизни, однако астробиолог мечтает о разнообразии в более крупном масштабе: о жизни, основанной на совершенно чуждой нам ДНК или вообще на чем-то другом. К сожалению, пока что наша планета – единственный биологический образец. Тем не менее астробиолог может позволить себе коллекционировать гипотезы о живых организмах, которые обитают где-то в глубинах космоса, изучая организмы, которые обитают в экстремальных средах здесь, на Земле.

Стоит начать искать этих экстремофилов, и окажется, что живут они практически повсеместно: и на свалках ядерных отходов, и в кислотных гейзерах, и в насыщенных железом кислотных реках, и в глубоководных источниках, изрыгающих химические взвеси, и возле подводных вулканов, в вечной мерзлоте, в грудах окалины, в промышленных соляных прудах и в самых разных местах, куда вы наверняка не поехали бы на медовый месяц, но которые, вероятно, вполне типичны для большинства других планет и спутников. Когда-то биологи считали, что жизнь зародилась в какой-то «теплой лужице», как писал Дарвин (Darwin 1959, p. 202); однако накопившиеся за последнее время свидетельства заставляют склониться к представлению о том, что первыми живыми организмами на Земле были именно экстремофилы.

Как мы увидим в следующей части, первые полмиллиарда лет своего существования Солнечная система больше всего напоминала стрельбище. На поверхность Земли постоянно падали большие и маленькие глыбы, которые оставляли после себя кратеры и измельчали в пыль горные породы. Любая попытка запустить проект «Жизнь» была бы тут же пресечена. Однако примерно четыре миллиарда лет назад бомбардировка ослабела, а температура земной поверхности начала опускаться, что позволило результатам сложных химических опытов выживать и процветать. В старых учебниках отсчет времени ведется от рождения Солнечной системы, а их авторы обычно утверждают, что Земле на формирование потребовалось 700–800 миллионов лет. Но это не так: эксперименты в химической лаборатории планеты могли начаться не раньше, чем стихнет небесная бомбежка. Смело вычтите 600 миллионов лет «военных действий» – и получится, что одноклеточные механизмы выбрались из первобытной жижи всего за 200 миллионов лет. Хотя ученые по-прежнему не могут понять, как именно зародилась жизнь, у природы, похоже, не возникло с этим никаких сложностей.

* * *

Астрохимики проделали колоссальный путь всего за несколько десятков лет: еще недавно они вообще ничего не знали о молекулах в космосе, а к сегодняшнему дню уже обнаружили практически повсюду множество различных соединений. Более того, в последние десять лет астрофизики подтвердили, что планеты вращаются и вокруг других звезд и что каждая звездная система, а не только Солнечная, полным-полна тех же четырех главных ингредиентов жизни, что и наш собственный космический дом. Конечно, обнаружить жизнь на звезде никто не ожидает, даже на «холодной», где всего-то тысяча градусов, однако жизнь на Земле часто встречается и в тех местах, где температура доходит до нескольких сотен градусов. Все эти открытия в совокупности заставляют сделать вывод, что на самом деле Вселенная нам отнюдь не чужда и неведома – на самом деле мы с ней уже знакомы на фундаментальном уровне.

Но насколько близко мы знакомы? Какова вероятность, что любые живые организмы похожи на земные – основаны на углероде и предпочитают воду всем другим жидкостям?

Рассмотрим, к примеру, кремний – один из самых распространенных элементов во Вселенной. В таблице Менделеева кремний находится прямо под углеродом, а это значит, что у них одинаковая конфигурация электронов на внешнем уровне. Кремний, как и углерод, может создавать связи с одним, двумя, тремя или четырьмя другими атомами. При нужных условиях он тоже может формировать молекулы-цепочки. Поскольку возможности для создания химических соединений у кремния примерно такие же, как и у углерода, резонно предположить, что жизнь может возникнуть и на его основе.

Однако с кремнием есть одна сложность: кроме того, что он встречается в десять раз реже углерода, он еще и создает очень прочные связи. В частности, если связать кремний и водород, то получатся не зачатки органической химии, а камни. На Земле эти химические соединения отличаются длительным сроком хранения. А чтобы химическое соединение было благоприятно для живого организма, нужны связи, достаточно прочные, чтобы выдержать не слишком сильные атаки окружающей среды, но не настолько нерушимые, чтобы отсечь возможность для дальнейших экспериментов.

А насколько необходима вода в жидком состоянии? Неужели это единственная среда, подходящая для химических экспериментов, единственная среда, способная доставлять питательные вещества из одних частей живого организма к другим? Может быть, живым организмам нужна просто любая жидкость. В природе довольно часто встречается, например, аммиак. И этиловый спирт. Оба получаются из самых распространенных во Вселенной элементов. Аммиак, смешанный с водой, замерзает при температуре гораздо ниже, чем просто вода (–73 °C, а не 0 °C), что расширяет температурный диапазон, при котором есть шансы обнаружить живые организмы, которые любят жидкость. Есть и другой вариант: на планете, где мало источников внутреннего тепла, например она вращается далеко от своей звезды и промерзла до костей, роль необходимой жидкости может сыграть и метан, который обычно пребывает в газообразном состоянии.

* * *

В 2005 году космический зонд «Гюйгенс» (названный в честь сами-знаете-кого) совершил посадку на Титан, самый большой спутник Сатурна, где много органических соединений и атмосфера в десять раз толще земной. Не считая планет – Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, – каждая из которых состоит целиком из газа и не обладает твердой поверхностью, – достойной упоминания атмосферой обладают лишь четыре небесных тела в нашей Солнечной системе: это Венера, Земля, Марс и Титан. Титан – отнюдь не случайный объект исследования. Перечень молекул, которые можно там обнаружить, внушает уважение: это и вода, и аммиак, и метан, и этан, а также так называемые полициклические ароматические углеводороды – молекулы из множества колец. Водяной лед на Титане такой холодный, что стал твердым, как цемент. Однако сочетание температуры и давления приводит метан в жидкое состояние, и на первых изображениях, полученных с помощью «Гюйгенса», видны ручьи, реки и озера жидкого метана. Химическая обстановка на поверхности Титана в некотором смысле напоминает обстановку на юной Земле, вот почему очень многие астробиологии считают Титан «живой» лабораторией для изучения далекого прошлого Земли. И в самом деле, проведенные два десятка лет назад эксперименты показали, что если добавить воду и немного кислоты в органическую взвесь, которая получается, если облучить газы, из которых состоит мутная атмосфера Титана, это даст нам шестнадцать аминокислот.

Не так давно биологи узнали, что совокупная биомасса под поверхностью планеты Земля, возможно, больше, чем на поверхности. Нынешние исследования особо выносливых живых организмов раз за разом показывают, что жизнь не знает преград и границ. Исследователи, изучающие условия для возникновения жизни, больше не «чокнутые профессора», которые ищут на ближайших планетах маленьких зеленых человечков, – это ученые-универсалы, владеющие самым разным инструментарием: они должны быть специалистами не только в астрофизике, химии и биологии, но и в геологии и планетологии, поскольку жизнь им приходится высматривать где угодно.

Глава двадцать шестая

Есть ли жизнь во Вселенной

Когда ученые открыли сотни планет вокруг других звезд, это вызвало колоссальный общественный интерес. Причем в основном этот интерес был вызван не столько открытием планет в других системах, кроме Солнечной, сколько перспективой обнаружить на них разумную жизнь. Так или иначе, шумиха, которую поднимают по этому поводу СМИ, до сих пор несколько не соответствует важности события. Почему? Потому что если у Солнца, ничем не примечательной звезды, целых восемь планет, не может такого быть, чтобы во всей остальной Вселенной они были редкостью. К тому же все недавно открытые планеты – это огромные газовые гиганты, похожие на Юпитер, а значит, у них нет удобной поверхности, на которой могла бы обитать жизнь в привычном для нас виде. И даже если бы на этих планетах кишмя кишели веселые инопланетяне, вероятность, что эти живые организмы разумны, очень и очень мала.

Как правило, для ученого (да и для кого угодно, если уж на то пошло) нет более рискованного шага, чем делать масштабные обобщения на одном-единственном примере. На сегодня мы знаем только один случай возникновения жизни во Вселенной – это здесь, на Земле, – однако у нас есть все основания полагать, что мы не одиноки. Более того, астрофизики в большинстве своем согласны, что жизнь, весьма вероятно, есть еще где-нибудь. Обосновать это очень просто: если наша Солнечная система – не исключение, то во Вселенной столько планет, что они, в частности, превосходят числом сумму всех звуков и слов, произнесенных всеми людьми, жившими на Земле с начала времен. Если бы мы объявили, что Земля – единственная планета во Вселенной, где есть жизнь, это было бы с нашей стороны большое зазнайство.

Антропоцентрические заблуждения сбили с пути истинного много поколений мыслителей, и научных, и религиозных, – правда, были и такие, кто заблуждался просто по невежеству. В отсутствие данных и догм лучше руководствоваться идеей, что в нас нет ничего особенного, – это принято называть принципом Коперника, само собой, в честь Николая Коперника, который еще в середине XVI века вернул Солнце на причитающееся ему место в центр Солнечной системы. Несмотря на то, что древнегреческий философ Аристарх предложил гелиоцентрическую модель Вселенной еще в III веке до н. э., представление о том, что в центре Вселенной находится Земля, в последние 2000 лет без малого было гораздо популярнее. Опираясь на учение Аристотеля и Птолемея, а затем – на догматы католической церкви, люди обычно считали, что Земля – центр всякого движения и всей известной Вселенной. Это было самоочевидно. Ведь Вселенная именно так и выглядит, и такой ее наверняка создал Бог.

Хотя к принципу Коперника не прилагается никаких гарантий, что он веки вечные будет вести нас к космическим истинам, пока что он вполне себя оправдывает: мало того что Земля – не центр Солнечной системы, но и Солнечная система – не центр Млечного Пути, галактика Млечный Путь – не центр Вселенной, и вообще очень может быть, что наша Вселенная – всего лишь одна из множества Вселенных в составе множественной Вселенной, или мультиверса. Если вы из тех, кто считает, что место на краю чего-нибудь тоже особое, подчеркну, что и ни на каком краю мы тоже не находимся.

* * *

В наши дни разумно встать на ту точку зрения, что жизнь на Земле тоже подчиняется принципу Коперника. Тогда мы сможем задаться вопросом, позволяет ли наличие биохимии на Земле делать выводы о том, какой может быть жизнь в других уголках Вселенной.

Не знаю, каждый ли день биологи замирают в благоговении при мысли о многообразии жизни. Я – замираю. На одной-единственной планетке под названием Земля сосуществуют (помимо бесчисленных других форм жизни) водоросли, жуки, губки, медузы, змеи, кондоры и гигантские секвойи. Представьте себе, что эти семь живых организмов выстроились по росту. Если бы вы не знали, что они из одной Вселенной, более того, с одной планеты, вам было бы трудно в это поверить. Попробуйте описать змею тому, кто никогда ее не видел: «Поверь мне на слово. На Земле есть животное, способное (1) находить добычу при помощи инфракрасных датчиков, (2) целиком заглатывать заживо животных размером в пять раз больше собственной головы, (3) не иметь ни рук, ни ног, ни прочих конечностей, но при этом (4) скользить по ровной земле со скоростью полметра в секунду!»

Если учесть подобное разнообразие жизни на Земле, можно ожидать, что и голливудские инопланетяне будут очень разные. Однако меня не устает поражать скудное воображение кинематографистов. За несколькими существенными исключениями – это инопланетяне в фильмах «Капля» (1958), «2001 год: космическая одиссея» (1968) и «Контакт» (1997), голливудские инопланетяне очень уж похожи на гуманоидов. Они могут быть и уродами, и красавцами, но у них всегда два глаза, нос, рот, два уха, голова, шея, плечи, руки, ладони, кисти, торс, две ноги, две ступни, и они умеют ходить. С анатомической точки зрения эти создания практически неотличимы от людей, однако предполагается, что они с какой-то другой планеты. Между тем несомненно, что живые организмы из других уголков Вселенной, и разумные, и нет, должны выглядеть так же непривычно, как и представители некоторых местных, земных биологических видов.

Химический состав живых организмов на Земле основан на нескольких особых составляющих. 95 % атомов в человеческом организме и во всех известных живых организмах составляют элементы водород, кислород и углерод. Особое место в этой троице занимает углерод, чья химическая структура позволяет ему легко создавать достаточно прочные связи с самим собой и со многими другими элементами и образовывать разнообразные молекулы, именно поэтому мы считаемся углеродной жизнью – и именно поэтому изучение углеродосодержащих молекул принято называть органической химией. Любопытно, что изучение жизни на других планетах называют экзобиологией, и это одна из немногих научных дисциплин, которая пытается функционировать при полном отсутствии непосредственных данных.

Можно ли сказать, что жизнь – это какое-то особое явление с точки зрения химии? Принцип Коперника предполагает, что, скорее всего, нет. Инопланетянам не обязательно быть на нас похожими внешне – они наверняка напоминают нас на куда более фундаментальном уровне. Вспомним, что четыре самых распространенных элемента во Вселенной – это водород, гелий, углерод и кислород. Гелий инертен. Так что три самых распространенных и химически активных ингредиента в космосе – это одновременно еще и три ингредиента жизни на Земле. По этой причине вполне можно ручаться, что если когда-нибудь будет обнаружена жизнь на другой планете, окажется, что она состоит из похожей смеси элементов. Наоборот, если бы жизнь на Земле основывалась, скажем, на молибдене, висмуте и плутонии, у нас были бы самые веские основания полагать, что мы во Вселенной занимаем особое место.

Далее, если мы обратимся к принципу Коперника, то сможем предположить, что инопланетный организм едва ли должен быть очень большим по сравнению с известными нам живыми организмами. По дальним планетам не разгуливают живые существа размером с Эмпайр-Стейт-Билдинг, это ясно из соображений устойчивости конструкции. Даже если не принимать в расчет инженерные ограничения прочности биологической материи, мы столкнемся с другими, более фундаментальными ограничениями. Если предположить, что инопланетянин контролирует движения собственных конечностей – или сделать обобщение и предположить, что организм должен функционировать согласованно, как единая система, – его размеры тут же окажутся ограничены способностью передавать внутри себя сигналы со скоростью света, поскольку это предел допустимой скорости во Вселенной. Если взять предельный случай – организм размером со всю Солнечную систему (то есть примерно 10 световых часов в диаметре), – и представить себе, что ему захотелось почесать в затылке, на это простое действие уйдет не меньше 10 часов. К тому же такие менее чем улиточьи темпы противоречат идее эволюции, поскольку всего времени с самого зарождения Вселенной не хватило бы, чтобы существо подобных габаритов эволюционировало из живых организмов меньшего размера за много поколений.

* * *

А как же разум? Поскольку голливудские пришельцы худо-бедно добрались до Земли, мы вправе ожидать, что они необычайно умны. Однако знаю я и таких, которым должно быть стыдно за собственную тупость. Как-то раз я ехал на машине из Бостона в Нью-Йорк – дорога занимает часа четыре, – искал, что бы послушать в FM-диапазоне, и наткнулся на какую-то радиопостановку, где, насколько я мог судить (я же пропустил начало), шла речь о злых инопланетянах, которые терроризировали землян. Очевидно, их жизнедеятельность была основана на атомах водорода, поэтому они шастали по Земле, высасывали океаны и добывали водород из всех молекул H₂O.

Отменно глупые попались инопланетяне. Похоже, по пути к Земле они не обратили внимания на другие планеты, – ведь на Юпитере, например, масса чистого водорода примерно в двести раз больше, чем вся масса Земли. К тому же им, наверное, никто не говорил, что водород составляет примерно 90 % всех атомов во Вселенной.

А как же все те инопланетяне, которые сумели преодолеть тысячи световых лет межзвездного пространства – и потерпели крушение при посадке на Землю, загубив на корню свое эффектное появление?

А были и такие пришельцы – в фильме «Близкие контакты третьей степени» 1977 года, – которые перед прибытием передали на Землю загадочную последовательность повторяющихся цифр, которую специалисты по криптографии в конце концов расшифровали и поняли, что это широта и долгота точки предстоящей посадки корабля пришельцев. Однако у земной долготы совершенно произвольная точка отсчета – нулевой меридиан, который по международной договоренности проходит через английский город Гринвич. К тому же и широта, и долгота измеряются в надуманных, неестественных единицах, которые мы называем градусами и считаем, что их 360 в круге. Если инопланетяне знали так много о человеческой культуре, то, по-моему, с тем же успехом могли выучить английский и передать другое послание: «Мы собираемся совершить посадку сбоку от национального монумента „Башня Дьявола“ в штате Вайоминг. Поскольку у нас летающая тарелка, световые сигналы на взлетно-посадочной полосе можете не включать».

Однако почетное звание самого глупого инопланетянина всех времен и народов по справедливости досталось пришельцу из оригинального фильма «Звездный Путь» 1979 года. Это существо, которое называет себя «Виджер» (V’ger), – древний механический космический аппарат, который должен был изучать космос, совершать открытия и докладывать о том, что обнаружит. Этот аппарат «спасла» из глубин космоса цивилизация механических инопланетян и переконструировала его так, чтобы он мог выполнять то же самое в масштабах всей Вселенной. В конце концов аппарат узнал все на свете и в результате обрел разум. «Энтерпрайз» наталкивается на эту разползшуюся во все стороны чудовищную сокровищницу вселенской мудрости, когда «Виджер» уже погружен в размышления о своем создателе и смысле жизни. На борту древнего зонда видны написанные по трафарету полустертые буквы – «V» и «ger». Вскоре после этого капитан Кирк обнаруживает, что это космический аппарат «Вояджер-6», запущенный людьми с Земли в конце XX века. Судя по всему, буквы «oya» между «V» и «ger» совсем выцвели, и их нельзя было разобрать. Бывает. Но я никогда не мог понять, как это «Виджер» собрал всю сумму знаний во Вселенной и к тому же обрел разум, но так и не догадался, что на самом деле называется «Вояджер».

И даже не спрашивайте меня про блокбастер «День Независимости», вышедший летом 1996 года. Злые пришельцы, на мой взгляд, вполне имеют право на существование, тут ничего обидного нет. Без них вообще не было бы никакой индустрии научно-фантастических фильмов. Пришельцы из «Дня Независимости» были очень злые. И выглядели как гибрид медузы под названием португальский кораблик, акулы-молота и человека. Задуманы они были с большей фантазией, чем рядовые голливудские инопланетяне, но все равно в их летающих тарелках стояли мягкие кресла с подлокотниками. Хорошо, что люди все-таки победили. Мы одолели пришельцев из «Дня Независимости», подключив к компьютерной системе их флагмана (массой в одну пятую Луны) ноутбук-макинтош и загрузив туда вирус, который отключил защитное силовое поле. Не знаю как вы, а я иногда не могу загрузить файлы даже в чужие компьютеры у себя на работе, особенно если там стоит другая операционная система. Вариант только один. На суперкомпьютере инопланетного корабля стояла та же последняя версия операционной системы «Эппл», что и на ноутбуке, с которого загрузили вирус.

Спасибо, что выслушали. Прямо от сердца отлегло.

* * *

Предположим для простоты беседы, что за всю историю Земли разум высокого уровня появился только у одного биологического вида – у людей. (Я совсем не хочу обидеть других млекопитающих с массивным мозгом. Хотя по большей части они не разбираются в астрофизике и не пишут стихов, можете их включить – мои выводы от этого не изменятся.) Если жизнь на Земле хоть как-то сопоставима с жизнью на других планетах, похоже, разум встречается редко. По некоторым оценкам, за всю историю Земли на ней существовало более 10 миллиардов видов. Следовательно, мы вправе ожидать, что таким же разумным, как и мы, окажется лишь 1 из 10 миллиардов всех внеземных видов живых организмов, не больше, не говоря уже о том, каковы шансы, что у разумных живых существ не окажется одновременно и высоких технологий, и желания наладить межзвездную связь.

Если такая цивилизация все же существует, для связи с ней лучше всего подходят радиоволны, поскольку они способны пересекать галактику беспрепятственно, пронизывая и межзвездный газ, и облака космической пыли. Однако земляне разобрались в устройстве и применении электромагнитного спектра менее века назад. Это можно сформулировать и еще огорчительнее: если инопланетяне и посылали на Землю радиосигналы, на протяжении почти всей истории человечества мы не имели возможности их регистрировать. Насколько нам известно, инопланетяне это уже делали, однако волей-неволей пришли к выводу, что разумной жизни на Земле нет. Теперь, наверное, ищут ее где-нибудь в другом месте. Еще унизительнее другой сценарий: инопланетяне поняли, что на Земле есть какой-то вид живых существ, которые достигли определенного технологического прогресса, но пришли к тому же выводу.

То, что мы не знаем никакой жизни, кроме земной, – ни разумной, ни неразумной, – и, следовательно, предвзяты, вынуждает нас считать, что для возникновения какой бы то ни было жизни требуется вода в жидком состоянии. Как мы уже обсуждали, орбита планеты не должна проходить слишком близко к ее звезде, иначе температура поднимется слишком высоко и водяная оболочка планеты испарится. Но и слишком далеко она быть не должна, иначе температура окажется слишком низкой и вода на планете замерзнет. Иначе говоря, условия на планете должны быть такими, чтобы температура удерживалась в стоградусном диапазоне, в котором вода остается жидкой. Прямо как в сцене с тремя мисками каши в сказке про трех медведей – температура должна быть в самый раз. Когда у меня недавно брали интервью по этому поводу на одной новостной радиостанции, ведущий заметил: «Придется, наверное, искать планету, сделанную из овсянки!»

Конечно, расстояние до звезды – это важный фактор возникновения жизни в привычном для нас виде, однако есть и другие факторы, например, способность планеты поглощать излучение от звезд. Хрестоматийный пример этого парникового эффекта – Венера. Тот видимый солнечный свет, который умудряется пробиться сквозь ее густую атмосферу из углекислого газа, поглощается поверхностью Венеры и затем излучается заново в инфракрасной части спектра. Инфракрасное излучение, в свою очередь, «застревает» в атмосфере. У этого есть неприятные последствия: температура воздуха на Венере составляет примерно 500 °C, что гораздо больше, чем можно было бы заключить, зная только расстояние от Венеры до Солнца. При такой температуре мгновенно плавится даже свинец.

Гораздо более вероятно обнаружить где-нибудь во Вселенной простые, неразумные живые организмы, – и это, по-моему, было бы почти такой же сенсацией, как и встреча с разумными инопланетянами. У нас поблизости есть два места, где такое очень и очень вероятно: это пересохшие русла марсианских рек, где могут оказаться ископаемые остатки живых существ, обитавших там в те времена, когда реки были полны воды, и океаны, которые теоретически залегают под толстой корой льда на Европе, спутнике Юпитера. И снова цель нашего поиска определяется потенциальным наличием воды в жидком виде.

Кроме того, часто считают, что необходимое условие для эволюции жизни на планете требует, чтобы планета находилась на устойчивой, почти круглой орбите вокруг одиночной звезды. В системах с двойными и множественными звездами – а это почти половина всех «звезд» в галактике, – орбиты планет сильно вытянуты и хаотичны, а это чревато огромными колебаниями температур, что препятствует устойчивой эволюции живых организмов.

Кроме того, мы требуем, чтобы на эволюцию было отведено достаточно времени. Массивные звезды живут настолько мало – всего несколько миллионов лет, – что жизнь на планете вроде Земли, которая вращается вокруг такой звезды, просто не успела бы развиться.

Как мы уже знаем, набор условий для возникновения и сохранения жизни в привычном для нас виде входит в уравнение для примерной оценки вероятности контакта с внеземной жизнью – в так называемое уравнение Дрейка, названное в честь американского астронома Фрэнка Дрейка. Уравнение Дрейка лучше считать плодотворной идеей, а не универсальным и незыблемым физическим законом. Оно позволяет разбить общую вероятность обнаружить жизнь в галактике на набор более простых вероятностей, которые соответствуют нашим установкам и убеждениям по поводу того, какие условия нужны для возникновения жизни. В конечном итоге, от души поспорив с коллегами из-за численного значения каждого множителя в этом уравнении, можно получить оценку общего количества разумных, технологически развитых цивилизаций в галактике. В зависимости от степени предубежденности и от познаний в биологии, химии, небесной механике и астрофизике вы получите оценку как минимум от одной (мы, люди) до миллионов цивилизаций на Млечном Пути.

* * *

Если подумать, какова вероятность, что среди технологически развитых живых организмов во Вселенной – даже если они встречаются крайне редко – мы можем считаться первобытными, то наилучший выход для нас – внимательно следить, не появятся ли сигналы, которые пошлют нам другие цивилизации, потому что посылать их гораздо дороже, чем получать. Развитая цивилизация предположительно обладает легким доступом к бесперебойному источнику энергии, например черпает ее из своей звезды. Именно такие цивилизации скорее будут посылать сигналы, чем получать. Поиски внеземного разума принимают различные формы. В наши дни самый высокотехнологичный метод – это применение хитроумного электронного детектора, ультрасовременные модели которых отслеживают миллиарды радиоканалов в поисках сигнала, который выделится из космического шума. Когда и если нам удастся обнаружить внеземной разум, это радикально изменит отношение человечества к самому себе, а как именно – предсказать невозможно. Остается надеяться, что не все остальные цивилизации ведут себя так же, как мы, поскольку, если все будут только слушать, никто не примет никаких сигналов и мы коллективно придем к заключению, что никакой другой разумной жизни во Вселенной нет.

Глава двадцать седьмая

Наш радиопузырек

В самом начале фильма «Контакт», вышедшего в 1997 году, виртуальная камера в течение трех минут отплывает от Земли куда-то далеко-далеко во Вселенную. Зрителя во время этого путешествия снабжают приемником, который позволяет расшифровывать теле– и радоитрансляционные сигналы с Земли, которые уходят в космос. Сначала слышишь какофоническую смесь громкого рока и выпусков новостей, треск статических разрядов, как будто включили десяток радиостанций одновременно. Камера удаляется в космос, и вы перехватываете более ранние трансляции, которые успели уйти дальше; какофония сглаживается, передачи, которые вы слышите, явно старше, речь идет об исторических событиях, произошедших за всю современную эпоху развития цивилизации. В этом шуме – в обратном порядке – слышны радиоотчеты о катастрофе «Челленджера» в январе 1986 года и о высадке на Луне 20 июля 1969 года, знаменитая речь Мартина Лютера Кинга «У меня есть мечта», которую он произнес 28 августа 1963 года, речь президента Кеннеди на инаугурации 20 января 1961 года, обращение к Конгрессу президента Рузвельта 8 декабря 1941 года, где он потребовал объявить войну, и выступление Адольфа Гитлера в 1933 году, когда он пришел к власти в фашистской Германии. И вот наконец человеческая составляющая в радиошуме исчезает совсем, и остается лишь гул, испускаемый самим космосом.

Очень трогательно. Однако этот свиток акустических вех на самом деле разворачивался бы не так, как в фильме. Если бы вам каким-то образом удалось нарушить сразу несколько законов физики и путешествовать с такой скоростью, чтобы обогнать радиоволну, вы не разобрали бы ни слова, поскольку все было бы слышно задом наперед. Более того – знаменитую речь Кинга мы слышим на уровне Юпитера, то есть предполагается, что трансляция добралась как раз дотуда. На самом деле речь Кинга миновала Юпитер через 39 минут после того, как он ее произнес.

Если пренебречь всеми фактами, из-за которых такой стремительный полет становится невозможным, начальная сцена «Контакта» очень поэтична и производит сильное впечатление, поскольку наглядно показывает, в какой степени галактика Млечный Путь осознает присутствие нашей цивилизации. Этот «радиопузырек», как его стали называть, исходит из Земли и распространяется во все стороны со скоростью света, пополняясь современными трансляциями. Сейчас наш пузырек разошелся в пространство почти на 100 световых лет, и передний его край соответствует первым искусственным радиосигналам, которые сгенерировали земляне. Объем пузырька охватывает на настоящему времени около тысячи звезд, в том числе Альфу Центавра (до нее 4,3 световых года) – ближайшую к Солнцу звездную систему, Сириус (10 световых лет), самую яркую звезду на ночном небе, и все звезды, вокруг которых на сегодняшний день обнаружены планеты.

* * *

Не все радиосигналы попадают за пределы атмосферы. Свойства плазмы в ионосфере Земли – выше 60 километров – позволяют ей отражать все радиочастоты ниже 20 мегагерц обратно на Землю, благодаря чему, собственно, становятся возможны некоторые формы радиосвязи, например, удается распространять широкоизвестные коротковолновые частоты радиолюбительских передач на тысячи километров, далеко за горизонт. Все вещательные частоты АМ-радио тоже отражаются обратно на Землю, и поэтому такие станции и слышны на больших расстояниях.

Если передать сигнал с частотой, которая не соответствует диапазону, отражаемому ионосферой Земли, или если бы у Земли не было ионосферы, радиосигналы доходили бы только до тех приемников, которые были бы «в зоне видимости» от передатчика. Если поставить передатчик на крышу высокого здания, это даст ему большое преимущество. Для человека ростом 1 метр 75 сантиметров горизонт находится всего в 5 километрах, а Кинг-Конг, взобравшись на Эмпайр-Стейт-Билдинг в Нью-Йорке, увидит окрестности в радиусе 80 километров. В 1933 году, после того, как сняли этот классический блокбастер, там поставили радиоантенну. В принципе, на расстоянии в 80 километров можно было бы поставить антенну-приемник той же высоты, и тогда сигнал мог покрывать их совокупную зону охвата, увеличив дистанцию, на которую распространяется сигнал, до 160 километров.

Ни FM-волны, ни телетрансляционные сигналы – подмножество радиоспектра – ионосфера не отражает. Они, как и положено, распространяются вдоль поверхности Земли не дальше, чем на расстояние до самого далекого приемника в зоне видимости, поэтому города, расположенные друг от друга относительно близко, могут транслировать собственные телевизионные программы. Поэтому местные телеканалы и FM-радиостанции не могут быть такими же влиятельными и авторитетными, как АМ-радио, что, возможно, и объясняет его склонность к острым политическим дебатам. Однако не исключено, что подлинное влияние телевидения и FM-радио распространяется отнюдь не на Землю. Хотя по большей части сигнал направлен горизонтально по поверхности Земли, что вполне целесообразно, часть сигнала утекает вверх, проходит атмосферу и улетает в космос. Такой сигнал не знает преград. В отличие от некоторых других полос в электромагнитном диапазоне, радиосигнал беспрепятственно пронизывает газ и облака пыли в межзвездном пространстве, поэтому и звезды радиоволнам не преграда.

Если сложить все факторы, которые отвечают за силу «радиоотпечатка» Земли, – общее количество станций, их распределение по земной поверхности, диапазон, в котором транслируется энергия, – окажется, что за основной поток радиосигналов от Земли, которые можно зарегистрировать извне, отвечает телевидение. Анатомия трансляционного сигнала состоит из толстой и тощей части. Тощая, то есть узкополосная, часть – это сигнал, несущий изображения, передающий изображение, через который транслируется больше половины всей энергии. Хотя этот сигнал занимает полосу шириной всего в 0,1 герц, он обеспечивает положение станции на шкале (всем знакомые телеканалы с 2-го по 13-й), а также само существование сигнала. Низкоинтенсивный широкополосный сигнал шириной в 5 мегагерц окружает несущую изображения на более высоких и более низких частотах и насыщен модуляциями, которые содержат всю информацию из программы.

* * *

Как вы, должно быть, догадываетесь, главный поставщик телевизионных трансляций среди всех стран на Земле – это США. Инопланетная цивилизация, которая решила бы нас подслушать, прежде всего услышала бы наши сильные сигналы на частоте, несущей изображения. Если бы после этого она стала слушать дальше, то заметила бы периодические допплеровские сдвиги в этих сигналах (сдвиги из низких частот в сторону более высоких и обратно) каждые 24 часа. Затем она заметила бы, что сигнал становится за тот же период времени то слабее, то сильнее. Сначала инопланетяне решили бы, что это загадочный природный радиоисточник, который просто вращается и то появляется, то пропадает. Однако если бы им удалось расшифровать модуляции в окружающем несущую изображения частоту широкополосном сигнале, они тут же получили бы доступ к важным аспектам нашей культуры.

Электромагнитные волны, в том числе не только радиоволны, но и видимый свет, не требуют для распространения какой-либо среды. Более того, они лучше всего чувствуют себя в космическом вакууме. Поэтому надпись «Прямой эфир», которая, как всем известно, загорается в радиостудиях, – это, в сущности, полная ерунда: лучше уж писать «Прямой вакуум», что было бы особенно справедливо по отношению к космическим беглянкам – телевизионным и FM-частотам.

Удаляясь в космос, сигналы постепенно слабеют – они рассеиваются в возрастающем объеме пространства, по которому расходятся. В конце концов сигналы безнадежно сливаются с фоновым радиошумом Вселенной, который складывается из шума, который генерируют радиоизлучающие галактики, реликтового микроволнового излучения, областей звездообразования на Млечном Пути – оттуда тоже исходит сильный радиошум – и космических лучей. Уже сами по себе эти факторы сильно снижают вероятность того, что далекая цивилизация расшифрует наши сигналы и познакомится с нашим образом жизни.