В информационном поле Вселенной хранится вся информация о прошлом, настоящем и будущем каждого элемента Вселенной. Эта информация содержится в подсознании каждого человека и, очевидно, каждого живого существа. Но не всем дано ее оттуда черпать. Канал передачи информации из подсознания в сознание перекрыт «заглушкой». При определенных условиях ее можно преодолеть. Например, в гипнотическом состоянии каменщик, который десять лет назад укладывал около 2000 кирпичей ежедневно при сооружении готических строений Нельского университета, давал полный отчет о местоположении и внешнем виде каждого уложенного им кирпича. Что это? Феноменальная память? Отнюдь нет. Память как у всех. Это тот случай, когда под действием гипноза заглушка, перекрывающая информационный канал, соединяющий сознание и подсознание, хотя бы частично освобождает этот канал. Поэтому информация из информационного поля через подсознание и этот канал поступает в сознание. Информация есть всегда, она никогда не теряется, не забывается. Только не любой человек способен ее считать. Человек, который хотя бы частично может это делать, называется ясновидящим.

Вся Вселенная пронизана информационно-биологическим полем. Оно не возникло на какой-то стадии развития Вселенной, а существовало до материального ее воплощения. Это поле содержит в себе всю программу строения и развития Вселенной, в том числе и жизни. То, что мы наблюдаем, есть проявление этой программы.

Ученые имеют дело именно с этими проявлениями, а не с самой их первопричиной, хотя этого и не осознают. Открыв что-то новое в этом плане, они полагают, что доказали, что за наблюдаемыми фактами ничего не стоит.

Дескать, есть материя и ничего больше. Это все равно, что видеть движущийся паровоз и утверждать, что он движется сам по себе, без двигателей, без машиниста, без графика движения и т. д.

Так что же о жизни говорит современная наука?

Древнегреческий материалист Анаксимандр из Милета был сторонником эволюции материи. По его представлениям жизнь возникла в морском иле, а уже потом приспособилась к многообразию окружающих условий. Он считал, что и человек произошел от морского организма. Такое упрощенное миропонимание присуще мыслителям (ученым) во все времена, и в наши дни тоже. К счастью, оно не является единственным и преобладающим. Эти мыслители упорно искали доказательства того, что живое может происходить из неживого, и считали, что это доказывает факт появления личинок из червей в гниющих веществах. Получалось, что они появляются из ничего, а значит, жизнь зарождается самопроизвольно. Такой точки зрения придерживался даже Ньютон.

В наше время большинство ученых в это не верят. Они безоговорочно признают правильность принципа Реди, который гласит: «Живое происходит только от живого». Франческо Реди жил в XVII веке. Он был придворным врачом Фернандо Медичи. Реди доказал, что белые «черви», появляющиеся в гниющем мясе, выводятся из яиц, которые откладывают мухи. Два одинаковых куска мяса он разместил в двух идентичных сосудах. К мясу в одном сосуде был обеспечен свободный доступ мухам. Другой кусок мяса был изолирован от мух. В нем-то черви и не появились.

Конечно, эти эксперименты не положили конец идее самозарождения жизни. В том же XVII веке бельгиец Ян Баптист ван Гельмонт, экспериментатор-физиолог, высказал мысль, что жизнь возникает в процессе брожения и предположил очень «оригинальные» способы выведения разных животных. Для выведения мышей он рекомендовал следующее:

«Если заткнуть грязной рубашкой отверстие сосуда, в который насыпаны зерна пшеницы, то брожение, вызванное присутствием грязной рубашки, видоизмененное испарениями зерна, примерно через 21 день превратит пшеницу в мышей». Такой примитивный подход не мог быть убедительным, и попытки доказать самозарождение жизни продолжались. Так, в это же время голландский торговец мануфактурой из Амстердама Антони Левенгук стал использовать микроскоп в биологических исследованиях. Особенно его привлекал мир бактерий и простейших. Как они возникают? Многочисленные наблюдения привели любопытного торговца к выводу, что бактерии и простейшие возникают не самопроизвольно, а заносятся с воздухом. Это умозаключение было подтверждено опытами итальянского натуралиста Ладзаро Спалланцани. Питательный бульон с бактериями он поместил в стеклянный сосуд и вытянул его горлышко так, что его можно было легко запаять. Экспериментатор запаивал сосуд в момент кипения бульона, когда в нем не должно было быть ни одной бактерии. После этого в запаянном сосуде бактерии не появлялись, как бы долго он ни хранился. Значит, бактерии самопроизвольно не появляются. Результаты Ладзаро Спалланцани дали плоды: француз Франсуа Аппер применил их для консервирования продуктов.

Однако идея самовозрождения жизни продолжала привлекать исследователей и просто любопытных. Она широко дискутировалась уже в XIX веке. Поводом этому послужили опыты Эндрю Кросса. Он опустил пористый камень в смесь, состоявшую из соляной кислоты и кремнистого калия. После этого он пропустил через камень электрический ток. Исследователь утверждал, что при этом он наблюдал образование каких-то страшных существ очень малых (микроскопических) размеров. Полагают, что если это действительно имело место, то эти существа находились там еще до проведения опыта.

Самопроизвольное появление жизни обосновывалось и более авторитетными исследователями. Так, французский естествоиспытатель Бюффон, автор гипотезы о происхождении Солнечной системы путем столкновения, предложил свою версию самопроизвольного зарождения жизни. Он утверждал, что живая материя состоит из «органических молекул». Эти молекулы во время процесса распада могут перестраиваться и образовывать новые организмы из недавно умерших.

Знаменитый Лаплас, который был очень высокого мнения о своей гипотезе происхождения Вселенной (когда Наполеон спросил его, какое место в этой системе занимает Бог, Лаплас ответил, что допущение о существовании Бога для его системы излишне), также взялся разрешить вопрос о происхождении жизни. Вселенную Лаплас образовал из пылевого облака. Что касается растений и животных, то Лаплас утверждал, что на Земле они появились под действием солнечного света. И не только на Земле, но и на других планетах, условия на которых сильно отличались от земных. Лаплас полагал, что жизнь разнообразна, она должна приспосабливаться к самым различным условиям. Гипотеза о самопроизвольном зарождении жизни была поставлена под сомнение, когда ученые увлеклись идеей эволюции, согласно которой все виды (включая и человека) произошли от некоторых примитивных организмов.

Теория эволюции Дарвина основывалась не только на его собственных наблюдениях, но и на уже накопленных до него данных. Путешествия естествоиспытателей позволили накопить богатый материал о растениях и животных, который говорил о том, что все живое (растения и животные) составляет некую систему, что все взаимосвязано и развивается по определенным правилам и законам. Значительную часть материала накопил и систематизировал еще в XVIII веке видный шведский ботаник Линней.

Еще до Дарвина на этом поприще хорошо потрудился Ламарк. Он также отметил признаки системности во всем растительном и животном мире. Более того, он полагал, что объединение видов в группы родственных семейств возможно потому, что одни виды происходят от других. Ламарк пришел к выводу, что развитие (эволюция) растений и животных происходило путем приспособления растений и животных к окружающей среде. Далее приобретенные ими свойства передаются последующим поколениям. Дарвин же такой вывод считал ограниченным. Он утверждал, что новые виды возникают в результате случайных, беспорядочных изменений в наследственности, а эти изменения закрепляются в результате естественного отбора. Если так, то в самом начале, в далеком прошлом должна была существовать некая примитивная форма жизни, из которой образовались все виды. Это казалось логичным. Но каким образом эта жизнь возникла? Дарвин не решился ответить на этот сложнейший вопрос. В одном из своих последних писем (1882 год) он подчеркивает, что знания по этому вопросу столь скудны, что любая серьезная попытка объяснить происхождение жизни является преждевременной. Дарвин не видел возможности обосновать такой эксперимент, который однозначно мог бы подтвердить самопроизвольное зарождение жизни. В одном он не сомневался: жизнь, зародившись один раз, должна была развиваться, как и виды, которые образовались позднее. В частности, Дарвин писал? «Принцип непрерывности позволит в будущем установить, что принцип жизни является частью или следствием некоторого общего закона.»

Слишком оптимистичные попытки объяснить жизнь на основе только комбинации химических элементов Дарвина не обнадеживали. Он подчеркивал, что сейчас основные химические вещества, характеризующие процессы в живом организме, нигде в мире не могут существовать иначе, чем в составе живого. Они быстро уничтожаются как на открытом воздухе, так и в результате химических реакций. Их уничтожают и живые организмы. Однако Дарвин отмечал, что в прошлом условия были иными. В 1871 году он писал:

«Часто говорят, что все те условия, необходимые для первого появления живого организма, которые могли существовать когда-либо, в прошлом, имеются и в настоящем. Но если (и, увы, какое большое «если»!) мы могли бы представить себе небольшой теплый пруд, содержащий все виды солей аммония и фосфорной кислоты, свет, тепло, электричество и т. д. и образовавшееся химическим путем белковое соединение, готовое испытать еще более сложные изменения, то в настоящее время такая материя была бы немедленно уничтожена или поглощена, чего не произошло бы до образования живых существ». Выдающуюся роль в решении этих вопросов сыграл Пастер. Его современник Рудольф Вирхов выдвинул гипотезу о том, что живые клетки всех организмов (вплоть до человеческого) возникают только от других клеток. Они являются потомками прежних клеток. Отсюда следовало, что весь процесс жизни (как в рамках роста отдельного индивидуума, так и в движении от поколения к поколению) является просто последовательностью клеточного деления. Ясно, что эта гипотеза была несовместимой с идеей самозарождения жизни. Однако уязвимость ее очевидна. Поэтому многие ученые и мыслители продолжали обсуждать проблему возникновения жизни. Так, директор Музея естественной истории в Руане Феликс Пуше полагал, что некоторые составные части воздуха, например кислород, были решающими факторами в процессе самопроизвольного появления бактерий в веществе, которое подвержено гниению.

Что же касается Пастера, то его позиция была четкой и однозначной. Он категорически отвергал возможность самопроизвольного зарождения жизни. Он утверждал, что живое, даже в такой низшей форме, как бактерия, может возникнуть только от другого живого. Что же касается брожения, то он не сомневался в том, что вызывающие его организмы находятся во взвешенном состоянии. Свою правоту Пастер доказывал экспериментами. Так, в 1800 году он выехал из Парижа, взяв с собой 73 запаянных сосуда. В каждом из этих сосудов находился бульон, способный к брожению. Но он был стерилизованный посредством нагревания. Первую свою остановку Пастер совершил около кожевенного завода его отца поблизости от гор Юра. Здесь экспериментатор открыл 20 сосудов. При этом в них проник свежий воздух. После этого Пастер их запаял. Через некоторое время в восьми из этих 20 сосудов были обнаружены признаки брожения. На следующем этапе своего эксперимента Пастер поднялся на вершину горы Мон-Пуне в Юре (840 метров над уровнем моря). Здесь он открыл еще 20 сосудов. Впоследствии в пяти из них были обнаружены признаки органической жизни. После этого экспериментатор поехал в местечко Шамони у подножья Монблана. Это высочайшая вершина Альп. Здесь Пастер нанял мула и проводника, чтобы поднять экспериментальное оборудование на большой ледник на склоне горы Мер-де-Гляс. Эксперимент проводился по всем правилам с соблюдением всех предосторожностей. Так, Пастер отламывал запаянное горлышко каждой бутыли стерильными щипцами. При этом он держал высоко над головой и бутылку, и щипцы. Это давало ему право утверждать, что в сосуд могли попасть только бактерии из горного воздуха. После этого он запаивал сосуд, соблюдая те же предосторожности. Для запаивания стекло сосуда расплавляли на пламени. Там, на леднике, было открыто, а затем запаяно тоже 20 сосудов. Но через некоторое время только в одном из них проявились признаки заражения бактериями. Результаты эксперимента свидетельствовали о том, что чем выше над уровнем моря, тем меньше вероятность заражения бактериями. Другими словами, можно было утверждать, что гниение вызывается организмами, которые на больших высотах встречаются реже, чем на уровне моря.

Но у Пастера оказался очень активный оппонент Пуше. Он также проводил опыты по той же проблеме. При этом он собирал образцы, которые подверглись действию воздуха также в разных местах — на равнине в Сицилии, на горе Этна и у моря. Пуше получил результаты, отличные от результатов Пастера. На основании своих экспериментов он заключил, что весь воздух «одинаково подходит для образования органического вещества», независимо от того, находится ли он в центре переполненного людьми города, над морем или же на вершине горы. Чтобы окончательно опровергнуть результаты Пастера, Пуше организовал экспедицию с запаянными сосудами в горы Маладетта, которые выше горы, на которой проводил опыты Пастер. В результате во всех открытых сосудах на большой высоте было обнаружено брожение. Не только научная, но и вся интеллектуальная общественность была встревожена расхождениями в опытах Пастера и Пуше. Но в конце концов опыты Пастера были признаны безупречными. Кульминационная точка была поставлена 7 апреля 1864 года, когда Пастер по предложению Академии наук прочитал лекцию в Сорбонне о своих результатах. Его слушал цвет парижского общества, в том числе Жорж Санд и Дюма-отец. Суть проблемы Пастер сформулировал так: «Может ли материя организоваться сама по себе? Другими словами, могут ли живые существа появляться на свет без родителей, без предков?» При этом Пас-тер отметил, что полемика проходила «между двумя направлениями мысли, старыми, как мир, которые известны как материализм и спиритуализм». В частности, он в своей лекции сказал: «Вот была бы победа материализма, господа, если можно было бы показать, что материя могла сама себя организовать и породить жизнь. О! Если бы мы могли наделить материю этой другой силой, которая называется жизнью.… Какой смысл прибегать к идее изначального творения; в самом деле, перед чьей таинственной силой человек должен преклоняться? Какая необходимость в идее Бога-творца?» Итог в своей лекции Пастер подвел так: «В настоящее время не известно ни одного случая, который давал бы право утверждать, что микроскопические существа появились на свет не из зародыша и без участия родителей, сходных с ними. Те, кто это утверждает, стали жертвой иллюзий, жертвой неправильно проведенных опытов, где были допущены ошибки, которых они не сумели избегнуть».

Действительно ли Пуше провел свои опыты неаккуратно? Бактериолог Рене Дюбо провел анализ опытов Пастера и Пуше и пришел к очень любопытному заключению. Получалось, что оба экспериментатора в определенном смысле были правы. Дюбо полагал, что чистый воздух активизировал бактерии в сосудах Пуше. Но это произошло не путем самозарождения, а вследствие пробуждения жизни в спорах бактерий, которые уже до этого находились в запаянных сосудах. Дюбо подчеркивал, что ни Пастер, ни Пуше не понимали, что часто бактерии выдерживают высокие температуры и не погибают.

Спустя десять лет после своей знаменитой лекции Пастер заявил, что у химических веществ, входящих в состав живой материи, имеется особое свойство, которое фундаментальным образом отличает их от неживой природы. Сейчас говорят, что эти атомы и молекулы являются биогенными.

Пастер в качестве доказательства ссылался на свою работу, которая впервые привлекла к нему внимание ученых. Это было исследование причины, по которой винная кислота, образующаяся при брожении винограда, поворачивает плоскость поляризации световых волн, тогда как виноградная кислота, имеющая тот же химический состав, что и винная, таким свойством не обладает. Это различие возникает из-за асимметрии структуры молекул, имеющих отношение к процессу жизни. Пастер утверждал, что это не чисто химический процесс, а, скорее, проявление «силы», корни которой лежат в асимметрии самой Вселенной.

Шведский ученый Сванте Аррениус (один из первых лауреатов Нобелевской премии по химии) предложил проблему происхождения жизни существенно сузить. Он не ставил вопрос о происхождении жизни вообще, во Вселенной, а задался вопросом — как жизнь возникла на Земле. Он предложил самое простое решение проблемы: жизнь занесена на Землю из других мест в космосе. Эту гипотезу назвали «теорией панспермии». Но оказалось, что не было ни теории, ни панспермии. Любые зародыши жизни за время своего путешествия в космосе должны неизбежно облучаться солнечным ультрафиолетом и погибнуть. Поэтому на Землю им таким путем не попасть. Что касается самой идеи, то ее, собственно, нет, поскольку все равно остается неясным, как зародилась жизнь, неважно где, на Земле или на другой планете.

В 1936 году была опубликована книга советского ученого А. И. Опарина «Возникновение жизни на Земле». Англичанин Дж. Холдейн также предложил свой вариант решения проблемы. Оба исследователя исходили из материалистических представлений о строении мира. Краеугольным камнем в их аргументации было то, что первичная атмосфера Земли не содержала кислорода. В атмосфере с кислородом жизнь зародиться не могла, поскольку образование сложных веществ блокировалось окислением. Но поскольку первоначальная атмосфера Земли содержала аммиак, углекислый газ и водяной пар и не содержала или почти не содержала свободного кислорода, то в ней могла возникнуть жизнь. Конечно, правильно говорить не «возникнуть», а проявить себя, реализоваться, поскольку истинным источником жизни является информационно-биологическое поле Вселенной. Но будем пользоваться общепринятой терминологией. Углерод, который являлся частью земной атмосферы, в настоящее время находится в связанном виде в отложениях угля или в других ископаемых остатках живых организмов. Раньше этот углерод в атмосфере был в виде углекислого газа. Из этого углекислого газа впоследствии и образовался (выделился) свободный кислород. Этот процесс выделения кислорода из углекислого газа начался только после того, как растения начали перерабатывать углекислый газ в углеводы. Пока же в атмосфере свободного кислорода не было, химические «кирпичики» имели достаточно времени, чтобы соединиться в сложные молекулы, которые делают возможным проявление жизни. В присутствии кислорода процесс остановился бы из-за окисления. Синтезирование первичных «кирпичиков» происходило под действием солнечного ультрафиолетового излучения, которое облучало смесь углекислого газа, аммиака и воды. Как известно, органические соединения, в отличие от неорганических, строятся вокруг атомов углерода, которые обычно соединены в цепочку. Под действием солнечного ультрафиолетового излучения возникает большое разнообразие органических веществ, в том числе сахароза, и некоторые вещества, из которых строятся белки.

Современная земная атмосфера задерживает значительную часть солнечного ультрафиолетового излучения. Главную роль в этом играет озон и вообще кислород.

Первичные формы жизни развивались в среде без кислорода. Такие формы жизни существуют и сейчас. Например, бактерии, которые вызывают столбняк и газовую гангрену, не могут существовать в среде с кислородом. Любопытно, что некоторые из высших организмов повторяют свою эволюционную историю в период эмбрионального развития. Это предоставляет нам удивительную возможность: судить об их эволюции, которая длилась очень долго, по кратковременному эмбриональному их периоду. Оказывается, что они также первое время после оплодотворения живут без кислорода.

Эмбрион в этот начальный период получает энергию в процессе превращения сахара в молочную кислоту в результате брожения. Так же получают энергию и бактерии, которые делают молоко кислым. Это же свойственно и некоторым млекопитающим, в том числе и человеку в первые недели его внутриутробной жизни. Во всех случаях энергия получается в процессе брожения.

Надо иметь в виду, что процессы брожения различных организмов мало отличаются друг от друга. В то же время процессы, в которых расходуется кислород и выделяется нужная энергия для высших форм, весьма разнообразны. Из чего можно заключить, что эти источники энергии характерны для более поздней стадии развития.

Как реально могло происходить проявление жизни? Синтез должен был происходить в результате случайных взаимодействий. Условия были такими, что органические соединения в питательном бульоне ничем не поглощались. Поэтому они становились все более обильными и разнообразными. В конце концов стали образовываться огромные сложные молекулы, способные производить копии самих себя. Правда, это было возможно в том случае, если они находились в особой смеси, состоявшей из меньших молекул. Эти меньшие молекулы могли присоединяться к огромным сложным молекулам. Для развития процесса дальше необходимы условия, при которых самовоспроизводящиеся молекулы заключены в резервуар, содержащий подходящие вещества. Таким резервуаром является живая клетка. Сама клетка могла образоваться по-разному. Одна из возможностей может реализоваться, когда в растворе смеси находится много различных белков и других макромолекул. Тогда они могут образовать коацерватные капли с характерными свойствами. Затем некоторые из молекул перемещаются к поверхности капельки, образуя защитный слой, отделяя тем самым содержимое капельки от окружающей среды. Такие «коацерваты» могут поглощать одни органические вещества из окружающей жидкости и отторгать другие. В этом и состоит одно из важнейших свойств живых клеток. За счет вновь поглощаемого вещества капельки разрастаются до тех пор, пока не достигнут определенных размеров. После этого они делятся, так же как делится капля воды. Другими словами, размножение происходит до того, как образуется система, снимающая копию со структуры и функций клетки. Это и есть система наследственности. Вопрос наследственности мы рассмотрим отдельно. Здесь укажем только, что по современным представлениям химия наследственности должна возникнуть до того, как станет возможным размножение.

Можно спорить о том, где — в открытом океане, устьях рек, прудах или другом мелководье — были лучшие условия для эволюции жизни. Некоторые полагают, что соединения, участвовавшие в реакции, должны предварительно прилипать к поверхностям глины или минералов. Если все это происходило в открытом океане, то предварительно должна была образоваться капелька с оболочкой из масляной пленки. Она должна была иметь все составные части, включая способность к самовоспроизведению. Дальше такой организм должен был разрастаться с невероятной быстротой. Его размеры ограничиваются запасами пищи. На следующем этапе рост приостанавливается, пока один из таких организмов не наталкивается на способ производства собственной пищи с помощью хлорофилла, который основан на использовании солнечной энергии для фотосинтеза. Этот момент в эволюции жизни является решающим. С этого момента жизнь становится независимой от случайного синтеза углеводов в океане. Наступает период биологической эволюции с удивительным разнообразием видов растений и животных.

А. И. Опарин писал: «Должно быть понятно, что сколь бы недолговечным ни был организм и сколь элементарным он ни казался на первый взгляд, он, тем не менее, бесконечно сложнее, чем любой простой раствор органических веществ. Он обладает определенной динамически стабильной структурной организацией, которая основывается на гармонической комбинации строго координированных химических реакций. Было бы бессмысленным ожидать, что такая организация может случайно возникнуть за более или менее короткий промежуток времени из простых растворов или нерастворимых веществ».

Сложен не только человеческий организм, но и бактерии. Все они выполняют разные обязанности, что делает возможным существование их общества как единого целого. Ведь в ничтожной клетке имеется примерно 10 миллионов молекул. В организме человека примерно столько же клеток. Значит, для эволюции первой клетки, которая возникла из первичного бульона, потребовалось столько времени, как и для эволюции человека из одноклеточных организмов.

Если не считать, что жизнь развивалась по заранее заданному плану, то все должно было происходить (по Опарину) так. Вначале химические элементы должны были построиться в огромные молекулы, содержащие тысячи атомов. Затем эти молекулы должны были найти эффективные пути совместной работы, которая составляет сам процесс жизни. Механизм наследственности должен был развиваться прежде, чем появилась любая генетическая система. Было ли все это последовательностью случайных взаимодействий между атомами и молекулами? Конечно, нет! Структура больших молекул живого вещества не является совершенно случайной. Речь должна идти о молекулах белков, нуклеиновой кислоты, жиров и полисахаридов.

Белки — это важный, структурный материал всей живой природы. Будучи ферментами, они служат катализаторами, которые ускоряют химические реакции. Каждая молекула белка состоит из сотен аминокислотных звеньев, которые скреплены в цепочку. Эта цепочка обычно образует спираль. На этой спирали имеются перекладинки. Ими служат атомы водорода. Эти перекладинки сохраняют положение спирали в пространстве неизменным. В состав белков входят только 20 аминокислот. Их комбинации могут образовывать бесчисленные последовательности с различными функциями. Непрерывность жизни обеспечивают нуклеиновые кислоты. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) в ядре клетки является хранилищем программы, по которой функционирует клетка. Рибонуклеиновая кислота (РНК) — передаточным звеном. Она переносит информацию от ДНК к тем частям клетки, в которых образуются белки. В ходе этого процесса аминокислоты сцепляются друг с другом в соответствии со строением ДНК.

Что касается самих ДНК, то они представляют собой двойные спирали, наподобие винтовой лестницы огромной длины. Строение ее и состав строго определен. Так, белковые стороны этой лестницы состоят из единиц сахара и фосфатов, а перекладинки состоят из соединенных в пары пуринов и пиримидинов. В ДНК имеется только четыре пурина и пиримидина. Это аденин, цитодин, гуонсин и тимин. Именно они переносят информацию от ДНК. Что же касается РНК, то она состоит из тех же веществ, только вместо тимина в их состав входит урацил.

Запасом энергии служат жиры. Они принимают участие в образовании структуры клетки. Молекулы жиров состоят из скелета связанных друг с другом атомов углерода, на котором крепятся атомы кислорода и водорода. Полисахариды представляют собой цепочки молекул сахара. Эти молекулы накапливают сахар (так же, как и в крахмале) и в виде целлюлозы служат компонентой клеточных стенок. Молекула целлюлозы сложная и большая. Она состоит примерно из 200 глюкозных единиц. Полисахариды относятся к углеводородам.

Обратим внимание на то, что основными жизненно важными веществами являются водород, кислород, азот и углерод. И это не случайно. Именно эти элементы наиболее распространены во Вселенной. Углерод, водород и кислород входят в состав всех описанных молекул. Азот содержит только белки и нуклеиновые кислоты. Во многих белках содержится и сера. Фосфор является важной составляющей нуклеиновых кислот.

Около 15 миллиардов лет тому назад произошел Большой Взрыв, охвативший существовавшее в то время вещество, которое было равномерно распределено в небольшом пространстве и имело огромные плотность и температуру. Наиболее плотно вещество упаковано в атомных ядрах. Там плотность его составляет 10–15 г/см³. Сейчас известно, что плотность вещества до Большого Взрыва была во всяком случае больше плотности вещества в атомных ядрах по крайней мере в 10108 раз. Именно такой плотности достигло вещество спустя 10–43 секунды после Большого Взрыва. Но за это время после начала Взрыва вещество успело уменьшить свою плотность. Значит, до Взрыва оно имело бо́льшую плотность.

Горячее вещество, которое в конце концов взорвалось, состояло из большого количества фотонов, имеющих большие энергии, но замурованных в вещество в результате столь огромной его плотности. Кроме того, в нем содержались протоны и нейтроны, которые непрерывно стремились к объединению и образованию дейтерия. Этому препятствовали фотоны, разбивая дейтерий на протон и нейтрон. Этот процесс может идти только при очень высокой температуре.

Известно, что температура вещества до Взрыва и сразу после него превышала десятки тысяч миллиардов градусов по Кельвину (или просто кельвинов). Взрыв разбросал вещество во все стороны, оно стало разбегаться с огромными скоростями, порядка 250 километров в секунду. Так с момента Большого Взрыва начала существовать горячая расширяющаяся Вселенная, в которой мы живем. Горячее вещество до Взрыва не содержало атомов химических элементов и даже всех элементарных частиц. В экстремальных условиях при столь больших плотности и температуре после Большого Взрыва стали протекать ядерные реакции между элементарными частицами, в результате которых образовались другие элементарные частицы (до указанного выше момента после истечения 10^-4 секунды после Взрыва), а затем и химические элементы.

Какие именно процессы привели к образованию химических элементов, в настоящее время установлено, поскольку имеется возможность сопоставить результаты расчетов этих процессов с истинным распределением химических элементов в нынешней Вселенной. Поэтому можно считать, что мы знаем, что происходило от 1 секунды после Взрыва и до наших дней, несмотря на то, что этот период занимает 15 миллиардов лет. Имеются некоторые естественные вехи, которые делят весь интервал времени после Взрыва (все время жизни Вселенной, поскольку ее летоисчисление началось с Большого Взрыва) на отдельные периоды. Первый такой период (возможно, состоящий из подпериодов) от начала Взрыва продолжался всего 1 секунду. Но именно в этот период была определена вся дальнейшая «судьба» Вселенной (ее строение, химический состав, эволюция). Правда, этот период не только самый важный, но и менее изученный, чем последующие.

В самые первые моменты после Взрыва из-за огромной температуры, превышающей десятки тысяч миллиардов градусов, взаимодействие частиц приводило к рождению одновременно протонов и антипротонов, а также нейтронов и антинейтронов. Частицы и античастицы не только рождались, но и аннигилировали (взаимно уничтожались). При последнем процессе рождаются фотоны. Так, высокоэнергичные фотоны при столкновении приводят к образованию пар электрон-позитрон, а при аннигиляции рождаются кванты света — фотоны. Минимальная температура, при которой могут проходить описанные выше превращения, должна превышать 10 миллиардов градусов. При меньших температурах фотонам не будет хватать энергии для образования пар электрон-позитрон. Как уже было сказано, для рождения более тяжелых частиц (протонов, антипротонов, нейтронов, антинейтронов, мезонов и т. п.) нужна еще более высокая температура. Чем меньше температура, тем частицы меньшей массы могут порождать фотоны. Поэтому при понижении температуры число тяжелых частиц уменьшается (вначале протонов и антипротонов, а затем и мезонов).

Высокоэнергичные фотоны не могли преодолеть вещества из-за его колоссальной плотности: они поглощались и тут же излучались веществом. При нынешней низкой плотности вещества во Вселенной оно неспособно было бы оказать какое-либо ослабляющее (поглощающее) действие на распространение этих фотонов. В результате поглощения и излучения фотонов их число оставалось неизменным. То же можно сказать и о протонах и нейтронах. Установлено, что в первый период на один протон приходился миллиард фотонов. Можно сказать, что все произошло от света, так как частиц по сравнению с фотонами было ничтожно мало. С течением времени это соотношение остается постоянным. Но меняется соотношение между массой всех фотонов и массой всех протонов, поскольку фотоны становятся все более легкими. Это происходит в результате эффекта Доплера, так как фотоны с течением времени уменьшают свою частоту, а значит, и энергию (массу).

В какое-то время наступает момент, когда вся масса фотонов (в данном объеме) сравнится с массой протонов. Такое условие наступило во Вселенной тогда, когда ее вещество имело плотность 10–20 г/см³ и температуру около 6 тысяч градусов. До этого масса излучения была больше массы вещества. Этот период называют эрой фотонной плазмы. Фотоны в это время представляли собой видимый свет. Позднее их энергия уменьшилась (частота уменьшилась), и они стали радиоволнами.

В первом периоде критическим является достижение момента в 0,3 секунды. С этого момента вещество, уменьшающее свою плотность в результате расширения, начинает быть прозрачным для нейтрино. При больших плотностях и очень высоких температурах нейтрино взаимодействует с веществом: они вместе с антинейтрино превращаются в электроны, позитроны и обратно. После этого момента, наступившего спустя 0,3 секунды после Большого Взрыва, нейтрино становятся неуловимыми, ведь они больше не взаимодействуют с остальным веществом, которое становится для нейтрино прозрачным. По этой причине число нейтрино, которые вырвались в этот момент из вещества Вселенной, не меняется до наших дней: они только носятся по Вселенной, но не исчезают. Правда, с ними происходит то же самое, что и с фотонами, в результате эффекта Доплера они с течением времени уменьшают свою энергию. Мы узнаем о том, что происходило после Большого Взрыва, по тому излучению, которое доходит до нас с тех времен. Несомненно, что ценную информацию несут с собой и нейтрино, которые вырвались на свободу в момент, наступивший через 0,3 секунды после Взрыва. Но, к сожалению, их пока не удалось поймать. Этому препятствуют очень малая их энергия (она с первоначального момента сильно уменьшилась) и их нежелание взаимодействовать с остальным веществом.

В первые пять минут после Большого Взрыва практически произошли события, определившие те свойства Вселенной, которые она имеет сегодня. Решающую роль в них играли протоны и нейтроны, которые, взаимодействуя с электронами, позитронами, нейтрино и антинейтрино, превращаются друг в друга. Но в каждый момент число протонов примерно равно числу нейтронов. Подчеркнем, что температура в это время была не менее ста миллиардов градусов. Но с течением времени температура вследствие расширения Вселенной уменьшается. При этом протонов становится больше, поскольку их масса меньше массы нейтронов и создавать их энергетически выгоднее. Но эти реакции создания избытка протонов останавливаются из-за понижения температуры до того, как все нейтроны будут превращены в протоны, а именно, в тот момент, когда нейтроны составляют 15 % от всех тяжелых частиц. И только после того, как температура падает до одного миллиарда градусов, начинают образовываться простейшие ядра (кроме самого протона, который является ядром атома водорода). Это становится возможным потому, что фотоны и другие частицы из-за «низкой» температуры уже бессильны разбить ядро. Нейтроны захватываются протонами, и образуется дейтерий. Затем реакция продолжается и заканчивается образованием ядер гелия, которые состоят из двух протонов и двух нейтронов. Кроме дейтерия образуется совсем немного лития и изотопа гелия–3. Более тяжелые ядра в это время не образуются. Второй период, длящийся от секунды до 5 минут, заканчивается потому, что из-за упавшей ниже одного миллиарда градусов температуры ядерные реакции прекращаются. Собственно, это те реакции, которые происходят при взрыве водородной бомбы.

К концу второго периода, то есть через 5 минут после Большого Взрыва, расширяющееся вещество состоит из ядер атома водорода — 70 % и ядер гелия — 30 %.

Был еще один момент, особый в протекании физических процессов в расширяющейся Вселенной после Большого Взрыва. Электроны и позитроны, рождаемые при высоких температурах в результате столкновения высокоэнергичных частиц, перестали создаваться, так как температура упала до нескольких миллиардов градусов. Энергии сталкивающихся частиц стало недостаточно для их образования. Имеющиеся электроны и позитроны аннигилируют, и при этом образуются фотоны. Таким образом, число фотонов увеличивается. Через какое-то время процесс аннигиляции заканчивается. Так, к концу второго периода в 5 минут заканчиваются процессы в горячей ранней Вселенной. Температура становится ниже одного миллиарда градусов. Вселенная перестает быть горячей. Поэтому наступает период совсем других процессов, который длится триста тысяч лет.

В это время еще нет атомов. Вещество Вселенной представляет собой плазму, то есть одни голые ядра без орбитальных электронов. Эта плазма «нашпигована» фотонами. Поэтому ее называют фотонной плазмой. Она является непрозрачной для фотонов. Свет своим давлением только несколько ее раскачивает, образуя «фотонный звук». Главным дирижером всего происходящего в расширяющейся Вселенной во все три периода является температура. Вселенная не только расширяется, но и одновременно (а точнее, поэтому) охлаждается. Когда температура падает до четырех тысяч градусов, наступает очередной скачок в характере процессов: начинают образовываться нейтральные атомы. Плазма перестает быть полностью ионизованной. Число нейтральных атомов увеличивается. Они образуются в результате обрастания имеющихся в плазме ядер водорода и гелия электронами. Так появляются в расширяющейся Вселенной нейтральный водород и гелий. По мере того как плазма стала превращаться в нейтральный газ, она становилась прозрачной для фотонов. Именно в этот момент, спустя триста тысяч лет после Большого Взрыва, фотоны вырвались из столь длительного плена (названного эрой фотонной плазмы) и устремились в самые удаленные уголки Вселенной. Эти качественные изменения имели далеко идущие последствия. Главное из них, видимо, то, что однородная до этого плазма, превращенная теперь в нейтральный газ, получила возможность собираться в комки. А это первый шаг к образованию галактик и вообще всех небесных тел. Почему это не могло происходить в плазме? Потому, что образованный комок плазмы запирал внутри себя фотоны, которые оказывали на него изнутри огромное давление и разбивали его. Комок не рос дальше, а, наоборот, разрушался. Плазма снова становилась однородной. Но когда фотоны, как пар из лопнувшего шара, были выпущены, ничто не препятствовало нейтральному веществу собираться в комки. Далее надо бы рассмотреть, как все это происходило. Но у читателя возникло много вопросов по тому, что уже было сказано. Поэтому мы вернемся к описанному периоду жизни Вселенной и сделаем необходимые пояснения, а после этого продолжим рассказ о том, как образовались галактики, скопления галактик, звезды и планеты.

Прежде всего возникает естественный вопрос, откуда мы знаем, что Вселенная расширяется. Это отнюдь не очевидно. Наоборот, во все эпохи считалось, что Вселенная является стационарной, то есть один раз запущенной, как часы, и важно было только выяснить, как устроен механизм этих часов. Но оказалось, что механизм Вселенной меняется со временем. Вселенная развивается, эволюционирует, то есть является нестационарной. Первым, кому это пришло в голову, был советский физик А. Фридман, работавший в 1920-е годы в Петрограде. Он строго математически решал уравнения теории тяготения А. Эйнштейна и установил, что Вселенная не может быть стационарной, она должна непрерывно меняться, эволюционировать. Если принять ее стационарность, то под действием сил притяжения она должна постепенно сжиматься. Сжатию под действием сил тяготения могут препятствовать силы, возникающие за счет круговых движений тел по своим орбитам, как это имеет место в Солнечной системе. В эллиптических галактиках вступает в силу другое противодействие — движение тел по очень вытянутым орбитам. Что касается всей Вселенной, то ни то, ни другое объяснение невозможно, так как для уравновешивания действия сил тяготения пришлось бы разгонять ее до скоростей, превышающих скорость света. А это законами физики запрещено. Получается, что силы тяготения во Вселенной уравновесить нечем.

А. Эйнштейн также занимался этой проблемой и нашел выход в том, что модифицировал уравнения теории тяготения (благо, она была им же создана) таким образом, что силы притяжения уравновешивались некими введенными им силами отталкивания, которые должны, по его предположению, действовать между всеми телами во Вселенной (наряду с силами притяжения). Так он несколько незаконно получил статистические решения, описывающие стационарную Вселенную. На опубликованную в конце июня 1922 года в немецком «Физическом журнале» работу Фридмана он опубликовал там же ответ, в котором указал, что он нашел в расчетах А. Фридмана ошибку, а правильные решения дают стационарную Вселенную. Только почти через год (в мае 1923 года) А. Эйнштейна удалось убедить в правоте А. Фридмана, и он публично признал это.

Что же следовало из решения А. Фридмана? Вселенная должна или расширяться, или сжиматься, или же пульсировать. Теперь дело стало за доказательствами, за фактами, за экспериментом. Первыми доказательствами могли служить данные измерений американского астрофизика В. Слайфера, который показал, что большинство галактик удаляется от нас с огромной скоростью. Принцип этих измерений прост. Если движущееся мимо нас тело (например, паровоз) издает звук, то при приближении источника звука к нам частота его колебаний увеличивается (он становится более высоким), а при удалении — уменьшается (звук становится более низким). Это и есть эффект Доплера. То же самое происходит и со светом (а вообще с любыми волнами, в том числе электромагнитными, включая радиоволны, рентген, гамма-излучение и т. д.): при приближении источника света его частота увеличивается, он смещается в сторону голубого цвета, а при удалении свет краснеет. Оказалось, что свет галактик краснеет. Значит, источники света удаляются. Надо иметь в виду, что по эффекту Доплера можно определить только скорость вдоль линии, соединяющей нас с источником света (или звука), то есть по лучу. Поэтому эти скорости и были названы «лучевыми». Но для получения полной картины расширения Вселенной этого мало. Надо знать истинные расстояния до излучающих тел. Этот вопрос решался на основании использования следующего физического закона. Если знать истинную светимость свечи (любого источника света), то при удалении ее на определенное расстояние ее видимый блеск уменьшится как квадрат этого расстояния. Значит, зная светимость источника и его видимый блеск, можно определить расстояние до него. Этот метод так и назван — методом стандартной свечи.

К «стандартной свече» выдвигаются определенные требования. Во-первых, чтобы она не была слабой, иначе мы ее видимого блеска и вовсе не заметим. Во-вторых, чтобы нам была известна ее истинная светимость. Исходя из этих требований вначале использовали переменные звезды цефеиды, которые в тысячу раз ярче Солнца. С помощью цефеид можно промерить Вселенную на расстояние до 15 миллионов световых лет. Но это расстояние недостаточное. На таком расстоянии находятся только ближайшие галактики. Более мощными «свечами» являются ярчайшие шаровые скопления звезд, которые находятся вокруг каждой галактики. Если из всех скоплений выбирать только ярчайшие, то будет обеспечена стандартность свечи, поскольку они для всех галактик имеют одинаковую светимость. С помощью шаровых скоплений можно заглянуть во Вселенную вплоть до шестидесяти миллионов световых лет, то есть до ближайших скоплений галактик. Была открыта и более яркая свеча. Ею могут служить ярчайшие галактики, которые имеют одинаковую светимость. Они позволяют измерить расстояние в миллиарды световых лет. Таким образом измеряют скорости небесных объектов и расстояния до них.

Оказалось, что между этими двумя величинами имеется очень жесткая связь: скорость удаления галактики тем больше, чем дальше она от нас удалена. Этот замечательный закон открыл в 1929 году американский астрофизик Э. Хаббл. На основании имеющихся данных о расстоянии до галактик и об их лучевых скоростях Э. Хаббл ввел число (коэффициент Хаббла), умножив на которое расстояние до объекта, получаем его скорость удаления. Насколько важно соотношение Хаббла, очевидно: зная расстояние до объекта (галактики), мы тем самым знаем и скорость его удаления. Закон Хаббла сыграл и продолжает играть в астрофизике исключительно важную роль. За 50 лет, прошедших со времени открытия этого закона, постоянная Хаббла несколько раз уточнялась. Только после 1950 года, когда был запущен самый крупный по тем временам 5-метровый телескоп, она была существенно исправлена (расстояния до галактик утроились, а до самых далеких галактик, когда измерения ведутся по ярчайшим звездам, увеличились в шесть — десять раз). Сейчас считается, что галактики, которые удалены на расстояние одного миллиона световых лет, удаляются со скоростью около 75 километров в секунду. Имея эти данные, каждый может определить, когда эта галактика начала свой путь. Для этого надо первое число поделить на второе. Мы получим 13 миллиардов лет. Галактики, которые удалены вдвое дальше, имеют скорость разбегания вдвое больше. Но начальный момент получится тот же. Конечно, этот момент нельзя определить очень точно. Чаще всего в книгах приводят цифру 15, реже — 18 миллиардов световых лет. Если быть осторожным, то можно сказать, что эпоха Большого Взрыва, то есть эпоха рождения Вселенной, была за 10–20 миллиардов лет до нас. Для сравнения приведем отдаленность от нас других эпох: возраст Солнца и Земли составляет около 5 миллиардов лет, а возраст шаровых звездных скоплений в Галактике — 10–14 миллиардов лет.

Касаясь скорости расширения Вселенной, необходимо сделать еще пару замечаний. Во-первых, убегающая галактика испытывает на себе силы тяготения и несколько тормозит свое движение. Но уменьшение ее скорости по этой причине столь ничтожно, что его можно не учитывать. Во-вторых, разбегаются не все тела во Вселенной, а только целые галактики. Внутрь галактик расширения нет, они движутся как целые, неизменные в этом смысле объекты.

Таким образом, мы пришли к заключению, что теория и эксперимент говорят о том, что Вселенная расширяется, и позволяют нам определить начало этого расширения — около 15 миллиардов лет тому назад.

Но откуда мы знаем, что происходило в разные моменты после Взрыва? Прежде всего от самих свидетелей Взрыва. Это высокоэнергичные фотоны. С тех пор как они вырвались из плена фотонной плазмы, они вечно в пути. Но за счет эффекта Доплера энергия этих фотонов постепенно тает. В описываемый нами выше период они еще имели значительную энергию и были видимым светом. В наше время они стали радиоволнами. Так вот, именно эти фотоны являются первыми свидетелями того, что было в начале. Впервые они были зарегистрированы в 1965 году радиоинженерами Р. Вильсоном и А. Пензиасом с помощью 20-футового отражателя. Это была самая современная антенна, и с самым чувствительным радиоприемником она составляла радиотелескоп. Инженеры занимались своими задачами, но оказалось, что при любых ситуациях система принимала какое-то излучение на длине волны 7,35 сантиметра. Излучение, принимаемое антеннами, принято характеризовать величиной температуры. Оказалось, что температура этого излучения была около 3 градусов Кельвина. Это излучение имеется и на других длинах волн, спектр его описывается формулой Планка для излучения тела с определенной температурой. Авторам этого открытия в 1978 году была присуждена Нобелевская премия по физике. Добавим, что советский астрофизик Шкловский назвал это излучение реликтовым. Реликтовое излучение не задерживается веществом Вселенной и может быть зарегистрировано в любом месте. Так, в каждом кубическом сантиметре пространства имеется около 500 фотонов реликтового излучения. Если все вещество Вселенной равномерно распределить по пространству, как распределено реликтовое излучение, то окажется, что в одном кубическом метре будет только один атом водорода. Вот какое численное преимущество имеет реликтовое излучение: миллиард фотонов на один атом вещества! Но если посчитать энергию, то перевес будет на стороне частиц. Соответствующая энергии масса в кубическом сантиметре (плотность) составляет для частиц около 10–30 граммов, а для реликтовых фотонов только 5·10^-34 граммов. О чем нам говорит реликтовое излучение? Прежде всего о том, что в больших масштабах Вселенная очень однородна. На первый взгляд это очень странно. О какой однородности может идти речь, если множество звезд составляют галактики, множество галактик — скопления галактик. Но дело в том, что однородность Вселенной проявляется на более крупных масштабах. Приводят такой пример. Следы на морском песке и другие неровности с большого расстояния не видны, он представляется однородным (в больших масштабах). Таким образом, Вселенная имеет определенную иерархию в структуре только до определенного масштаба. Для больших масштабов, то есть в размерах больше сотен миллионов световых лет, она однородна.

Реликтовое излучение свидетельствует об однородности Вселенной потому, что оно приходит к нам одинаковое со всех направлений. Если бы оно встретило в каком-то направлении значительную неоднородность, имеющую размеры в миллиард световых лет и более, то из этого направления оно приходило бы более покрасневшим, чем из других, ведь в этом направлении излучение преодолевает большее тяготение и на это теряет большую энергию, то есть больше уменьшает свою интенсивность, чем с других направлений, где неоднородностей нет. Самая крупная структурная единица Вселенной — это сверхскопления галактик. Но об этом будет сказано позднее, когда мы узнаем, как образовались галактики и сверхскопления галактик.

Откуда мы знаем о том, какие реакции проходили после Большого Взрыва и в какие периоды? Здесь ключевым является вопрос температуры первоначального вещества. Как постоянно подчеркивалось при описании реакций (процессов), основным их дирижером была температура: при определенном значении температуры одни процессы (реакции) прекращались (для них не хватало энергии частиц) и доминировали другие процессы. Кроме того, мы знаем, что же получилось в результате Большого Взрыва, то есть знаем свойства (химический состав и т. д.) сегодняшней Вселенной. Исходя из этих сведений и решалась задача теоретически, хотя и не сразу.

Так, вначале теоретики рассчитали модель холодной Вселенной. Оказалось, что эта Вселенная, состоящая первоначально из холодных нейтронов, в результате своей эволюции не может дать того, что мы наблюдаем. А модель горячей Вселенной правильно объясняет практически все свойства современной Вселенной, и прежде всего ее нынешний химический состав, который полностью противоречит модели первоначально холодной Вселенной. Реликтовое излучение полностью подтвердило правильность описанной модели первоначально горячей Вселенной.

Теперь мы можем вернуться к рассказу об эволюции Вселенной.

После того как во Вселенной образовались атомы и фотонная плазма превратилась в нейтральное вещество, состоящее из водорода и гелия, а фотоны по истечении 300-тысячелетнего плена вырвались на свободу, началось образование галактик.

Если вещество равномерно распределено в пределах шара, то под действием сил притяжения все вещество с течением времени соберется в центре шара. Если это вещество равномерно распределено в бесконечном пространстве, то оно под действием сил притяжения соберется в отдельные комки. Этот процесс называется гравитационной неустойчивостью.

Если бы это произошло с самого начала, когда вещество Вселенной имело огромную плотность, то образовавшиеся при этом комки были бы еще плотнее. Но этого на самом деле нигде во Вселенной нет. Поэтому такой вариант исключается. Средняя плотность вещества образовавшихся галактик очень невелика. Поэтому можно заключить, что они образовались уже тогда, когда вещество Вселенной было разреженным. Это и понятно, поскольку при большой плотности вещества образованию комков мешало давление реликтового излучения, как это было уже описано.

В процессе образования вещества во Вселенной большая роль отводится нейтрино. На первом этапе (в первые секунды после Взрыва) нейтрино выравнивает случайно возникающие неоднородности плотности вещества во Вселенной. Это было возможно потому, что нейтрино имели большие энергии (скорости, близкие к скорости света). Но выравнивание плотности вещества происходит только в малых пространственных масштабах (по космическим понятиям). Однако с течением времени из-за расширения Вселенной нейтрино теряют свою энергию. Примерно спустя 300 световых лет после начала расширения нейтрино, попадающие в сгущение плотности (комок), уже неспособны из него выбраться, у них не хватает для этого энергии. Больше они не препятствуют образованию неоднородностей вещества Вселенной.

Мы находимся на задворках нашей Галактики. Из нашего медвежьего угла очень трудно «пощупать» далекие планеты. Исследовать планеты другими, косвенными методами очень сложно. Они малы и находятся далеко. Поэтому на примере планет нашей системы проиллюстрируем, насколько сильно могут меняться условия, в которых мы ищем жизнь. Эти условия мы, прежде всего, будем рассматривать с точки зрения жизни. Хотя мы уже знаем, что на наших планетах полноценной жизни нет, проанализируем физико-химические условия на планетах Солнечной системы, с тем чтобы дать представление о том, насколько сильно эти условия могут меняться. Это в одной планетной системе. Что же можно ожидать от планет, которые находятся ближе к центру Галактики? Во Вселенной все может быть. Схема Солнечной планетной системы, расположение планет и их удаленность от центральной звезды — Солнца показаны на рисунке 9. Вся картина разделена на две части (левую и правую). В каждой части свой масштаб. Внизу рисунка показаны расстояния планет от Солнца. Масштаб — логарифмический. Это когда изменение в десять раз занимает одну десятую часть изменения в 100 раз. Но для удобства самая нижняя линия показывает удаление от Солнца в километрах, а линия выше — в астрономических единицах. Астрономическая единица — это расстояние от Земли до Солнца. Оно равно 149, 6 миллиона километров. В этих единицах в нижней части рисунка показаны удаления планет от Солнца (средние их удаления).

Все планеты движутся по эллиптическим орбитам. Эллипс — это овал. Он, в отличие от окружности, имеет два центра. Любая точка на эллипсе так расположена, что сумма ее расстояний от этих двух центров остается всегда постоянной.

Если эти два центра все больше и больше растягивать в разные стороны, то эллипс становится все более вытянутым. Если же, наоборот, центры эллипса сближать и затем вообще совместить друг с другом, то в конце концов получится окружность с одним центром и одним радиусом.

Обратите внимание, что на рисунке 9 Солнце находится не в центре окружностей. И вообще это не окружности. Это эллипсы. Солнце же находится в одном из двух центров эллипса. Два центра эллипса называют фокусами. Удаление одного центра (фокуса) эллипса от другого называется эксцентриситетом. Чем больше эксцентриситет, тем орбита планеты более вытянута. Окружность обладает одним радиусом. Эллипс обладает двумя полуосями (длиной и шириной). Очень удобно использовать произведение эксцентриситета эллипса на величину большей полуоси. При этом получается расстояние, на которое данная планета удаляется от Солнца в своей наиболее далекой точке — афелии или же приближается к Солнцу в своей самой ближней точке — перигелии. Эти расстояния получаются не в километрах и не в астрономических единицах, а в единицах, которые равны среднему расстоянию планеты от Солнца. Самым большим эксцентриситетом обладают планеты Меркурий и Плутон. Их эксцентриситеты равны 0,207 и 0,253 соответственно. Самыми малыми эксцентриситетами обладают Венера и Нептун. Они равны 0,0068 и 0,0087 соответственно.

Уточним, что большие полуоси орбит планет — это средние расстояния планет от Солнца. Они для Меркурия, Венеры, Земли и Марса очень сильно отличаются от таковых для других, более удаленных от Солнца планет, планет-гигантов. Это Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Сюда же надо отнести и планету Плутон.

Основные данные о планетах Солнечной системы приведены в таблице 1. Сравнительные характеристики планет следующие. Все они движутся вокруг Солнца в одном направлении, а именно — против часовой стрелки. Это если смотреть с северного полюса мира. Плоскость орбиты Земли называется эклиптикой. Плоскости орбит других планет несколько наклонены к плоскости орбиты Земли, то есть к плоскости эклиптики. Больше всего этот наклон у плоскости орбиты Меркурия (наклон составляет 7 °) и у плоскости орбиты Плутона (наклон составляет 17°). Для всех остальных планет этот наклон меньше 3,4°.

При движении вокруг Солнца планеты оказываются в различном расположении друг относительно друга. Если какая-либо планета находится против другой планеты и обе они находятся на линии, которая проходит через Солнце, то говорят о противостоянии планет. В том случае, когда планета внешняя по отношению к орбите Земли, это просто противостояние. Если же планета внутренняя относительно Земли, то говорят о нижнем соединении планет. Это может происходить с Венерой и Меркурием. Если планеты расположены за Солнцем, то такое же положение называют верхним соединением.

Смена времен года определяется углом наклонения плоскости экватора планеты относительно плоскости ее орбиты. Можно с таким же успехом оперировать полярной осью, то есть осью, вокруг которой планета вращается. У Меркурия, Венеры и Юпитера ось вращения (полярная ось) практически перпендикулярна плоскости их орбит. Поэтому там нет сезонов, нет смены времен года. Весьма существенный угол наклонения плоскости экватора к плоскости орбиты имеют Марс и Земля. Он составляет около 25°. Поэтому на этих планетах сезонные изменения очень выражены. У Урана наблюдается весьма странная картина. Он, как упавшее веретено, вращается практически в плоскости своей орбиты. Результаты этого налицо. Полярная ночь длится полгода. А это не меньше не больше, чем 42 земных года. Такая полярная ночь наступает в одном полушарии Урана, а затем — в другом, и все повторяется. Полярная ночь, в отличие от Земли, на Уране охватывает все полушарие. То есть полярный круг совпадает с экватором. 42 земных года на Уране темно и холодно сразу во всем полушарии, северном или южном. Зато в полярный день, который тоже длится 42 земных года, Солнце непрерывно находится в зените. Нет ни восходов, ни закатов, и вообще никакого движения Солнца на небосводе.

Внутренние планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс составляют одну группу планет. И дело не в том, что они находятся ближе друг к другу. Главное их общее свойство то, что это небольшие планеты с высокой средней плотностью, которая достигает 5,5 г/см³. Это в пять с половиной раз тяжелее воды. Все эти планеты расположены очень близко к Солнцу (от 0,39 до 1,52 астрономической единицы).

В группу планет-гигантов входят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти планеты обладают огромными массами. Но средняя их плотность невелика. Она близка к плотности воды(1 г/см³). Кроме того, планеты-гиганты вращаются очень быстро (сутки составляют 1 — 17 часов). Располагаются они на расстояниях от 5,20 до 30,07 астрономической единицы. Плутон расположен еще дальше. Его среднее расстояние от Солнца составляет 39,52 астрономической величины. Но орбита Плутона очень вытянута. Поэтому реальные расстояния его от Солнца сильно отличаются от среднего расстояния. Так, Плутон при своем движении иногда заходит внутрь орбиты Нептуна.

Периоды обращения планет вокруг Солнца (то есть длительности года) различны. У Меркурия это всего 88 суток (земных суток), а у Плутона год длится 249 земных лет. За последние десятилетия проводились исследования почти всех планет (кроме Плутона) с помощью космических аппаратов.

Меркурий может наблюдать каждый. Сразу после захода Солнца или же на востоке перед его восходом видна яркая планета. По блеску она только немного уступает Венере. Это и есть Меркурий. Но наблюдать его в это время можно недолго, около полутора часов, не более. Другое дело — в телескоп. Но и в телескоп никаких деталей на Меркурии вы не увидите. Вплоть до недавних исследований Меркурия с помощью современных экспериментальных средств считали, что Меркурий всегда обращен к Солнцу одной и той же стороной, поэтому там, под Солнцем очень жарко. Моря на Меркурии изображались состоящими из расплавленных металлов. Берега рисовались похожими на лунный ландшафт.

Важные данные о Меркурии были получены после 1974 года. Меркурий обращается вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите. Она наклонена к плоскости эклиптики, то есть к плоскости, в которой обращается Земля, на 7°. Средняя удаленность Меркурия от Солнца составляет 0,39 астрономической единицы. Это равно 58 миллионам километров. В перигелии удаленность составляет 0,31, а в афелии — 0,47 астрономической единицы. По орбите Меркурий движется со скоростью 48 км/с. Но эта скорость меняется, подчиняясь законам Кеплера. Чем дальше уходит планета от центров эллипса, тем движение ее быстрее. Так, Меркурий в максимуме большого эксцентриситета движется со скоростью 54 км/с. Эта скорость вдвое больше скорости движения Земли. Это значительно усложняет посылку на Меркурий космических аппаратов. Период обращения Меркурия вокруг Солнца (сидерический) составляет 88 земных суток.

Рис. 10. Схема связи периодов вращения и орбитального движения Меркурия. Благодаря приливным воздействиям Солнца Меркурий захвачен в «резонансную ловушку»: период его обращения вокруг Солнца относится к периоду вращения как 3/2. Иными словами, Меркурий делает три оборота вокруг своей оси за два меркурианских года, что легко видеть по положению светлого пятна на схеме

Орбита Меркурия показана на рисунке 10. Когда Меркурий проходит перигелий (тогда он удален от Солнца на 0,31 а. е.), он поочередно бывает обращен к Солнцу то одной, то другой стороной. Это очень своеобразное движение. Было бы правильным говорить, что один полный солнечный цикл на Меркурии составляет два меркурианских года. Полный оборот вокруг своей оси Меркурий завершает за две трети своего года. Любопытным свойством движения Меркурия является то, что к тому моменту, когда Меркурий оказывается в нижнем соединении (на линии Земля — Солнце), он всегда занимает одно и то же положение относительно звезд. Продолжительность солнечных суток на Меркурии равна 176 земным суткам.

Очень необычным является движение Солнца, которое наблюдается (может наблюдаться) с поверхности планеты. Схема его показана на рисунке 11. В продолжение суток можно видеть три восхода и три захода Солнца. Но напомним, что солнечные сутки длятся там в 176 раз дольше, чем на Земле. Зрелище очень необычное: можно наблюдать с Меркурия, как Солнце останавливается и даже возвращается назад. В разных зонах планеты картина разная. Так, в некоторых зонах заходы и восходы Солнца наблюдаются дважды за одни сутки (как на востоке, так и на западе).

Рис. 11. Видимое движение Солнца по небу Меркурия, наблюдаемое с точек, расположенных на меридианах 0 и 180°. На этих долготах можно видеть три восхода и три захода за одни солнечные сутки, которые длиннее земных в 176 раз

Рис. 12. Район вблизи южного полюса Меркурия с межкратерными равнинами. Диаметр кратера (вверху посередине) около 65 км. Снимок NASA

Меркурий хотя и маленькая планета, но достаточно тяжелая. Средняя ее плотность примерно такая же, как у Земли (5,44 г/см3).

Рельеф местности Меркурия очень суровый. Часть поверхности планеты изрыта кратерами. На фоне старых кратеров видны следы новых, более мелких. Размеры падающих небесных тел с течением времени уменьшались. На дне некоторых кратеров просматриваются следы извержения лавы, которая, естественно, затвердела. Примерно также выглядит поверхность Луны.

В ряде районов Меркурия кратеров нет. Такая поверхность видна на рисунке 12. Показанный район расположен вблизи южного полюса Меркурия. Ученые считают, что океана жидкой лавы на поверхности Меркурия никогда не было.

Достопримечательностью поверхности Меркурия являются эскарты. Это уступы высотой 2–3 метра. Они разделяют два района, которые, впрочем, почти ничем не различаются. Но эти уступы (обрывы) очень протяженные. Их длина достигает сотен и даже тысяч километров. У каждого из этих уступов имеется свое собственное имя. Эти уступы образовались тогда, когда происходило сжатие Меркурия. Поэтому произошли сдвиги, и отдельные участки его коры наползли на другие. Горы на Меркурии имеют высоту 2–4 километра. Только Скалистые горы на Меркурии возвышаются на 5,8 километра. На сегодняшний день все специалисты сходятся на том, что подавляющая часть рельефа Меркурия, состоящая из кратеров, образована в результате ударов о поверхность планеты небесных тел. Эти удары сопровождались взрывами. Это справедливо не только доля Меркурия, но и для Луны и Марса.

Одним из самых интересных районов Меркурия ученые считают Равнину Жары или Зноя. Она представляет собой бассейн в виде круга диаметром 1300 километров. Этот бассейн по периферии окружают концентрические кольцевые валы. Их несколько (4–5). Некоторые из них имеют высоты в 2 километра. Это показано на рисунке 13. Полагают, что на этом месте остался след от удара гигантского метеоритного тела. Размеры этого тела должны были быть сравнимыми с размерами небольшой планеты. Возможно, это столкновение произошло 3, 9 миллиарда лет назад. Об этом судят по относительно малому количеству кратеров в центральных частях Равнины Жары. Здесь сравнительно ровная поверхность изрезана системой трещин. Это показано на рисунке 14. Видимо, удар при столкновении небесного тела с Меркурием был настолько сильным, что кора планеты в этом месте была пробита очень глубоко. Через образовавшуюся щель в коре и мантии вырвались на поверхность потоки лавы. Когда лава застыла, она образовала сетку трещин, а также концентрические кольцевые валы. Кратеры на поверхности Меркурия хорошо сохранились. Поэтому можно полагать, что основные этапы образования кратеров прошли раньше, до образования Равнины Жары.

Рис. 13. Равнина Жары. На снимке видны вся центральная часть Равнины Жары (диаметр 1300 км) и несколько кольцевых валов

Для проблемы жизни очень важной является температура атмосферы планеты. Она зависит от той энергии, которую планета получает от Солнца. Напомним, что Земля получает от Солнца 1,37 кВт/м². Площадка в один квадратный метр должна быть перпендикулярна лучам Солнца. Так вот,

Рис. 14. Поверхность Меркурия в районе Равнины Жары. Различаются трещины шириной от 0,5 до 8 км. Наилучшее разрешение до 50 м. Снимок NASA

на квадратный метр Меркурия приходится в среднем 9,15 кВт. В перигелии эта цифра достигает 11 кВт/м². Это в четыре раза больше, чем для Земли. Меркурий экономит энергию и тем, что его поверхность темная. Поэтому только 12–18 % падающего света отражается в космическое пространство. Все остальное солнечное тепло поглощается и идет на нагрев. На нагрев идет примерно 8 кВт на площадке в один квадратный метр. День на Меркурии очень длинный, и температура успевает подниматься до высоких значений. Она достигает 620 К (кельвинов). В перигелии температура поднимается еще выше. В районе Равнины Жары она достигает 690 К. В афелии она ниже — 560 К. К счастью, поверхностный слой планеты сильно измельчен и служит хорошим теплоизолятором. Поэтому тепло не проникает глубоко. Так, на глубине нескольких десятков сантиметров температура неизменная и поддерживается на уровне 345–365 К. Из-за низкой теплопроводности, сразу после захода Солнца поверхность Меркурия быстро остывает. Буквально спустя два часа она падает до 130 К, а ночью она составляет 90 К.

Любопытно, что в полярных шапках Меркурия были обнаружены гигантские отложения льдов. С помощью наземной радиолокации в начале 1990-х годов были выявлены в полярных шапках многочисленные пятна размером от 50 до 150 километров. Анализ отражаемых радиосигналов позволяет заключить, что отражение произошло ото льда. Такой вывод можно сделать из анализа характера отраженных радиоимпульсов (для них характерна деполяризация). Полагают, что лед покрыт тонким слоем вещества (специалисты его называют реголитом), которое сильно раздроблено. Поэтому оно является идеальным теплоизолятором. Собственно, поэтому льды и сохранились. Они оказались в своего рода термосе. Очень важную роль в сохранении льдов сыграло и то, что положение оси планеты (вокруг которой она вращается) является стабильным. Поэтому солнечные лучи практически никогда не проникают в не очень глубокие кратеры в полярных шапках (выше широт 82–84°). Температура здесь не превышает 60–62 К. Естественно, что лед почти законсервирован. Изменение температуры на поверхности Меркурия в течение солнечных суток показано на рисунке 15.

Рис. 15. Характер изменения температуры поверхности Меркурия в течение солнечных суток (на экваторе)

Физико-химические условия на планете зависят от ее внутреннего строения. От него зависят источники тепла, теплообмен и общий баланс тепла. На рисунке 16 приведена схема внутреннего строения Меркурия. Рядом дана схема для Земли. У Меркурия имеется массивное железное ядро, которое больше, чем ядро Земли. Ядро Меркурия занимает примерно половину объема планеты. Над ядром расположена силикатная оболочка. Ее толщина составляет 600 километров.

Рис. 16. Схема внутреннего строения Меркурия. Радиус металлического ядра достигает 74 % радиуса планеты. На рисунке показана также упрощенная схема строения Земли

Меркурий — планета легкая. Поэтому свою атмосферу она не сумела удержать. Но исследователи говорят о некоем подобии атмосферы. Но она слишком разреженна, как самые верхние слои атмосферы Земли, на высотах 1000 километров и больше. Это экзосфера Земли. Поэтому атмосферу Меркурия называют экзосферой. Меркурий терял свою атмосферу еще и потому, что на дневной стороне его температура еще высокая. Чем выше температура газа, тем больше скорость движения частиц газа, тем легче им вылететь за пределы зоны действия сил притяжения планеты и покинуть ее навсегда, уйдя в космическое пространство. Поэтому первичная атмосфера Меркурием была потеряна. Чем легче газ (элемент), тем легче он убегает. Его меньше всего держит планета. Поэтому первым бежит водород. Первым в смысле эффективности, количества убежавшего газа. Вторым — гелий. И так далее. Кстати, одной из основных составляющих нынешней атмосферы Меркурия является именно гелий. Он приходит непосредственно от Солнца. Чистое совпадение в том, что гелий означает «солнечный». Просто этот элемент впервые был открыт на Солнце. Атмосфера Меркурия мало напоминает атмосферу Земли. Атмосферное давление у поверхности Меркурия в 500 миллиардов раз меньше, чем у поверхности Земли. Это такой глубочайший вакуум, которого в наших лабораториях мы не достигнем никогда. Собственно, атмосфера Меркурия — это что-то вроде перевалочного пункта. Сюда непрерывно приносятся частицы гелия от Солнца, но они столь же стремительно и покидают эти места. Это чем-то напоминает текущую реку. Правда, смена атомов гелия происходит не так уж и быстро. Каждый атом гелия живет на Меркурии примерно 200 дней. А затем снова в путь! Его место займет другой атом гелия, который принесет от Солнца солнечный ветер. Атмосфера больше там, где холоднее, то есть на ночной стороне Меркурия. В атмосфере Меркурия имеется и водород. Но его меньше, чем гелия, примерно в 50 раз. Других газов там не обнаружено, хотя их наличие нельзя исключить. Специалисты, которые изучают атмосферу и ионосферу Земли, имеют дело с тысячами самых различных химических реакций. Это целая отрасль науки, и не одна. На Меркурии они остались бы без работы — там, в атмосфере Меркурия, нет химических реакций. Чтобы одна частица вступила в реакцию с другой, им надо встретиться. А там, как в пустыне, частицы газов практически не встречаются. Слишком их мало, и они носятся как пушечные ядра, не встречая друг друга. Это идеал одиночества. Поэтому вряд ли стоит говорить об атмосфере Меркурия. Можно просто считать, что ее нет. Как и у Луны. В атмосфере Меркурия были обнаружены и пары щелочных металлов, натрия и калия, в соотношении 25:1. Их, конечно, ничтожно мало. Полагают, что они являются результатом испарения щелочных металлов из коры планеты, примерно из глубины до 10 километров. Над Равниной Жары этих паров было зафиксировано больше, чем в других местах. Специалисты считают, что источником этих паров могут быть и вулканы (фурамолы), которые все же есть и на Меркурии.

«Здесь нет привычной голубизны земного неба. Высоко над поверхностью Венеры раскинут огромный оранжевый купол облаков. Самые нижние его слои находятся на высоте 48–49 километров — так высоко, что с поверхности не видны какие-либо подробности их структуры, за исключением, может быть, тонких полос (вроде земных перистых облаков), расположенных чуть ниже 48 километров. Когда местное время приближается к 6 часам и наступает утро, рассветные лучи Солнца озаряют одну половину облачного купола и слегка подсвечивают другую. Наверное, это очень красиво, если смотреть с поверхности планеты. Облака становятся все светлее, яркость небосклона очень медленно выравнивается. На Земле проходит день, другой. Через 5 земных суток местное время на Венере прибавляется на один час. Через 10 земных суток — на два часа. Солнечные сутки на Венере очень длинны. Весь год планеты состоит из двух (точнее 1,91) солнечных венерианских суток. Поэтому так долго длится рассвет. Однако восход Солнца — понятие, не известное природе Венеры. Прямой луч Солнца неспособен пробиться сквозь двадцатикилометровую толщу сернокислотного тумана, который мы по традиции называем облаками Венеры. Пока наблюдения не показали ни одного, даже самого маленького, сквозного разрыва в облаках…».

Это отрывок из научной книги о Венере.

Венера — это вторая по удаленности от Солнца планета (рис, 17). Иногда ее называют двойником Земли. Своими размерами и массой она напоминает Землю. Продолжительность года на Венере составляет 224,7 земных суток. Орбита Венеры почти круговая. Среднее расстояние Венеры от Солнца составляет 108,1 миллиона километров. Наклон орбиты Венеры к плоскости эклиптики равен 3,5°. Из всех планет Венера находится ближе всего к Земле (40 миллионов километров). Это расстояние свет проходит за 2 минуты 12 секунд. Спутников у Венеры нет. Масса Венеры составляет 0, 815 массы Земли. Радиус Венеры равен 6052 километрам (радиус Земли — 6371 километр). Средняя плотность Венеры только незначительно меньше средней плотности Земли.

Рис. 17. Вид полушария Венеры с долготой центрального меридиана 180°. Снимок NASA

Атмосферу у Венеры обнаружил еще Ломоносов. Измерения были просты, а логика безупречна. Когда Венера оказывается на линии Земля — Солнце, то можно видеть, как она пересекает солнечный диск. Если солнечным лучам по пути к нам приходится проходить через атмосферу Венеры, то они искривляются. Если атмосферы у Венеры нет, то солнечные лучи искривляться не будут. Ломоносов установил, что они искривляются. Значит, у Венеры есть атмосфера. Схема этого эксперимента показана на рисунке 18. Около 96,5 % атмосферы Венеры составляет углекислый газ. Около 3,5 % составляет азот N2. Облака (туман) занимают высоты от 49 до 75 километров. Под облаками находится огромный океан из углекислого газа. Он раскален. Плотность газа очень велика. Она больше плотности

Рис. 18. Схема явления, которое М. В. Ломоносов наблюдал в 1761 году. При прохождении Венеры по диску Солнца, что случается очень редко, вокруг выступающего края планеты появляется тонкий светлый ободок

атмосферного газа на Земле в 50 раз. Показатели относятся к поверхностям планет. Атмосферный газ на Венере (на ее поверхности) по плотности только в 14 раз меньше воды. Чем выше, тем плотность газа меньше. С высотой уменьшается и температура атмосферного газа. Это показано на рисунке 19. Так, на высоте 30 километров давление равно 9,4 бар, плотность 10 кг/м³ и температура равна 222 °C. На высоте 60 километров давление падает до 0,09 бар, плотность падает до 0,2 кг/м³, а температура уходит в минус (–30 °C). Из-за высокого молекулярного веса атмосферного газа выше 150 километров атмосфера Венеры разряжена больше, чем атмосфера Земли на таких же высотах. Выше этого уровня преобладают легкие частицы — атмосферный кислород и углекислый газ. А еще выше (выше 320 километров) резко увеличивается относительное содержание гелия и водорода. Легкие составляющие атмосферного газа — угарный газ, кислород и водород появляются как результат распада (диссоциации) молекул углекислого газа и водяного пара. Эта диссоциация происходит под давлением жесткого (высокоэнергичного) ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере Венеры. Атмосфера Венеры делится на разные высотные слои — тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу (криосферу).

Рис. 19 а. Зависимость температуры и давления от высоты в атмосфере. Вверху показана дневная и ночная концентрации электронов в ионосфере

Рис. 19 б. Схема положения основных этажей атмосферы Венеры

Выше 700 километров начинается корона Венеры, состоящая только из водорода. Она простирается до 1000 километров и плавно переходит в межпланетную среду. На высотах короны температура практически не меняется с высотой. Она, конечно, зависит от времени суток, то есть от того количества тепла, которое поступает в атмосферу от Солнца. Это значит, что температуры днем выше, чем ночью. Так, выше 160 километров температура днем (в подсолнечной точке) близка к 300 К при минимальной солнечной активности и 450 К — при максимальной. Ночью температура падает до 100 К.

В атмосфере Венеры содержится не только углекислый газ и азот, но и целый ряд малых составляющих (малых — по количеству). Какие они и сколько их, показано на рисунке 20. На поверхности Венеры и в ее атмосфере очень мало воды, но более одной сотой процента. Пока не удается объяснить, почему это так.

Рис. 20. Состав атмосферы Венеры. Справа — малые составляющие

Об облачном слое Венеры можно судить по фотографиям. Напомним, что Венера вращается в противоположную сторону относительно направления вращения Земли. Над медленно вращающейся поверхностью планеты с огромной скоростью (около 100 м/с) вращается атмосфера на высоте облаков. Это средняя атмосфера. На фотографиях (рисунок 21) следы этого вращения атмосферы прослеживаются как спиральные полосы, которые спускаются от полюсов к экватору. Приведенные снимки сделаны в ультрафиолетовых лучах. Что гонит атмосферный газ — до конца не ясно до сих пор. Выше облаков скорость вращательного движения облаков резко падает. Она максимальна на высотах 16–32 километров.

Рис. 21. Снимки поверхности облачного слоя Венеры, сделанные в ультрафиолетовых лучах. Спиральные полосы, сходящиеся в центре, образуют V-образную фигуру, наблюдавшуюся с Земли. На рисунке приведены 4 последовательных изображения облачного слоя Венеры, которые показывают периодичность его движения. Интервалы между снимками 23, 67 и 53 часа. Снимки сделаны с помощью аппаратуры спутника «Пионер — Венера». Снимок NASA

Ниже 10 километров скорость ветра составляет только единицы метров в секунду. На поверхности Венеры скорость ветра не более 1 м/с. Но этот ветер валит с ног. Ведь атмосфера там очень плотная. Ниже облачного слоя атмосфера Венеры представляет собой чистую, незамутненную газовую среду. В северной полярной шапке Венеры наблюдается полярный вихрь. Здесь атмосферный газ опускается вниз. При этом он увлекает за собой облачный слой. Поэтому здесь облачный слой ниже, чем в средних широтах. Период вращения полярного вихря составляет 2,7 суток. Движение атмосферного газа на Венере немного проще, чем на Земле, где циклоны сменяют антициклоны и движения не всегда легко предсказать. На Венере все движения атмосферы направлены на запад, и только на запад. При этом вращательном движении атмосферный газ значительно обгоняет вращение самой планеты.

Облака Венеры имеют слоистую структуру. На высотах от 57 до 75 километров располагается самый верхний ярус облаков. Его составляют мельчайшие капли 80 %-ой серной кислоты. В каждом кубическом сантиметре на высоте 65–67 километров таких частиц содержится около 300. В среднем слое облаков плотность частиц, а точнее капель, растет. Наряду с каплями имеются и твердые частицы — мелкие кристаллики (видимо, сера кристаллической структуры). В нижнем слое на высотах от 48 до 51 километра наблюдается наибольшая концентрация как крупных, так и мелких частиц. Их здесь примерно 400 частиц в каждом кубическом сантиметре. Ниже 48 километров их концентрация резко падает. На высоте 31–32 километров частицы полностью исчезают.

Мельчайшие сернокислые капли в атмосфере Венеры порождает сероокись углерода СОS. Она была обнаружена, хотя и в небольших количествах. Сернистый газ SO2 в условиях Венеры является источником серной кислоты. Он под действием интенсивного ультрафиолетового излучения Солнца в атмосфере Венеры выше облаков окисляется кислородом. В результате образуется серный ангидрид SO3. Сам же кислород образуется в результате фотолиза углекислого газа СО2.

Говоря проще, солнечное излучение разрывает молекулу СО2 и высвобождает кислород. Серный ангидрид SO3 незамедлительно взаимодействует с водяным паром и дает серную кислоту. Ее немного, но вполне достаточно для того, чтобы образовать очень плотный слой облаков (туманы). Специалисты даже разработали сценарий образования облаков. События хронологически развиваются так:

«Процесс образования сернокислого тумана очень медленный. За весь венерианский день образуется всего 25 капелек диаметром 1,5мкм (микрон) на 1 см³. Такое количество частиц уже хорошо объясняет наблюдаемое явление. Все может выглядеть так. Утром стратосфера прозрачна, но к полудню в ней появляется уже довольно много частиц. Так как температура на их уровне ниже, чем на уровне излучающих облаков, идущее снизу тепловое излучение заметно ослабляется этой средой. Наибольшая концентрация частиц достигается к 16 условным часам, что и приводит к появлению минимума температуры. Ночью, когда «выключен» основной механизм этого процесса, небо снова становится прозрачным, и яркостная температура достигает максимального значения».

Частицы облаков постепенно осаждаются, объединяясь и укрупняясь. Серная кислота при высокой температуре нижних слоев атмосферы Венеры разрушается. При этом угарный газ реагирует с серным ангидридом. Он разрушает его. В результате образуются углекислый и сернистый газ. На более низких уровнях остатки угарного газа отнимают у части сернистого газа последние атомы кислорода, а в атмосферу выделяется сера в газообразном состоянии.

То, что в атмосфере Венеры присутствуют серная, соляная и плавиковая кислоты, обусловлено высокой температурой поверхности планеты. Серная кислота в атмосферу Венеры попадает из вулканических газов, где ее много. Много ее и просто на поверхности планеты.

У специалистов вызывает недоумение, почему на Венере так мало воды, хотя по многим показателям (состав, масса, размеры) Венера очень похожа на Землю. Конечно, высокие температуры на Венере делают свое дело. Вся вода в результате уходила в атмосферу, выкипала. Одновременно водород уходил в космическое пространство.

Поверхность Венеры была исследована с помощью космических аппаратов. Были получены фотографии поверхности Венеры. Две из них показаны на рисунках 22 и 23. На первом из этих рисунков видны камни. Они разбросаны по всему полю снимка. Камни разных размеров — от мелких до метровых каменных глыб. И так до самого горизонта. Камни рассыпаны на рыхлом грунте. Снимающий прибор находился у подножия венерианской горы, на склоне в 30°. Горы на Венере достигают высоты в несколько километров.

Грунт Венеры содержит 0,3 % калия, 0,6·10–4 % урана (шесть стотысячных процента) и 3,6·10–4 % бария. Примерно половину грунта составляет кремнезем SiO3. Космические аппараты взяли пробы грунта Венеры. Анализ проб показал наличие элементов с атомными номерами от магния до железа. Были отождествлены следующие соединения: SiO2, Al2O3, MgO, CaO, FeO, K2O, MnO, TiO2, SO3, Cl.

Что касается рельефа Венеры, то он характеризуется равнинными районами, горами и низменностями. Горные районы занимают небольшую площадь. Это земля Иштар, земля Афродиты и области Бета. Все горные районы занимают 8 % всей поверхности Венеры. Низменности занимают 27 % всей поверхности. Это низменность Аталанта (большая равнина диаметром 2500 километров, углубленная на 2 километра относительно среднего уровня) и другие низменности. Остальная поверхность планеты (почти две трети) находится на промежуточных высотах. Это волнистые равнины.

Земля Афродиты (горная местность) расположена в экваториальной области. Она простирается на 18 тысяч километров в долготном секторе 60 — 120°. По широте она занимает пояс от 10° северной широты до 45° южной широты. Это более 5000 километров. По площади это 41 миллион квадратных километров. Это примерно площадь нашей Африки.

Вид полушария Венеры с долготой центрального меридиана 180° показан на рисунке 17. Это восточная часть земли Афродиты. Здесь имеется большое число кольцевых образований, глубина которых составляет всего сотни метров.

Рис. 22. 22 октября 1975 г. в 7 часов утра по московскому времени с поверхности Венеры впервые было передано изображение. На склоне разбросаны многочисленные каменные глыбы. Эта каменистая осыпь, где опустилась «Вене-ра–9», расположена в 2200 км от равнины, показанной на рис. 23. Большие камни в левой части изображения, напоминающие раковины, имеют, по-видимому, слоистую структуру. В левом верхнем углу снимка видны малоконтрастные пятна. Вероятно, это следующий склон горы

Рис. 23. Утром 25 октября 1975 г. «Венера–10» опустилась на плоскую каменную плиту на невысоком обширном плоскогорье экваториального района планеты. В нижней части снимка — часть аппарата, выше видны крышка телефотометра и прибор для измерения плотности грунта. Каменные плиты разбросаны по всему полю снимка. Поверхность плит в левой части снимка светлее, чем в правой. Вероятно, небо слева было более светлым, чем справа. Широкая темная полоса в центральной части — аппаратурный дефект, связанный с расположением здесь светлой крышки телефотометра

На южной окраине земли Афродиты имеется каньон Артемиды. Это огромный кратер-фантома, имеющий сравнительно правильную форму. Вокруг него имеется сильно разрушенный двойной вал. В центре в радиолучах регистрируется яркое пятно. Диаметр этого образования 2600 километров. Обширная равнина Седны показана на рисунке 24. Она образовалась в результате действия вулканов. Полагают, что она похожа на базальтовые равнины Луны и Марса. Базальты действительно здесь обнаружены. На рисунке 25 показаны своеобразные острова, которые остались от рельефа предшествующей эпохи.

Рис. 25. В некоторых районах над сравнительно ровной поверхностью равнины Седны выступают останцы — своеобразные острова, оставшиеся от рельефа предшествующей эпохи. Из работ А. Базилевского, О. Ржиги и др.

Рис. 2 6. В области Лавинии радиолокационной съемкой с аппарата «Магеллан» обнаружены три огромных метеоритных кратера, по-видимому, общего происхождения. Меньшие кратеры в нижней правой части снимка — вулканы размерами от 1 до 12 км. Снимок NASA

Во многих районах Венеры имеются кратеры — результаты ударов метеоритов. Так, в 2000 километров западнее Альфы на равнине Лавинии имеются три больших метеоритных кратера (рисунок 26). Диаметры их 37–50 километров. Видимо, они образовались, когда одно большое метеоритное тело в атмосфере Венеры распалось на три крупных обломка. Они при ударе о поверхность планеты и образовали эти кратеры. Кратеры по поверхности Венеры распределены довольно равномерно. Диаметры их самые разные — от 1,5 до 280 километров. Кратеры могут иметь разное происхождение. Их образуют и вулканы. Примерно полмиллиарда лет назад имело место усиление вулканической активности на Венере. Это значительно обновило ее поверхность. В настоящее время на Венере выбрасывается примерно столько же вещества, что и на Земле. Вулканов на Венере около 1600. 150 из них превышают размеры в 100 км. Большой кратер Изабелла показан на рисунке 27. Наибольшему числу вулканов Венеры присуща форма конусов или куполов, как это показано на рисунке 28. Здесь показано семь совершенно круглых образований, которые имеют проваленную верхушку. Их диаметр в среднем составляет 25 километров. Все они практически вытянуты в линию. Видимо, это трещина, сквозь которую поднималась магма.

Рис. 27. Кратер Изабелла с потоками продуктов извержений. Съемкой с аппарата «Магеллан» в 1991 и 1992 гг. на поверхности Венеры было обнаружено огромное количество подобных свидетельств вулканической деятельности. И хотя пока еще технически трудно установить, что эти извержения происходят и сейчас, было бы очень странно, если бы они почему-то вдруг прекратились в наши дни. Снимок NASA

Любопытно, что в атмосфере Венеры регистрируются грозы. Молнии на Венере гораздо более часты, чем на Земле. Спускаемый на поверхность космический аппарат регистрировал несколько десятков электрических разрядов (молний) в секунду. Но это не обычные молнии, а электрические разряды, которые сопровождают вулканические извержения.

Рис. 28. Семь круглых холмов диаметром около 25 км и высотой немного меньше километра, расположенные в точке 30° ю. ш., 11,8° в. д. на равнине вблизи области Альфа, были определены как очень толстые и медленно растекающиеся лавовые потоки. Подобные образования известны и на Земле. Снимок NASA

Юпитер является самой тяжелой планетой нашей Солнечной системы. Он в 318 раз тяжелее Земли. Ему не хватает очень немного для того, чтобы по массе сравняться со звездой.

Рис. 40. Юпитер — крупнейшая планета Солнечной системы, по диаметру в 11,2 раза превышающая земной шар. На снимке, сделанном с расстояния 28 млн км, видны темные пояса и светлые зоны, охватывающие планету, Большое Красное Пятно (слева внизу) и два из шестнадцати спутников Юпитера: Ио (на фоне планеты) и Европа (справа). Снимок NASA. На врезке — Земля в том же масштабе

Недаром почти сто лет назад знаменитый Фламмарион, книга которого «Множественность миров» переиздавалась десятки раз, в своей «Популярной астрономии» писал: «Юпитер, по-видимому, еще формирующийся мир, который недавно — несколько тысяч веков тому назад — служил Солнцем в своей собственной системе». Фламмарион, конечно, ошибался. Если бы масса Юпитера была в десятки раз больше, то он действительно стал бы звездой. Как мы уже говорили, под действием сил притяжения в небесном теле, если эти силы достаточно велики, внутри тела создается очень высокая температура, что приводит к «запуску» ядерных реакций. Но с Юпитером это не случится никогда. Он является планетой, и только планетой. И светится Юпитер только потому, что он отражает (как и Луна) свет Солнца. Юпитер достаточно хорошо изучен астрономами. Многие сведения о нем можно получить даже с помощью любительских телескопов. Из-за того что Юпитер вращается очень быстро (один оборот вокруг своей оси он совершает за десять часов, тогда как Земля оборачивается за 24 часа), произошло сильное сжатие планеты. Оно значительно больше, чем сжатие Земли.

Видимая поверхность Юпитера (как и Солнца) — это газ. Поэтому на разных широтах он вращается с разной скоростью. В экваториальной зоне оборот совершается за 9 часов 50 минут, а в умеренных зонах — за 9 часов 56 минут. В телескопы Юпитер виден желтоватым. На этом фоне четко различаются сероватые полосы, они простираются вдоль параллелей, то есть параллельно экватору. Эти полосы — образования в атмосферном газе, поэтому они весьма изменчивы. Что касается твердой поверхности Юпитера, то мы ее в телескопы не видим (рисунок 40).

Особой достопримечательностью Юпитера является его Красное Пятно. Оно очень стабильно и представляет собой громадную овальную розоватую область, расположенную в Южном полушарии планеты. Оно простирается на 35 000 километров по долготе и на 14 000 километров по широте. Это Пятно было открыто в XVII веке. С тех пор оно остается на одном и том же месте. Меняется со временем только интенсивность его окраски. Причем эти изменения носят периодический характер. Наблюдения с помощью космических аппаратов «Пионер-11» и «Вояджер-1» показали, что Красное Пятно на Юпитере имеет вихревую природу. Другими словами, речь опять же идет об атмосфере Юпитера, а не о его твердой поверхности. Собственно, Красное Пятно представляет собой огромный вихрь в атмосфере Юпитера, который вращается вокруг своей оси с периодом в 6 земных суток. Это своего рода газовый волчок, юла. О таких, по сути, вихрях в земной атмосфере нам ежедневно сообщают синоптики. Это циклоны и антициклоны в зависимости от направления вращения. Вихрь на Юпитере является циклоном. Но он стоит на одном месте и не перемещается, как земные циклоны и антициклоны. Это обусловлено особенностями строения атмосферы Юпитера. Сейчас мы существенно меняем атмосферу на Земле, ее состав и динамический режим, и не исключено, что циклоны и антициклоны в атмосфере Земли застабилизируются. Если это случится, то в одних местах на Земле будет непрерывный ливень, а в других — жара без единой дождинки. Эту проблему мы рассмотрели в книгах «Озонные дыры — мифы и реальность», «Озонные дыры и гибель человечества?» и «Космос и погода».

Что же касается Юпитера, то там это явление (Красное Пятно) имеет естественную природу. Собственно, динамика атмосферы Юпитера характеризуется не только одним Красным Пятном. Оно просто самое выдающееся. Там имеются и другие вихревые образования, которые из-за их неподвижности воспринимаются как пятна. Вторым по размерам является Белое Пятно. Его диаметр весьма внушителен. Он составляет 16 000 километров.

Атмосфера любой планеты находится в электрическом поле. Именно атмосферное электрическое поле является причиной гроз на Земле. Оно меняется в зависимости от облачности и движений в атмосфере. При этом происходит изменение распределения электрических зарядов в атмосфере и на поверхности Земли. Разряды и представляют собой молнии. Молнии в атмосфере Юпитера имеют такую же физическую природу. Только там все более внушительно. Там не просто больше молний-разрядов, но они намного интенсивнее. Находящийся там человек был бы ошеломлен ослепительными вспышками гигантских молний в атмосфере Юпитера. Что же касается раскатов грома, порождаемых этими молниями, то они действительно являются оглушительными. Вынести такую громкость человек не в состоянии. Видимо, не случайно древние назвали бога-громовержца Юпитером. Они знали больше, чем мы думаем.

Что же представляет собой атмосфера Юпитера? Примерно две третьих ее (77 %) составляет водород и одну треть (23 %) — гелий. Это грубо. На самом деле в атмосферном газе Юпитера содержатся незначительные по количеству примеси аммиака и метана.

Юпитер, как и Земля, имеет свое собственное магнитное поле. Он образует магнитосферу, которая оказывает влияние на движение заряженных частиц. То же самое характерно для Земли. Но магнитное поле Юпитера в 50 раз сильнее магнитного поля Земли. Направлено оно противоположно магнитному полю Земли. Мы уже описывали магнитосферу Земли и убедились в том, что магнитные полюса не совпадают с географическими. То же самое характерно и для Юпитера. Его магнитные полюса смещены относительно географических на 11°. Другими словами, ось магнитного поля Юпитера наклонена под углом в 11° к оси его вращения.

Магнитное поле Земли простирается со стороны Солнца примерно на десять земных радиусов. Магнитное поле Юпитера, будучи более интенсивным, простирается с дневной (солнечной) стороны на 90 радиусов Юпитера. Это составляет 6 миллионов километров.

Везде в космосе, где имеется магнитное поле, оно захватывает заряженные частицы и исправляет их движение. Такие магнитные ловушки образуют и магнитосферы Земли и Юпитера. Чем сильнее магнитное поле, тем мощнее ловушка. Поэтому вокруг Юпитера имеются области (пояса), которые заполнены заряженными частицами. У Земли также имеются подобные радиационные пояса, но они в 40 000 раз слабее по интенсивности. Эти пояса обнаруживаются исследователями заряженных частиц, но и измерениями электромагнитных волн, которые эти частицы излучают. Это очень удобно, поскольку электромагнитную волну можно измерить, зафиксировать далеко от места ее излучения и для этого не надо отправлять измерительную аппаратуру на Юпитер. С заряженными частицами в магнитосфере Земли связаны северные сияния. Ученые их называют полярными сияниями, поскольку они одинаково часто наблюдаются в полярных широтах как Северного, так и Южного полушария. В атмосфере Юпитера (в высоких широтах обоих полушарий) также имеют место полярные сияния. Они очень интенсивные. Это позволило исследователям наблюдать их даже с Земли.

Все эти процессы изменяются во времени, они протекают в ритме Солнца, поскольку источником заряженных частиц является именно Солнце. Само же Солнце, его активность, его кипение и выброс заряженных частиц меняются во времени. Эти изменения не строго периодические, а циклические. Продолжительность циклов составляет от 11 до 1800 лет.

Внутри Юпитер состоит из водорода и гелия. Полагают, что соотношение у них такое же, как и у Солнца: 20 % гелия и около 80 % водорода. Если это так, то в центре Юпитера давление достигает 5 миллионов Мпа. Температура там достигает 20 000 °C. Самый наружный слой Юпитера толщиной в 0,02 радиуса планеты, состоит полностью из водорода и гелия. Под этим слоем находится очень толстый слой жидкого молекулярного водорода. Это своего рода водородный океан, глубина которого достигает 0,22 радиуса Юпитера. Напомним, что экваториальный радиус Юпитера равен 71 400 метрам. Твердая поверхность Юпитера находится только под этим океаном. Она составляет его дно. Но это дно очень своеобразное. Оно образовано водородом в твердой фазе — металлическим водородом. Толщина этого твердого дна меньше, чем глубина океана. Она составляет 0,16 радиуса Юпитера. Но дно своеобразно не только этим. Оно очень вязкое, поскольку нет резкого перехода от жидкого водорода к твердому (металлическому). Молекулярный водород переходит в твердую (металлическую) фазу под большим давлением. Уже на глубине около 10 000 километров давление достигает 250 тысяч Мпа. При таком давлении молекулярный водород переходит в одновалентный металлический водород. В этом металле протоны и электроны существуют раздельно. Металлический водород по своим свойствам очень напоминает обычный жидкий металл с высокой проводимостью. Но поскольку планета быстро вращается, то в этом проводящем металле возникают кольцевые электрические токи большой интенсивности. Любой электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Поэтому и эти интенсивные кольцевые электрические токи создают мощное магнитное поле.

Ядро Юпитера является железосиликатным. Его радиус составляет 0,15 радиуса Юпитера. Ученые допускают, что ядро Юпитера покрыто сплошной коркой льда или даже обычным жидким океаном, масса которого в 30 раз больше массы Земли.

Юпитер получает от Солнца в 27 раз меньше тепла, чем Земля. Это и понятно — он находится значительно дальше от Солнца, чем Земля. Но зато он согревается своим собственным теплом, которое идет из его недр.

Можно сказать, что Юпитер является чем-то средним между карликовой звездой и планетами земного типа. Поэтому он очень своеобразный, мало похожий на другие планеты. Снаружи планеты имеется быстроменяющаяся оболочка из облаков, которые окрашены. Эта окраска создается небольшими примесями каких-то веществ, возможно фосфина РН3. Под этой оболочкой скрывается огромный океан из жидкого водорода. Глубина этого океана достигает многих тысяч километров. Под этим водородным океаном находится дно из металлического водорода. Под этим дном находится твердое ядро планеты. И все это в полной темноте, которая наступает уже на глубине 200–300 километров, то есть в его атмосфере.

Сатурн стоит на втором месте после Юпитера по величине своей массы. Но он очень экзотический. Так, если бы поместили Сатурн в миску с водой, то он не утонул бы. Он легче воды, что очень удивляет.

Наибольшая достопримечательность Сатурна — это его знаменитые кольца (рис. 41). Размеры его огромны, но он все же меньше Юпитера. Сатурн тяжелее Земли в 95 раз. Сжатие его больше, чем у Юпитера. Сутки на Юпитере равны 10,5 часа. Атмосферный газ Сатурна, как и Юпитера, вращается на разных широтах с разной скоростью. Сатурн имеет 17 спутников. Долгое время считалось, что кольцо (а точнее, кольца) имеются только у Сатурна. Но не так давно было установлено, что кольца имеются и у других планет-гигантов

Солнечной системы — Юпитера, Урана и Нептуна. Просто у Сатурна кольца более плотные, а значит и более яркие, и наблюдать их легче. Кольца не представляют собой что-то сплошное. Они состоят из мелких камней и пыли.

Рис. 41. Сатурн с расстояния 18 млн км. Темная полоса на планете — тень кольца. На снимке показаны внешнее кольцо А, среднее В и деление Кассини между ними; внутреннее кольцо С не видно. Снимок NASA

Так, автоматическая космическая станция «Вояджер» обнаружила два кольца вокруг Юпитера, находящиеся в экваториальной плоскости Юпитера. Радиус внешнего края большого кольца составляет 126 000 километров, а внутреннего края — 11 300 километров. Толщина кольца составляет всего 1 километр. У Юпитера было обнаружено и второе, внутреннее кольцо. Природа его такая же, что и внешнего кольца. Оно почти примыкает к внешним слоям атмосферы планеты. Кольца были обнаружены и у Нептуна и Урана.

Рис. 42. Подробные снимки показывают много тысяч отдельных колец. Снимок NASA

Поскольку кольца Сатурна более плотные, то они были обнаружены еще в XVII веке. Но после их открытия они рисовались чем-то сплошным, такой беговой дорожкой вокруг планеты. На самом деле покрытые льдом камни образуют не одно однородное кольцо, а великое множество узких и тонких колечек. Толщина же всех колец Сатурна не превышает 2 километров. Отдельные камни, из которых состоят кольца, в поперечнике не превышают 10 метров (рис. 42).

Измерения с применением спектрального анализа показали, что атмосфера Сатурна состоит из водорода, метана, ацетилена и этана. Присутствует в атмосфере Сатурна и гелий. Но измерять его трудно, поскольку его спектральные линии находятся за пределами видимой нам части спектра. Во всяком случае специалисты утверждают, что Сатурн на 90 % состоит из водорода и гелия.

Газовая атмосфера Сатурна составляет примерно 1000 километров по высоте. Под атмосферой расположен заливающий всю планету океан, который состоит из водорода и гелия. Чем глубже, тем температура выше. На глубине примерно в половину радиуса планеты (60 000 километров) температура повышается до 10 000 °C, а давление достигает 3 тысяч Мпа. Под этим глобальным океаном имеется дно из металлического водорода, как и у Юпитера. В этом проводящем слое создаются колоссальные электрические токи, которые, в свою очередь, создают интенсивное магнитное поле.

Магнитосфера Сатурна по напряженности значительно меньше, чем у Юпитера. На экваторе планеты напряженность магнитного поля примерно равна 15, 9 А. Размеры магнитосферы Сатурна таковы: со стороны Солнца она простирается на 35 радиусов Сатурна. Повторим, что у Земли с дневной стороны магнитосфера простирается до 10 радиусов Земли. Заряженные частицы, захваченные в магнитосфере Сатурна, излучают электромагнитные волны. Они регистрируются исследователями, и это позволяет получать информацию об условиях в магнитосфере Сатурна.

Сатурн также содержит ядро. Это расплавленное сили-катно-металлическое ядро, которое находится в условиях, где имеется огромное давление, а температура достигает 20 000 °C. Масса этого ядра в 9 раз превосходит массу Земли. Ядро это весьма крупное.

Что касается «дна» океана Сатурна, то оно начинается примерно на уровне 0,46 радиуса Сатурна и простирается до его ядра, радиус которого составляет 0,27 радиуса Сатурна. Именно в ядре находится источник тепла, которое согревает всю планету.

По многим свойствам планеты Юпитер и Сатурн похожи.

Эти две планеты специалисты считают гигантами-близнецами. Они находятся на окраине Солнечной системы. Обе планеты медленно обращаются вокруг Солнца.

Радиус Урана составляет 26 200 километров, что более чем в 4 раза превышает радиус Земли. Радиус Нептуна равен 24 300 километрам. Уран тяжелее Земли в 14, 6 раза, а Нептун — в 17,2 раза. Средние плотности планет очень близки. У Урана средняя плотность равна 1,71 г/см³, а у Нептуна — 1,72 г/см³.

Обе планеты относительно быстро вращаются вокруг своих осей. На Уране сутки равны около 10 часов, а на Нептуне они несколько длиннее. Но продолжительность года на обеих планетах различается существенно. Так, Уран завершает полный цикл вокруг Солнца за 84 земных года (это продолжительность года Урана), тогда как Нептун находится в пути вдвое дольше (165 земных лет). Нептун был открыт в 1846 году. С тех пор не прошло ни одного нептуновского года.

Уран практически лежит на боку, то есть его ось вращения находится почти в плоскости его орбиты. Специалисты не совсем понимают, почему Уран так специфично расположен в пространстве. Но нет худа без добра: мы с Земли имеем возможность рассматривать одновременно оба полушария планеты, то есть всю ее поверхность, включая и полярные шапки.

При наблюдении с Земли (в телескопы, конечно) на Уране просматриваются слабые сероватые полосы, которые вытянуты в направлении экватора. На полюсах видны круглые темно-серые пятна. Что-то подобное просматривается и на Нептуне. Но на его поверхности полосы гораздо слабее. Кроме того, они видны не везде (даже в очень сильные в смысле разрешения телескопы).

Этим далеким планетам достается очень мало солнечного тепла. Если пересчитать солнечную энергию, которую они получают, в температуру, то на Уране должно быть -220 °C, а на Нептуне -230 °C. На самом деле там теплее: -150 °C и — 170 °C соответственно. Ясно, что обе планеты дополучают тепло из своих собственных недр. А там очень горячо. Так, в центре Урана давление достигает 600 тысяч Мпа, а температура составляет 10–12 тысяч градусов. Недра Нептуна и того горячее, там температура достигает 12–14 тысяч градусов.

Половину атмосферного газа на обеих планетах составляет молекулярный водород. Примерно пятую часть составляет метан. Не менее 5 % занимает аммиак. Кроме них в атмосфере обеих планет имеются гелий, этан, ацетилен и, видимо, водяной пар.

Внутреннее строение Урана и Нептуна отличается от такового у Юпитера. Это и понятно. Обе эти планеты примерно в 20 раз легче Юпитера. Недра Урана и Нептуна только на 20 % состоят из гелия и водорода. Остальные 80 % приходятся на более тяжелые элементы. Они входят главным образом в железосиликаты.

В сущности, Уран и Нептун являются промежуточными телами между «полузвездами» Юпитером и Сатурном и планетами земного типа.

Выше мы рассмотрели падение метеоритов на Землю. Но это были метеориты, состоящие из неорганического вещества. Истинную же сенсацию вызвали небесные тела, падающие на Землю, которые богаты углеводородными составляющими. Это органика. Следовательно, жизнь во Вселенной реальна.

Все началось примерно 200 лет назад. Происшедшее описано так: «Примерно в 5 час. 30 мин. дня 15 марта 1806 г. человек по имени Ребуль и его сын Мезель, рабочие местного землевладельца, работали в поле неподалеку от деревни Валанс, на юге Франции. Они вдруг услышали как бы пушечный выстрел. Наполеоновские войска находились далеко на востоке, так как битва при Аустерлице произошла всего три месяца назад. Кроме того, казалось, что звук долетает с неба и сопровождается каким-то страшным грохотом. За ним, в свою очередь, следовал звук, который, как говорили мужчины впоследствии, был похож на скрип вращающегося ворота у колодца, когда его отпустили, позволив ведру устремиться вниз.

В следующий момент они увидели какой-то предмет, летящий по небу к ним. Он врезался в землю в пятнадцати шагах от Ребуля, который осторожно приблизился к нему и увидел кусок черного вещества размером с детскую голову, который раскололся на три обломка.

В то же время на расстоянии нескольких километров от того места с другими людьми в поле произошло подобное событие. Горожанам, приехавшим из соседнего города Алэ для исследования случившегося, эти люди сказали, что увидели темный предмет, который вылетел из облаков и упал рядом с ними, разорвавшись на куски и вырыв неглубокую яму».

Ребуля и его сына уговорили расстаться с одним из трех обломков. Второй осколок был взят из другой группы обломков. Обломками, прилетевшими из космоса, занялись специалисты. Стало ясно, что на Землю упал особый метеорит, который был назван Алэ.

Серьезные исследования метеорита были проведены только спустя 28 лет. Их провел знаменитый шведский химик Якоб Берцелиус. Ученый усомнился, что к нему попал метеорит — он был слишком рыхлым и таял в воде. До этого момента были известны три типа метеоритов: железные (с примесью никеля), каменные и железные с каменными включениями, подобно кексу с изюмом. Ученый провел химический анализ небесного тела и установил, что оно богато углеродными составляющими. По внешнему виду создавалось впечатление, что небесное вещество содержит перегной, что-то вроде смеси разложившихся растительных и животных веществ, которыми богата почва. Ясно, что вставал вопрос о присутствии живых организмов на внеземных телах.

Так было зафиксировано впервые падение на Землю ме-теорита — углистого хондрита. Такое падение происходит очень редко. Но, тем не менее, прошло еще 130 лет, прежде чем специалисты определились с небесным телом. Точнее, не определились, а разошлись в своих определениях. Еще первый исследователь углистого хондрита Берцелиус не допускал мысли, что попавшее к нему небесное тело свидетельствует о присутствии живых организмов в космосе. Он доказывал, что хотя углеродные соединения в метеорите очень сходные с соединениями почвы, это не является доказательством присутствия организмов в первоначальном источнике» (это слова самого ученого). Исследователь считал, что камень, оторвавшийся от родительского тела, должен был превратиться в «землю» с помощью какого-то неизвестного процесса.

Но загадочные» камни» с неба продолжали падать. Так, через четыре года после вердикта ученого упал еще один метеорит — углистый хондрит, как будто специально, чтобы опровергнуть мнение знаменитости. Падение зафиксировали в Южной Африке, в районе гор Колд-Бокквельд. Еще через какое-то время в 1857 году был найден еще один (третий) небесный объект в Кабе, около венгерского города Дебрецен. Последними двумя образцами занялся ученик Берцелиуса Фридрих Велер. Он работал в Германии, в городе Геттинген и был достойным учеником своего учителя. Ведь он был первым, кто синтезировал в лаборатории органическое соединение — мочевину. Велер из предоставленного ему метеорита выделил маслянистое вещество «с сильным битуминозным запахом». Ученый доказал, что метеорит содержит органическое вещество. Он писал: «Если опираться на современный уровень знаний, то надо признать, что такие вещества могут образовываться только живыми организмами».

Вскоре, 14 мая 1864 года произошло новое явление космического гостя. Его наблюдали крестьяне на юге Франции. «По небу пронеслось огненное тело величиной с полную луну, но ярче солнца. Оно было слегка вытянутой формы, как слеза, и пронеслось по небу с шумом железнодорожного экспресса, прерываемым раскатами грома. Во всей Аквитании было видно, как огненный шар раскололся на куски, которые быстро потемнели. За ним тянулся широкий светящийся след, переходящий в белый дым, который медленно рассеивался. Когда рассвело, то обнаружились многочисленные осколки метеоритного дождя, выпавшего в районе деревни Оргейль. Ученые, приехавшие из соседнего города Монтобан, собрали двадцать кусков, некоторые размером с голову, но большинство были меньше кулака. Они обнаружили, что образцы можно резать ножом и ими можно было писать, как карандашом». Так описал эти события Салливан.

Ученые тут же исследовали небесное вещество. Оказалось, что частицы вещества были скреплены друг с другом «солью», которая растворялась в воде. Поэтому в воде такой космический комок практически рассыпался, так как цементирующий его раствор водой уничтожался. Оказалось, что углерод, водород и кислород, которые находились в этом веществе, были очень похожи на эти же вещества, которые имеются в торфе или буром угле. Поэтому ученый Клец, который проводил эти анализы, пришел к выводу, что эти космические вещества «могут указывать на существование организованной материи на небесных телах». Другими словами, исследователь сделал вывод о том, что и на других космических телах имеется жизнь.

Но прошло около ста лет, а решение проблемы так и не продвинулось. К 1964 году было зафиксировано более чем 1500 метеоритов. Только 20 из них имели указанные выше свойства. Когда падают метеориты, то они рассыпаются на множество кусков. Так, метеорит, упавший в Польше в 1868 году (в районе Пуастука), рассыпался на сто тысяч каменных обломков. После Сихотэ-Алиньского метеорита было собрано 37 тонн железа. Он упал 12 февраля 1947 года и осыпал железным дождем огромную площадь.

Большинство метеоритов являются каменными (92 %). Но наиболее заметны и привлекательны железные метеориты (рис. 43). Поэтому их чаще находят, хотя они составляют всего 6 % от общего числа метеоритов. Примерно 2 % метеоритов состоят как из железа, так и из камня. Эти промежуточные метеориты называют «железокаменными». Каменные метеориты менее стойкие и при падении сильно дробятся. Поэтому хотя железных метеоритов намного меньше по количеству, но по их общей массе они преобладают.

Рис. 43. Полированный разрез железного метеорита. Видны видманштеттеновы фигуры. Метеорит Роутон из Отдела естественной истории Британского музея.

Для рассматриваемой нами проблемы жизни во Вселенной представляют интерес те метеориты, которые богаты углеродом. Для них характерна рыхлая структура. Одно из последних падений такого метеорита, которое наблюдалось 9 сентября 1961 года, описано так: «Был субботний вечер, и открытые кинотеатры были переполнены народом. Вдруг кадры исчезли с экрана из-за ослепительного света, как будто из-за горизонта вновь поднялось солнце. Те, кто в этот момент посмотрел вверх, увидели огненный шар, летящий прямо над головами». Этот метеорит был действительно огромным. Его вес был не менее нескольких тонн. Но ему не повезло. Вскоре в этих местах прошел ливень, вызванный ураганом, и осколки метеорита растворились. Удалось собрать не более 300 граммов небесного вещества. Но этому веществу не было цены. Оно очень сильно напоминало земную почву и наводило на мысль о том, что жизнь во Вселенной бесконечна и мы не одни.

Эти метеориты называют углистыми хондритами. Углистыми потому, что они содержат углерод. Хондритами потому, что содержат маленькие шарики, которые называются хондрами (рис. 44). Собственно, эти шарики-хондры содержат 14 из каждых 15 каменных метеоритов. В земных горных породах не обнаружено ничего похожего на такие шарики из железо-магниевых силикатов.

Важно понять, как образовались эти шарики-хондры и как они связаны с метеоритами. Очень информативным оказалось строение метеоритов. Их структура поразительно разнообразна и красива. Иногда метеорит одного типа полностью вделан в метеорит совершенно другого типа. Более того, нередки случаи, когда вещество внутри одного метеоритного образца представляет, пять «поколений»

Рис. 44. Хондрит (каменный метеорит) в разрезе. Метеорит Беддгелерт из Отдела естественной истории Британского музея

метеоритов. Одни разрушались, и их осколки входили в состав вновь образующихся метеоритов.

Что же касается шариков-хондров, то они обладают очень интересными свойствами. Например, они настолько равномерно распределены внутри некоторых образцов, что это поражает воображение. Чем это обусловлено, мы так и не знаем. Предлагались различные объяснения. Например, было высказано предположение, что эти шарики — застывшие капельки когда-то расплавленной породы. Но при вулканических извержениях на Земле никаких шариков не образуется. Можно, конечно, предположить, что на других небесных телах все происходит по-иному и какая-то расплавленная порода образует шарики, располагающиеся в определенном порядке. Полагают также, что шарики образовались внутри горной породы при столкновении метеоритов с поверхностью Земли. Но и это только гипотеза. Соблазнительно было предположить, что шарики-хондры представляют собой застывшие капли вещества, которое испарилось в результате взрыва при столкновении. Это испарение могло гипотетически превратиться в капельки вещества. Так мог образоваться горячий дождь. Это вещество могло сконденсироваться из газов, которые были выброшены из Солнца в период его образования. Такие выбросы могли быть возможными из-за быстрого вращения Солнца. Поэтому не исключено, что метеориты несут в себе информацию о первых мгновениях Солнечной системы.

Если хондры считать свидетельством наличия жизни во Вселенной, то надо, чтобы родительское тело имело достаточные размеры. Другими словами, метеориты с хондрами должны происходить от небесного тела, которое не меньше Луны. Но этого недостаточно. В метеоритах были обнаружены алмазы. Опыты на Земле подтвердили, что превращение углерода в алмаз происходит только при очень высоком давлении. Значит, на родительском теле должна была существовать первоначальная газовая оболочка, которая могла бы обеспечить такое высокое давление. Было высказано и другое мнение, что алмазы образовались из углерода при ударе метеоритов о поверхность Земли. Исключить такой процесс нельзя. Некоторые специалисты полагают, что родительское тело не обязательно было большим. Если небесное тело большое, то метеоритные образцы не смогли бы удержать газы, которые образуются внутри них в результате радиоактивного распада в течение последних 4 миллиардов лет. Полагают, что метеориты накапливали газы со времени молодости Солнечной системы. А это означает, что родительское небесное тело охлаждалось быстро. Пока метеориты были горячими, в них не могли накапливаться газы. Если же тела охлаждались давно, то они должны быть значительно меньше Луны. Мнений много. Некоторые специалисты полагают, что метеориты образовались вследствие крушения одной или нескольких планет. Но и это только гипотеза. Гипотез много, а проблема остается нерешенной. Но она решается. Так, с 1959 года начали появляться обнадеживающие результаты. Ученые исследовали кусок углистого хондрита и сопоставили с результатами опытов с «первородными» газами. Результаты работы ученые изложили в докладе «Внеземная жизнь. Некоторые органические составляющие метеоритов и их значение для возможной биологической эволюции вне Земли». К своим коллегам исследователи обратились со словами: «Сам факт, что проблему внеземной жизни сочли достаточно серьезной для включения ее в повестку дня, в достаточной степени свидетельствует о том, что интерес людей к возможности существования жизни на небесных телах, которые они видят над собой, еще жив, как было и в те времена, когда люди впервые посмотрели на эти тела и стали размышлять о них». О метеоритах авторы доклада сказали так: «Это дар небес, если можно так выразиться, который мы не должны упускать». Ученые не сомневались в том, что «в космическом пространстве кружатся вокруг Солнца довольно сложные соединения углерода».

В ходе экспериментов ученые из образцов метеоритов выпаривали летучие вещества. Затем эти вещества они исследовали с помощью прибора, позволяющего определить химический состав вещества. Такой прибор называется масс-спектрометром. Так ученые определяли относительные массы молекул вещества метеорита. Превращая молекулы в заряженные частицы-ионы и прилагая внешнее магнитное поле, исследователи смогли определить, сколько имеется в веществе молекул с разными массами. В этом и состоит суть метода масс-спектрометрии.

Из метеоритов выделяли различные вещества с помощью растворителей. Среди растворителей была води и четыреххлористый углерод. Затем эти выделенные вещества исследовались по поглощению ими инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. В результате в веществе были обнаружены металлы и метилены. По отношению количеств этих соединений было определено количество молекул, построенных из цепочек, в которые входят 15 или более атомов углерода. Исследовались как инфракрасные спектры экстракта четыреххлористого углерода, так и ультрафиолетовые спектры водных экстрактов. Изучались изменения этих спектров при разной кислотности. Результаты показали, что полученные характеристики являются типичными для цитодина, который является одним из четырех оснований — носителей «кода жизни» в молекуле ДНК. Нельзя было утверждать, что это вещество было цитодином. Но оно имело свойства, типичные для цитодина.

Принципиальным результатом было то, что в метеоритах имеется только ограниченное число сложных веществ, которые подобны цитодину. Загадкой для ученых было то, что в метеоритах отсутствовали другие важнейшие предбиологические соединения — аминокислоты.

В углистых метеоритах были обнаружены углеводороды, смесь которых была похожа по составу на парафин или нефть. При этом все соединения им отождествить не удалось.

Через некоторое время другие исследователи продвинулись значительно вперед в решении проблемы углистых метеоритов. Они исследовали кусочек метеорита с помощью методов, которые они применяли при изучении нефтяных продуктов. Из образца метеорита они выделяли углеводороды путем сухой перегонки. Затем их исследовали с помощью масс-спектрометра. При этом они установили, что некоторые углеводороды содержат цепочки из 29 атомов углерода. При этом они обнаруживали поразительное сходство с парафинами и другими углеводородами, которые присутствуют в живой материи. Их назвали «биологическими» углеводородами. Они преимущественно имеют цепочки из нечетного числа атомов углерода (цепочки из 21 атома, из 23 атомов и т. д.). Исследователи обнаружили, что набор парафинов в изучаемом ими метеорите напоминает те парафины, которые входят в состав масла и молодых осадочных пород, содержащих остатки живых организмов. Более того, они склонны утверждать, что одна составляющая вещества метеорита родственна холестерину, который содержится в крови. Ученые были абсолютно уверены в том, что метеорит свидетельствовал о жизни. Один из них сказал: «Мы уверены, что где бы ни возник этот метеорит, там было что-то живое».

Один из исследователей углистых хондритов Сислер писал следующее: «Я обнаружил или следы органической жизни, или микроорганизмы — или то, что кажется микроорганизмами, живыми или мертвыми, — почти во всем, что я исследовал». За этими словами был огромный, кропотливый труд. Ученый исследовал два образца метеорита Мюррей. Прежде всего он проводил стерилизацию поверхности метеоритов. Для этого он облучал метеориты интенсивным ультрафиолетовым излучением в течение 10–12 часов. Причем каждый образец облучался со всех сторон. Затем образец очищали от загрязнения, которое могло быть на его поверхности. Для этого образец погружали в перекись водорода. Но и это не все. После этого образец в течение некоторого времени держали над пламенем и опускали в стерилизующий раствор. Наконец, образец помещали в стерильную камеру.

К камере предъявлялись очень серьезные требования. Внутри камеры все, включая даже воздух, должно было быть абсолютно стерильным. В камере жили мыши. Это делалось для контроля опытов. Мыши были лишены микрофлоры и даже безвредных кишечных бактерий, которые живут в организме человека. Если же в камеру попадало какое-либо загрязнение, то оно сразу проявлялось в содержимом их кишечников. К стенкам каждой камеры (бака) были прикреплены резиновые перчатки. Это позволяло работать внутри камеры, не вступая в непосредственный контакт с ее стерильным содержимым.

Образцы метеорита ученый измельчал в ступке. Затем он вводил в организм нескольких мышей экстракт вещества из внутренних частей образца. На самих мышей это не действовало. Но когда это вещество было помещено в прозрачную жидкость, которая была богата питательными веществами, то эта жидкость иногда становилась мутной. Часто это происходило только через несколько месяцев. Поэтому ученый сделал вывод, что искры жизни, которые содержались в метеоритах, каким-то образом повреждаются и на их восстановление требуется много времени. Бактерии под микроскопом напоминали короткий штопор. Их не удавалось отождествить с каким-нибудь из видов земных бактерий, но ученый не сделал вывода, что они не похожи ни на что, на Земле.

Опыты показали, что метеоритные бактерии могут расти как в отсутствие кислорода, так и при его наличии. Так ведут себя и некоторые земные бактерии. Их называют анаэробами.

Надо отдать должное работам, которые провел с метеоритами еще в 1932 году Липман. Он работал в США, но был выходцем из России. Он занимал должность профессора физиологии растений в Калифорнийском университете в Беркли. Липман из распыленных обломков каменных метеоритов культивировал различные бактерии. Это были кокки, цепочки кокков, цепочки палочек и цепочки сосискообразных бактерий. Ученый признавал, что они напоминают земные бактерии. Но он не исключал того, что они могли быть занесены из космоса.

При полете метеорита через земную атмосферу повышается его температура. Многие считали, что она становится настолько высокой, что все живое в метеорите должно быть убито. Но на самом деле нагревается не весь метеорит, а только его тонкий наружный слой. Внутри он остается холодным. Так, когда в Колби, штат Висконсин, в летнюю жару упал каменный метеорит, то на его поверхности образовался иней.

На основании проведенных исследований Липман сделал вывод, что каменные метеориты «приносят вместе с собой откуда-то из космического пространства некоторое количество живых бактерий, возможно в спорах». Но с выводами Липмана согласились далеко не все. Как всегда громче всех критиковали ученого те, кто меньше всего в этом понимал.

Видимо, Сислер учел печальный опыт нападок на Липмана, хотя с тех пор и прошло более тридцати лет. Сислер поступал мудро. Он обезоруживал противников собственными сомнениями. Он выказывался в том плане, что нельзя исключить возможность загрязнения. Он также признавал, что необходимо провести большое число опытов, для того чтобы установить статистически, действительно ли организмы, имеющиеся внутри метеорита, являются результатом заражения. Но сам он верил в то, что метеориты содержали в себе жизнь.

Мы уже говорили о том, что метеориты исследовали специалисты по нефти. Оставался нерешенным вопрос, как образовались «минеральные масла». Еще в начале прошлого века была высказана мысль, что они могли образоваться каким-то путем под действием высокой температуры и давления. Полагалось, что на большой глубине, под землей это было реальным. Но как именно это произошло, оставалось неясным. Правда, в наше время считают, что нефть образовалась каким-то образом из осадочных пород, богатых остатками морских организмов.

Очень любопытно, что в вопросах происхождения нефти ученые дошли до полного абсурда. Так, директор Ботанического сада штата Миссури ботаник, член Национальной академии наук доказывал, что голубая дымка смоляных испарений, которые выделяют растения, и особенно хвойные деревья и полынь, поднимается достаточно высоко для того, чтобы там видоизменяться под действием солнечного ультрафиолетового излучения и затем вместе с дождем выпадать на землю. Так в отложениях в устьях рек должна бы скапливаться нефть. Это, конечно, смело, но нереально.

В Новой Зеландии ученые тщательно обследовали метеорит, который ранее упал в Мокойе. Они обнаружили в нем наличие пуринов. Это важно потому, что два пурина — аденин и гуанин — служат для переноса кода жизни. Ученые не обнаружили аминокислот, которые являются вездесущими веществами жизни. Это доказывало, что образец не был заражен на земле.

На основании проведенного анализа ученые пришли к выводу, что соединения, которые были обнаружены в метеорите Мокойя, или были продуктами разложения угасшей жизни или образовались небиологическим путем. Было высказано предположение, что ядро комет при столкновении с Землей могли обогащать земную поверхность на ранней стадии развития Земли различными химическими соединениями. Дело в том, что орбиты комет пересекают пояс астероидов, который заполнен веществом. Поэтому столкновение комет с этим веществом происходят часто. Так астероиды могут пополняться веществом из комет.

Ученые исследовали образцы четырех углистых хондритов и при этом во всех образцах обнаружили микроскопические частицы, которые были очень похожи на ископаемые водоросли. Но это не были в точности водоросли. Они не были, как говорят специалисты, идентичны водорослям. Еще в двух других образцах каменных метеоритов, которые исследовались для сравнения, таких частичек («организованной материи») обнаружено не было (рис, 45). Исследователи описали несколько типов «форм жизни», которые были ими обнаружены в образцах углистых метеоритов. Разница в этих объектах была в следующем. Объекты первого типа были маленькие и круглые. Стенки у них были двойные. Внутри этих стенок вещество окрашивалось так же, как и в некоторых видах клеток. Объекты второго вида были похожи на объекты, описанные выше, но некоторые из них были покрыты иголочками или имели какие-либо другие отростки. Объекты третьего типа были цилиндрическими. Объекты четвертого типа представляли собой шестиугольники с цилиндрическими выступами с трех сторон. Вначале был виден только один из выступов. Кстати, этот тип был более всего похож на живые бактерии.

Рис. 45. «Организованный элемент», наблюдавшийся Клаусом и Нэджи в метеорите Оргей («Nature», 192, 595).

В разных метеоритах эти типы «форм жизни» проявлялись по-разному. Так, в метеоритах Оргей и Ивуна эти формы встречались очень часто. В метеоритах Мюррей и Миген они встречались реже. Эти формы не напоминали никаких из известных частиц минералов. Более того, были обнаружены некоторые необычные примеси — хорошо известные формы земных бактерий и водорослей. Специалисты считают, что они имеют метеоритное происхождение. За исключением единственного экземпляра пятого типа все обнаруженные формы жизни были похожи на жгутиковых — панцирных и хризомонад. Первые из них являются растениями. Но они живут в воде. Ни одна из этих форм не живет в почве. Поэтому нельзя было опасаться, что эти формы жизни могли появиться в метеорите в результате загрязнения. Кроме того, метеориты упали на земную поверхность в разных местах. Метеорит Оргей — на юге Франции, а метеорит Ивуна — в безводном тропическом районе Центральной Африки. Слишком разные внешние условия, чтобы полагать, что оба метеорита были загрязнены формами жизни абсолютно одинаковыми. Это исключалось. Поэтому исследователи сделали вывод, что эта организованная материя является «возможными остатками организмов».

После этого и другие исследователи внимательно стали изучать выявленные в метеоритах формы жизни. Так, сотрудник Британского музея в Лондоне Роберт Росс исследовал осколки метеорита Оргейль, которые хранились в музее. Росс утверждал, что в этих осколках он обнаружил формы жизни первого типа, которые были описаны выше. Ученый также сообщил, что два элемента под микроскопом имели грибовидную форму. Кроме того, Росс обнаружил объекты, которые напоминали разрушенные оболочки спор. Это был очень весомый аргумент в пользу существования жизни на других небесных телах.

Этой проблемой занимались и другие ученые. Так, американец Фрэнк Стэплин исследовал метеорит Оргей методом пыльцевого анализа. Этот метод используется при изучении образцов осадочных пород, которые извлекают из земных недр. Зернышки ископаемой пыльцы несут в себе информацию о возрасте породы, а также о том климате, который был когда произошло осаждение. Стэплин обнаружил тельца, которые по размеру, строению, и сопротивлению действию кислот внешне напоминали некоторые одноклеточные водоросли. Здесь пересекаются интересы тех, кто ищет жизнь во Вселенной, с интересами исследователей нефтяных месторождений. Именно последние очень дотошно исследовали зернышки пыльцы, решая проблему происхождения нефти и места нахождения нефтяных место-рождений. Они хорошо изучили зернышки пыльцы тех осаждений, которые имеют возраст менее 600 миллионов лет. Те же формы жизни, которые Стэплин обнаружил в метеоритах, отличались от ранее известных форм жизни. Поэтому исследователь выделил два совершенно новых рода растений. Кстати, и советский ученый Б В. Тимофеев, работавший в Ленинграде над проблемой разведки нефтяных месторождений, обнаружил ископаемую пыльцу этого рода. Более того, Тимофеев исследовал углистый хондрит, который упал в районе Одессы в 1889 году. Это был углистый хондрит. Методика исследования заключалась в следующем. Образец метеорита помещали в центрифугу, которая позволяла разделить вещество метеорита по весу. Затем анализировались отдельно разные по весу фракции. При этом в более легкой фракции метеоритного вещества (углистого хондрита) были обнаружены круглые объекты, которые очень были похожи на самую древнюю из известных форм водорослей Profosphaeridae. Конечно, они не были одной из форм земных водорослей.

Жизнь возникла на определенном этапе эволюции Вселенной. Она не могла возникнуть ни раньше и ни позже. Не возникнуть вообще она также не могла. Эволюция Вселенной определялась, в частности, химической эволюцией, то есть преобразованием химических элементов. Причем это преобразование было не случайным, а весьма определенным, прогрессивным.

Прогрессивность эта состоит в том, что в результате эволюции образовывались все более сложные элементы: вначале были только элементарные частицы (протоны, нейтроны, электроны и др.), затем начали образовываться ядра химических элементов (прежде всего легких; так, протон — это уже готовое ядро водорода); затем ядра объединялись со свободными электронами и образовывали нейтральные атомы. И только после этого в определенных условиях атомы объединились в молекулы. Мы уже говорили, что вначале на определенном этапе после Большого Взрыва образовались только легкие химические элементы. Только потом по истечении весьма продолжительного периода межзвездная среда стала «засоряться» тяжелыми химическими элементами. Они образовались как шлаки при термоядерном выгорании легких химических элементов внутри звезд. При взрывах Сверхновых эти шлаки (тяжелые химические элементы) звезды стали сбрасывать с себя как ненужную шубу. Звезды второго поколения, которые образовались (и продолжают рождаться) из межзвездной среды, уже засоренной тяжелыми элементами, имеют другой химический состав, более разнообразный. Планеты этих звезд образовались практически в едином процессе образования своих звезд, и их химический состав также определяется составом межзвездной среды, из которой они образовались.

Химическая эволюция шла не только по пути усложнения систем (от элементарных частиц к молекулам), что само по себе прогрессивно, так как более сложные образования предоставляют большие возможности при дальнейшем построении Мира. Прогрессивность химической эволюции состояла и в том, что на каждом новом этапе образовывались системы, внутри которых составляющие их частицы удерживались вместе все меньшими силами. Так, элементарные частицы (протоны и нейтроны) удерживаются внутри ядра самыми сильными из всех известных нам сил — ядерными силами. Поэтому при расщеплении ядра и происходит выделение огромного количества внутренней энергии (термоядерной). Вызвать термоядерную реакцию очень непросто, необходима огромная энергия, чтобы ядро расщепить. Другими словами, ядра — очень устойчивые системы (если не считать ядра некоторых тяжелых элементов — но это особый вопрос). Из-за высокой устойчивости, стабильности ядер они являются неизменными, консервативными, трудно поддающимися изменениям. Поэтому они — плохой строительный материал для дальнейшего творения Мира. Совсем другое дело атомы, образованные из этих ядер. Они цементируются как единые системы, имеющие свои определенные свойства, свое лицо, значительно меньшими, нежели ядерные, силами. Разорвать атом на электрон и ядро значительно легче, чем разорвать (расщепить) ядро. Поэтому атомы более мобильны. Они без большого труда могут превращаться в положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны. Возможен также процесс соединения нейтрального атома и свободного электрона. Его называют прилипанием. При этом образуется отрицательно заряженный ион. Таким образом, при переходе от ядер к атомам происходит, с одной стороны, усложнение системы (атомы более сложны, чем ядра, входящие в их состав), а с другой — новые системы удерживаются как единое целое значительно меньшими силами. Дальнейший этап эволюции — это преобразование атомов в молекулы. Здесь налицо как усложнение системы (строительных кирпичей), так и уменьшение сил, необходимых для удержания частиц, составляющих молекулы (то есть атомов), вместе.

Таким образом, химическая эволюция во Вселенной происходила с соблюдением, если можно так сказать, трех принципов: 1) сложность структур постепенно увеличивалась, 2) энергия, которая обеспечивала целостность этих структур (систем), постепенно уменьшалась и 3) число комбинаций из этих структур или, другими словами, число типов также постепенно увеличивалось.

Продолжая цепь элементарные частицы — ядра — атомы — молекулы, мы должны включить в нее очередное звено — огромные молекулы (макромолекулы) живого вещества. На это звено распространяются те же главные принципы, что и на всю предшествующую химическую эволюцию: система (структура) усложнилась, причем значительно; энергия связи, удерживающая обычные молекулы, или, как их называют, молекулы-мономеры, в единой структуре — макромолекуле, уменьшилась, поскольку новые связи являются невалентными, а возможности образованных макромолекул стали неизмеримо больше. Эти возможности стали большими потому, что макромолекулы могут очень легко перестраиваться, так как они цементируются не очень большими силами. В то же время этих сил достаточно, чтобы макромолекулы не разваливались самопроизвольно. Именно этой мобильностью макромолекул определяются все важнейшие процессы жизнедеятельности и размножения клеток.

Любопытно, что к химической эволюции применяется та же терминология, что и к эволюции живого вещества. Ее рассматривают как процесс, «который осуществляется в результате естественного отбора наиболее устойчивых к дальнейшему объединению частиц в изменяющихся внешних условиях». Поэтому химическая эволюция является процессом прогрессивным.

Весь процесс эволюции, образования все более сложных структур со все большими возможностями происходит не всегда монотонно. Анализ показывает, что постепенное усложнение вещества во Вселенной происходит в медленно меняющихся процессах, тогда как «фиксация» вновь образовавшегося вещества, которое должно служить стройматериалом будущего развития, эволюции, происходит только при особых условиях, которые напоминают закаливание, то есть только тогда, когда внешние условия изменяются быстро, резко. Специалисты этот этап эволюции так и называют — «закалкой» состава. Это можно представить себе в виде непрерывной поточной технологической линии, на которой происходит непрерывное преобразование вещества от самой простой структуры до самой сложной. Но в определенных местах этой линии поставлены устройства закаливания, резко меняющие внешние условия. То вещество, которое оказалось в данном месте, будет зафиксировано, то есть далее не будет превращаться в более сложную структуру, а останется самим собой.

Так мы подошли к очень важному выводу, результату, может быть самому главному не только в проблеме поиска и эволюции внеземных цивилизаций, аив проблеме понимания всего мироздания. Он состоит в том, что биологическая эволюция — это только определенное, но необходимое, обязательное звено общей прогрессивной эволюции во Вселенной. Это значит, что прогрессивная эволюция на Земле это только песчинка в общей прогрессивной эволюции во Вселенной, которая началась не с появлением жизни, а значительно раньше, с момента Большого Взрыва. Даже когда биологическая эволюция прекратится, прогрессивная эволюция в масштабах всей Вселенной будет продолжаться, подчиняясь единому, несомненно существующему закону. Поэтому можно не сомневаться в том, что элементарные частицы, из которых состоят ядра, а также молекулы несут на себе печать всего предшествующего развития Вселенной, информацию о том, как они образовались и «закалились». Более того, даже мы с вами несем в себе воспоминания, историю не только эволюции биологической, но и всей прогрессивной эволюции вещества в расширяющейся Вселенной от момента Большого Взрыва! В это трудно верится, но это так. Подчеркнем еще раз, что биологическая эволюция — это только этап общей прогрессивной эволюции Вселенной.

Может ли при этом идти речь об уникальности жизни на Земле, об особых маловероятных обстоятельствах ее возникновения? Конечно, нет. Об этом говорят не только закономерности прогрессивной эволюции во Вселенной, описанные выше, но и обнаружение в космосе (в межзвездных облаках, метеоритах) сложных органических молекул. Эти органические молекулы несут в себе информацию об эволюции межзвездных облаков или оболочек холодных звезд, где они образовались в результате прогрессивной химической эволюции.

Роль этих сложных органических молекул можно понять исходя из схемы возникновения, образования жизни. На первом этапе эволюции жизни должны присутствовать начальные, исходные, или, как говорят специалисты, стартовые, соединения. Это СН4, Н2О, NН3, СО и др. Затем из них образуются биологические простые молекулы (мономеры). Это аминокислоты, азотистые основания и др. Затем из мономеров образуются сложные биологические молекулы — полимеры. Это нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки. Нуклеиновые кислоты состоят из нуклеотидов, а они, в свою очередь, состоят из фосфата, азотистых оснований и сахара. Белки состоят из 28 веществ, а именно: двадцати аминокислот, пяти оснований, двух углеводов и одного фосфата.

Какие звенья из этой схемы обнаружены в космосе? Впервые биологические молекулы космического происхождения были обнаружены в Мерчисонском метеорите, который упал в 1969 году в Австралии. Это были белковые аминокислоты (всего шесть). Одновременно в том же метеорите содержались и другие 12 аминокислот, которые не встречаются в белках. Это доказывает, что все аминокислоты, обнаруженные в метеорите, имеют космическое происхождение. Собственно, возможность их космического происхождения доказывается даже лабораторными экспериментами. Когда на смесь, состоящую из аммиака, метана и паров воды, воздействовали ультрафиолетовым излучением, потоком энергичных электронов или же сильно увеличивали ее температуру, то в ней образовывались аминокислоты и углеводороды и одно из азотистых оснований нуклеиновых кислот — аденин.

В атмосферах холодных звезд, комет и межзвездных облаках нейтрального водорода были обнаружены простейшие двухатомные радикалы и в еще больших количествах (в атмосферах холодных звезд) многоатомные молекулы (HCN, С3N, НС3N, СН4, NН3 и др.). Было доказано экспериментально, что такие соединения могут образовываться в результате химических реакций в протопланетной околосолнечной туманности. В составе кометы Когоутека (1973 год) были обнаружены молекулы синильной кислоты и метилциана. В облаках межзвездного газа также были обнаружены сложные органические молекулы, содержащие до 11 атомов. Они обнаружены и за пределами нашей Галактики.

Особый интерес представляют метеориты, которые называют углистыми хондритами. Хотя их по массе и немного (всего около 5 %), но они важны своим происхождением: их состав ближе всего к тому первичному веществу, из которого образовались планеты земной группы. Другими словами, они — в определенной мере ключ к пониманию образования жизни на Земле и происхождения органических ископаемых.

Исследования показали, что в углистых хондритах имеются следующие органические соединения: алифатические и ароматические углеводороды, гетероциклические азотистые основания (пурины, пиримидины, порфирины и др.), сахара и большое разнообразие аминокислот. Более 90 % органики составляет похожий на сажу ароматический полимер. При выделении органических веществ из метеоритов очень важно доказать, что они не привнесены с Земли. Так, у описанного выше метеорита Мерчисон в 1971 году были выделены 18 аминокислот, больше половины которых практически никогда не встречались в земных условиях. Это доказывало их «небесное» происхождение. Можно, конечно, предположить, что метеориты были засорены органическими соединениями в космосе. Исследования процессов в околосолнечной протопланетной туманности при ее остывании показали, что там образуется большое количество многоатомных углеводородов и других органических соединений таких же, как и в метеоритах. Таким образом, было доказано, что органические вещества в углистых хондритах имеют не биологическое происхождение, а возникли в результате химического синтеза в допланетной околосолнечной туманности.

Был изучен молекулярный состав межзвездной среды. Это делается на основании спектрального анализа излучения. Удалось исследовать по межзвездным линиям поглощения соединения СН, CН+. Заатмосферные измерения позволили проводить анализ линий поглощения и в инфракрасном, и в ультрафиолетовом участках спектра.

И. С. Шкловский теоретически показал, что свободные радикалы должны излучать в радиодиапазоне. В частности, длина волны радиоизлучения ОН равна 18 сантиметрам. В 1963 году эти выводы были подтверждены: на фоне непрерывного спектра ярчайшего космического радиоисточника Кассиопея А были обнаружены в поглощении радиолинии ОН, находящегося в межзвездной среде. Впоследствии были обнаружены не только линии поглощения ОН, но и такие же линии излучения ОН. Это излучение оказалось очень интенсивным и имело некоторые другие весьма экзотические свойства (переменность интенсивности излучения во времени, поляризация). Некоторое время считалось, что оно представляет собой радиосигналы внеземной цивилизации. Но впоследствии все эти свойства удалось объяснить естественными причинами.

Интенсивность излучения ОН очень велика потому, что эти молекулы находятся в сильно неравновесном, перевозбужденном состоянии. В таких условиях они способны излучать когерентно, то есть в фазе. При этом происходит усиление радиоизлучения. Такой эффект на радиоволнах был изучен в лабораторных условиях. Установки, позволяющие получать такое когерентное излучение в лабораторных условиях, называются мазерами (в отличие от лазеров, которые дают излучение в оптическом диапазоне). Значит, межзвездные молекулы ОН являются естественными мазерами. Они функционируют в условиях, связанных с самой ранней стадией эволюции звезд и планет. Их изучение может дать информацию о процессах на этапе рождения звезд и планет. Исследование излучения в радиодиапазоне на строго определенных длинах волн (другими словами, изучение радиолиний) позволило открыть многие органические молекулы в межзвездной среде. Среди них формальдегид (Н2СО), углеводороды, спирты, кислоты (синильная, изо-циановая, карбоновая), амиды кислот, амины, нитриты, простой и сложный эфиры. Были обнаружены молекулы, состоящие из 11 атомов, имеющие массу в 123 атомных единиц массы. Это HC9N (цианоктатетраин). Молекулярные облака нельзя исследовать с помощью видимого света, так как содержащаяся в них пыль поглощает свет и поэтому они воспринимаются как «черные» облака. Только радиоизлучение молекул приносит нам информацию о них. Водород в этих облаках находится в молекулярном состоянии, поэтому мы не регистрируем от них радиолиний с длиной волны 21 сантиметр (от атомарного водорода). Излучение радиолиний молекул межзвездного газа дает информацию не только о наличии молекул, но и о многом другом — кинетической температуре, плотности молекул, характере турбулентных движений. Можно даже определить напряженность магнитного поля в молекулярных черных облаках. Черные (молекулярные) облака являются самыми массивными в нашей Галактике. Плотность молекул увеличивается по направлению к его центру. Сложные молекулы локализуются в центре облака. Отсюда исходит радиоизлучение, возбуждаемое молекулами ОН и Н2О и имеющее мазерный характер.

Масса органических молекул в облаках может составлять в нашей Галактике порядка десяти масс Солнца. Масса органических соединений планет, вероятно, еще больше.

Таким образом, в последнее время была установлена широкая распространенность органических соединений в нашей Галактике, которые являются необходимым условием возникновения жизни. Ведь из смеси NH3, Н2, Н2О и СН4 при соответствующих условиях (наличии источников энергии) могут образовываться аминокислоты. Это происходит в молекулярных черных облаках. Так, в Стрельце В2 был открыт метанимин и метиламин. Соединение последнего с муравьиной кислотой дает аминокислоту — глицин.

Известны этапы эволюции жизни:

1) начальные молекулярные соединения (СН4, Н2О, NH3, СО и др.),

2) биологические мономеры (аминокислоты, азотистые основания и др.),

3) биополимеры,

4) доклеточная организация,

5) клетка.

Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки (то есть полимеры более простых веществ) являются биологическими молекулами. Нуклеиновые кислоты построены из нуклеотидов. Последние состоят из сахара, азотистых оснований и фосфата. Белки же состоят из 20 видов аминокислот. Все разнообразие известной нам жизни состоит из 28 веществ: 20 аминокислот, 5 оснований, 2 углеводов, 1 фосфата.

Рассмотренные выше данные говорят о том, что биологические молекулы могут образовываться в космосе (и образуются!).

Матричный синтез белков происходит по такой схеме. План построения клеточных белков хранится в молекуле ДНК, которая является своего рода закодированной инструкцией. В белки входят 20 обязательных аминокислот. Можно сказать, что язык ДНК состоит из четырех «букв-оснований» и из 20 «букв» (то есть аминокислот). Значит, каждая буква (аминокислота) кодируется триплетом оснований. На последовательности оснований некоторого участка ДНК происходит синтез молекул одноцепочечной рибонуклеиновой кислоты (РНК). Этот процесс называется транскрипцией. На образованной РНК синтезируется белок. Далее РНК переносится на рибосомы, то есть на клеточные органеллы в цитоплазме клетки (именно здесь происходит образование белков). На этом этапе и происходит образование белковой молекулы.

Известно, что все живое на Земле связано с определенным химическим языком — генетическим кодом. Именно он определяет индивидуальное развитие и свойства каждого организма. Генетическая информация записана в нуклеиновых кислотах. Свойства данного организма зависят главным образом от белков. Связь нуклеиновых кислот с белками и осуществлена с помощью генетического кода.

До недавнего времени считалось, что генетический код для всех без исключения живых систем на Земле один и тот же, то есть что он является универсальным. Но не так давно были открыты системы, у которых генетический код отличается от универсального. Это митохондрии. Они присутствуют во всех клетках, имеющих ядро, и обеспечивают энергией живую клетку. В митохондриях существует собственная ДНК. В коде, который используют митохондрии, тройка нуклеотидов кодирует не ту аминокислоту, что в универсальном коде, а другую.

Это открытие наводит на далеко идущие мысли, имеющие непосредственное отношение к проблеме внеземных цивилизаций. В. И. Иванов на симпозиуме в Таллине в 1981 году высказал идею, что нынешний генетический код не возник сразу, а ему предшествовал более простой код (на более ранней стадии происхождения жизни). Этот первичный код не исчез окончательно, а сохранился в некоторых современных белково-нуклеиновых комплексах. Но он не играет роль генетического кода, а используется для точного узнавания нуклеиновых кислот и белков.

Это наталкивает на мысль, что и на других планетах в основе белково-нуклеиновой жизни лежит такое же стерео-химическое соответствие нуклеиновой кислоты и белка, то есть первичный код белково-нуклеинового узнавания. Из этого первичного кода образовался настоящий генетический код. Он не должен быть точно таким же, как на Земле, или, другими словами, не обязательно генетический код будет единым на всю Вселенную. Но он будет различаться в разных местах Вселенной только незначительно.

На семинаре в Таллине в 1981 году В. С. Троицкий высказал очень любопытную гипотезу о возникновении и развитии жизни во Вселенной. Суть ее базируется на описанной выше прогрессивной эволюции (как химической, так и биологической). Согласно этой гипотезе жизнь возникла как закономерный этап эволюции Вселенной как целого, причем это произошло однократно и только на тех планетах, которые к этому были готовы. На вновь образующихся планетах впоследствии жизнь не возникала таким же путем. Другими словами, В. С. Троицкий предлагает считать, что жизнь во Вселенной возникла в результате одноразового взрывного процесса. Если это на самом деле было так, то получается следующая хронология всей истории Вселенной. Первые пять миллиардов лет после Большого Взрыва ушли на эволюцию от элементарных частиц до макромолекул. По истечении следующих 5 миллиардов лет на подходящих планетах появились организмы, и только после этого начался процесс эволюции социальных структур. Если эта гипотеза правильна, то цивилизации на других планетах во Вселенной находятся примерно на том же уровне развития, что и наша. Конечно, темпы их развития могут быть разными. Это зависит и от физико- химических условий в местах их обитания, и от других факторов, определяющих законы развития цивилизаций. В этом случае не исключено, что мы находимся в числе одних из первых, а может, и являемся самыми первыми. Доказательств этому нет. Но над этим стоит задуматься, тем более, что многие в наше время очень настойчиво ждут (и даже требуют) «космического чуда», то есть существования сверхцивилизаций, которым под силу летать со скоростями, почти равными скорости света, которые могут сдвигать со своих мест звезды и т. д. Тот факт, что космического чуда мы не наблюдаем, эти ученые однозначно расценивают как отсутствие внеземных цивилизаций вообще. На самом деле научный анализ ситуации показывает, что подход к этой проблеме должен быть более трезвым, более умеренным.

Математический биолог Н. Рашевский считает, что принципиально может существовать сто миллионов биологических видов. На Земле за всю ее историю существовало четыре миллиона видов. Не реализованных на Земле остается еще 96 миллионов видов. Но невозможна ситуация, при которой на другой планете будут развиваться только такие биологические виды, которых не было и нет на Земле. Это несмотря на то, что резерв не использованных на Земле видов большой — 96 миллионов. Выбор видов происходит случайным образом. Если рассчитать по всем правилам математики вероятность того, что хотя бы один из видов на Земле будет такой же, как и на какой-либо планете, то окажется, что эта вероятность практически равна единице. То есть мы должны встретить на другой планете такой же вид, какой существует на Земле. Сколько всего видов может повториться? Было показано, что должно совпасть на двух планетах 160 000 видов. Значит, если мы на другой планете встретим жизнь, то 160 тысяч видов живых существ для нас окажутся знакомыми, такими же как и на Земле. Специалисты этот результат формулируют так: «Между двумя биологиями нет различий, которые можно бы назвать существенными». Таким образом, не надо преувеличивать роль разнообразия биологических видов во Вселенной и думать, что мы встретим в других мирах одних только чудовищ.

Когда речь идет о земных цивилизациях, то каждый в той или иной мере знает, что под этим понимается. Но когда мы ищем внеземные цивилизации, то возникает масса принципиальных вопросов. Среди них, прежде всего, такие: что собой представляют отдельные индивидуумы внеземной цивилизации как чисто внешне (рост, форма, способ передвижения, органы чувств и т. д.), так и в смысле их действий, что собой представляют сообщества индивидуумов, какую жизненную философию они исповедуют (агрессивны, миролюбивы, жестоки, милосердны и многое другое), какими техническими средствами они располагают и т. д.

Сегодня мы пока не знаем ни одной внеземной цивилизации и не можем сослаться в наших представлениях на осязаемые факты. Это может привести к мысли, что как отдельные индивидуумы, так и цивилизации, в которые они входят, могут быть самыми различными или даже любыми. Но на самом деле это не так. Мы можем составить себе научное представление о жизни во Вселенной, в том числе и о разумной жизни, на основании того, что мы уже знаем о самой Вселенной, о ее строении, эволюции, химическом составе, органических и биологических молекулах в космосе и др. Это возможно потому, что вся та часть Вселенной, о которой мы имели информацию, подчиняется одним и тем же законам, которые нам известны. Современной астрофизикой установлено, что на пространственных масштабах в миллиарды световых лет формы материи во Вселенной одинаковы. В объеме с такими масштабами содержится более 10 миллиардов галактик, а в каждой из них содержится более 10 миллиардов звездных систем. Это значит, что ни Земля, ни Солнечная система не могут считаться какими-то особыми, уникальными объектами. Они не являются особыми не только в смысле физических условий, но и в смысле возникновения и развития жизни. Ведь не вызывает сомнения, что жизнь возникла в результате строго закономерного физико-химического процесса. И хотя мы сегодня и не знаем, как конкретно это произошло, но ясно, что начало всего процесса — это химическая эволюция.

Но прежде чем рассмотреть конкретно, что мы знаем об этом процессе применительно ко всей Вселенной, выясним подробнее, что такое внеземная цивилизация.

Во-первых, цивилизация должна представлять собой коллектив индивидуумов, особей, а не быть единой биологической системой вроде молекулярного черного облака или же разумного океана (как в кинофильме «Солярис»).

Во-вторых, цивилизация должна состоять не просто из индивидуумов, но из разумных индивидуумов.

В-третьих, сообщество особей не просто должно быть коллективом разумных индивидуумов, но оно должно быть способно к постоянному и непрерывному прогрессу.

Именно третье условие выделяет цивилизации сообществ живых существ из просто сообществ, какими являются, например, сообщества животных (дельфинов). Ведь для того, чтобы сообщество представляло собой цивилизацию, оно должно быть способным к научному познанию природы, а также к производству. Только так оно может обеспечить постоянный и непрерывный прогресс.

Многие ученые разных профилей пытались дать определение, что такое жизнь, разум, цивилизация. Мы не будем углубляться в эти самые фундаментальные вопросы, чтобы не уйти далеко от темы нашего разговора. Но кратко все же поясним эти понятия, прежде всего те их стороны и оттенки, которые важны для проблемы поиска внеземных цивилизаций. В. С. Троицкий, возглавляющий советскую комиссию по внеземным цивилизациям, дал им такое определение:

«Цивилизация — это общность разумных существ, использующих обмен информации, энергии, массы для выработки действий и средств, поддерживающих свою жизнь и прогрессивное развитие».

Второй ведущий специалист по проблеме внеземных цивилизаций Н. С. Кардашев дал более развернутое, конкретизированное определение цивилизации, которое в сущности совпадает с определением В. С. Троицкого:

«Цивилизация — высокоустойчивое состояние вещества, способного собирать, абстрактно анализировать и использовать информацию для получения качественно новой информации об окружающем и самом себе, для самосовершенствования возможностей получения новой информации и для выработки сохраняющих реакций, степень развития цивилизации определяется объемом накопленной информации, программой функционирования и производством для реализации этих функций».

Нам представляется, что в обоих данных определениях цивилизации все понятно. Чтобы отдельный живой индивидуум мог существовать, он должен иметь сведения о себе (всех органах и системах своего организма) и об окружающей среде. Другими словами, он должен собирать и перерабатывать информацию как о себе, так и об окружающей среде. Должен происходить обмен информацией внутри самого индивидуума. Но здесь чрезвычайно важно заметить, что индивидуум не только получает информацию о внешней среде (то есть устанавливает светло ли, холодно ли и т. д.), но и передает информацию внешней среде, изменяя ее. Индивидуум не только сам приспособляется, адаптируется к соответствующим условиям внешней среды, но и изменяет саму внешнюю среду так, чтобы обеспечить оптимальные условия своего существования. Если пользоваться научной терминологией, то все те изменения, которые производит человек в окружающем его мире вследствие своей научной и производственной деятельности, есть не что иное, как передача информации от человека (точнее, земной цивилизации) внешней среде. Собственно, эта деятельность сообщества разумных живых существ и позволяет им обеспечить постоянный и непрерывный прогресс. Иначе это сообщество не может называться цивилизацией.

Говоря о цивилизациях, мы непременно говорим о сообществе, коллективе живых разумных существ. С одной стороны, понятия «жизнь», «разум» общеизвестны. С другой стороны, они наиболее общие, поэтому наиболее сложно их определить. Может возникнуть вопрос, почему к слову «разумных» надо (или точнее нелишне) добавлять слово «живых». Сейчас много пишут об умных машинах, то есть об искусственном разуме и даже интеллекте. В то же время само понятие жизнь может трактоваться очень широко.

Основными характеристиками живого является обмен веществ и энергией, а также способность к самовоспроизведению. Исходя из этого можно дать такое определение жизни (принадлежащее В. С. Троицкому):

«Жизнь — это высокоорганизованное самовоспроизводящееся состояние материи, поддерживаемое посредством обмена с внешней средой веществом, энергией и информацией, кодируемой состоянием молекул».

Последние слова относительно способа кодирования принципиально важны. Ведь даже на современном уровне развития нашей цивилизации можно говорить об искусственном создании такого самовоспроизводящегося состояния материи, которое соответствовало бы приведенному выше определению слова «жизнь» в том случае, если бы мы использовали для кодирования состояние молекул. Мы это сделать сейчас не можем. Но, возможно, это могут другие цивилизации или же сможем и мы в будущем, поднявшись на более высокий виток спирали технологического развития.

Таким образом, определение жизни — очень непростая задача. Это надо иметь в виду, когда мы строим планы поиска жизни во Вселенной. На данном этапе наших представлений мы должны исходить из таких основных характеристик живого (которые вошли в приведенное выше определение): обмен веществом и энергией с внешней средой; способность к самовоспроизведению; создание, хранение и переработка информации о внутренней и внешней среде с целью сохранения и поддержания всех характеристик живой системы; использование для кодирования информации состояния молекул.

Понятие «разум» настолько близко к понятию «цивилизация», что часть исследователей считают их синонимами, вместо слова «цивилизация» употребляют слово «разyм». Собственно, уже говорилось выше, что сущность разума характеризуется способностью к обмену информацией с внешней средой. Обратите внимание, что это не просто получение информации от внешней среды для целей лучшего приспособления, но и обмен информацией, ее переработка и использование при этом понятий. Коротко это звучит так:

«Разум — это способность живой материи к обмену информацией с внешней средой, кодируемой понятиями» (В. С. Троицкий).

Благодаря разуму живая система имеет возможность не только приспособляться (адаптироваться) к условиям внешней среды, но активно адаптироваться. Это значит, что разум непрерывно стремится к созданию все новых условий жизни и поддержанию развития. Это возможно только при постоянном прогрессе, который выражается в накоплении знаний и совершенствовании орудий взаимодействия с природой. Специалисты это определяют как стремление разума к неограниченной экспансии. Такой подход сейчас общепризнан. Последствия этого качества разума для возникновения и развития цивилизаций во Вселенной очень принципиальны: если где-либо во Вселенной возникла разумная жизнь, то через тот или другой промежуток времени она достигнет сколь угодно высокого уровня технологического развития. В этом и есть «экспансия разума». Но тут же возникает каверзный вопрос: не взорвет ли себя цивилизация (в прямом и переносном смысле) на определенном уровне технологического развития? Как мы убеждаемся на опыте развития собственной цивилизации, эти опасения небеспочвенны, хотя нельзя согласиться с теми, кто считает, что земной цивилизации осталось всего несколько десятков лет. Тем не менее такие опасения небеспочвенны, и это надо учитывать при решении проблемы продолжительности существования внеземных цивилизаций.

Казалось бы, что логично было бы прежде чем приступать к поиску внеземных цивилизаций, определить — кого мы ищем. Это так, но нелогично затягивать поиск признаков существования внеземных цивилизаций и сигналов от них до того неопределенного срока, когда будет выяснено, с кем мы должны встретиться. Точнее можно сказать даже так: если не искать любую прямую или косвенную информацию о внеземных цивилизациях, то нельзя существенно продвигаться в понимании развития цивилизаций. Проблемы поиска и эволюции внеземных цивилизаций взаимосвязаны. Но несмотря на то, что сигналов от внеземных цивилизаций пока что не обнаружено, определенные результаты в исследовании развития внеземных цивилизаций уже имеются.

Обсуждая развитие цивилизаций, мы должны прежде всего договориться, что будем понимать под термином «цивилизация». Прежде всего, рассматривая внеземные цивилизации, мы будем считать, что жизнь на других планетах имеет ту же основу, что и на Земле, то есть белковую, а разум возник в результате эволюции. Таким образом, внеземные цивилизации, по нашим представлениям, функционируют и развиваются благодаря овладению технологическими процессами и состоят из отдельных разумных особей, составляющих такие сообщества. Уже приводилось определение цивилизации В. С. Троицким. Его формула очень ясная и в особых пояснениях не нуждается. На ее основе можно характеризовать цивилизации конкретными численными величинами и использовать их как показатель развития цивилизаций. Но кроме физических условий надо учитывать и социально-экономические закономерности, о которых мы можем сказать значительно меньше, чем о физических условиях.

Поэтому можно, следуя В. С. Троицкому, представить физические условия как некие рамки, за пределы которых цивилизации выходить при своем развитии не дано. Но внутри этих рамок возможны разные состояния цивилизации, определяемые прежде всего социально-экономическими закономерностями. Что же представляют собой эти рамки?

Одним из очевидных физических показателей цивилизации является плотность населения. Ясно, что она не может быть беспредельно большой. Специалисты в своих исследованиях внеземных цивилизаций принимают ее равной примерно 60 человек на один квадратный километр. При этом на одного человека приходится площадка размером 140 x 140 метров. Такая плотность населения была бы на Земле, если бы ее все население достигло 25 миллиардов и в расчет была бы принята вся поверхность нашей планеты, включая море, океаны, Арктику и Антарктику.

Второй очень важной характеристикой цивилизации является плотность энергии, которая потребляется цивилизацией. Дело в том, что мы не можем потреблять энергию бесследно. Фактически любой процесс, который мы называем потреблением энергии, является процессом ее преобразования из одного вида в другой. Процессы этого преобразования и используются человеком для своих нужд. Как известно, конечным этапом любых преобразований энергии является ее переход в форму тепловой энергии. Это значит, что чем больше плотность потребляемой энергии, тем больше нагревание среды, в которой мы обитаем. Правда, на определенной стадии развития цивилизации она становится способной выносить частично процесс потребления (преобразования) энергии за пределы среды обитания. В качестве примера можно указать на ту энергию, которую будет уносить за пределы среды обитания космический корабль. В этом случае тепловая энергия, полученная путем преобразования, не будет нагревать среду нашего обитания. Другой пример — радиосигналы или другие электромагнитные сигналы, посланные цивилизацией за пределы среды своего обитания, также не будут после преодоления этой среды повышать ее температуру. Чтобы различать эти ситуации, договорились разделить внутреннее потребление энергии (то есть в пределах среды обитания) от внешнего (за ее пределами), поскольку во втором случае среда обитания не нагревается.

Это вопрос далеко не праздный, поскольку произвольно изменять условия среды обитания цивилизация не может, если она хочет выжить в этой среде, а тем более если она хочет нормально функционировать. Нельзя рубить сук, на котором сидишь. Это, похоже, начинает понимать и наша цивилизация. Отсюда следует определенное ограничение на плотность энергопотребления в среде обитания, тот Рубикон, который переходить нельзя. Его несложно определить, если знать физические условия на данной планете. Применительно к Земле этот предел получается следующим образом. Для его оценки исходили из того, что изменять (увеличивать) температуру среды нашего обитания более чем на 0,1 % недопустимо. Температура Земли определяется всецело той энергией, которую она получает от Солнца. Значит, добавить к этой энергии более чем 0,1 % мы не имеем права, если хотим сохранить изменение температуры в допустимых пределах. Энергию, получаемую Землей от Солнца в единицу времени, то есть мощность, мы знаем. Она равна 2·10¹⁷ Вт. На один квадратный метр приходится 2·10³ Вт/м². Примерно половина этой энергии атмосферой Земли отражается обратно (это называют альбедо). 0,1 % от оставшейся мощности 10³ Вт/м² равен 1 Вт/м². Это и есть то предельное значение энергии, которое наша цивилизация может позволить себе рассеять на каждом квадратном метре планеты. Но ни на йоту больше! А если понадобится рассеивать энергии больше, например когда появится почти даровая термоядерная энергия? Как быть тогда? Выход только один — рассеивать энергию за пределами обитания, то есть за пределами земной атмосферы.

Земля получает от Солнца 10¹⁷ Вт. Для поддержания своего существования наша цивилизация сейчас производит 10¹³ Вт. Это в пересчете на одного жителя планеты составляет 2,5 кВт. Если будет производиться энергии в 100 раз больше, то средняя температура на Земле увеличится на 0,75 °C.

Такие изменения температуры должны привести к очень существенным изменениям условий на Земле. Но есть еще одно (но не последнее) ограничение на развитие цивилизации: имеется в виду развитие ее вширь. Если представить себе, что цивилизация рассеяна на таком огромном пространстве, что любое сообщение в ее пределах достигается только в течение целой жизни ее особей, то, видимо, она не может управляться как единое целое. Другими словами, должен существовать некоторый пространственный предел размещения цивилизации. Специалисты считают, что прохождение информации из одного ее конца в другой не должно занимать более нескольких дней. Но дело не только в передаче информации (распоряжений, докладов и т. д.). В пределах всей цивилизации, если она является одним единым целым (а иначе она не является одной цивилизацией), необходимо обеспечить эффективное функционирование транспортной системы и системы энергоснабжения. Это также мыслимо только в том случае, если цивилизация занимает ограниченное пространство. Если рассматривать высокоразвитую цивилизацию, овладевшую очень большими скоростями транспортных средств (достигающими 0,1 % от скорости света), то вследствие указанных ограничений она не может занимать пространство с размерами больше 0,1 светового года. Сравнительно с размерами Галактики это небольшое расстояние. То есть можно сказать, что цивилизация вынуждена оставаться вблизи своей звезды и не может рассеяться по всей Галактике, так как в этом случае перестала бы быть единым целым, то есть собственно цивилизацией.

Основным показателем уровня развитости цивилизации является количество вырабатываемой ею энергии. По классификации Н. С. Кардашева, по этому признаку цивилизации можно делить на три ступени или типа. Первый тип составляют цивилизации, овладевшие энергией своей планеты. Второй тип составляют те цивилизации, которые овладели всей энергией своей звезды. То есть с помощью, например, сфер Циолковского — Дайсона эти цивилизации перехватывают все излучения своей звезды. К третьему типу отнесены цивилизации, которые овладели энергией своей галактики. Цивилизации второго и третьего типов являются сверхцивилизациями. Из приведенных выше пределов следует, что цивилизации третьего типа не могут существовать как единое целое.

Когда мы говорим об овладении энергией, то важно этот процесс характеризовать не только количеством этой энергии, но и ее качеством. Показателем этого качества является компактность преобразователей энергии. Чем компактнее источник энергии, тем более высокую технологию он позволяет применить. Ясно, что для обеспечения энергией космического корабля мы не можем разместить на нем гидроэлектростанцию. Поэтому важно не только количество той энергии, которой овладела цивилизация. Важен и вид получаемой энергии. Ясно, что химическая энергия позволяет создать более компактные источники энергии, чем тепловая. В свою очередь, овладение ядерной энергией позволяет получить еще более компактные источники энергии.

Земную цивилизацию, которая овладела химической энергией и сумела вырваться (пусть даже в единичных полетах) в космос, то есть достигла космических скоростей, можно отнести к I типу цивилизаций. Чтобы цивилизацию можно было отнести к II типу, она должна овладеть значительно большими скоростями (порядка 1 % скорости света), а это возможно только при овладении ядерной энергией. Тогда цивилизация сможет выйти за пределы своей планеты и расселиться вокруг своей звезды.

Из того, что было рассмотрено выше, ясно, что такая цивилизация может не только построить всенаправленную антенну-маяк, но и обеспечить ее необходимой энергией, чтобы излучать соответствующие сигналы в космос. Она может создать особо чувствительные антенны для приема слабых сигналов из космоса. Можно, конечно, теоретизировать о цивилизациях III типа, которые овладели скоростями передвижения, составляющими даже половину скорости света. Но если это и реально, то ненамного увеличит возможности цивилизации по сравнению с цивилизацией II типа. Проводя количественные оценки и прослеживая пути развития цивилизаций, мы вынуждены использовать данные, характеризующие нашу земную цивилизацию, поскольку других цивилизаций мы пока не знаем. На примере нашей цивилизации представим себе, как может происходить переход цивилизации на более высокую ступень развития, от цивилизации I типа к цивилизации II типа.

С овладением термоядерной энергией появится возможность создания космических транспортных средств со скоростью, составляющей 0,1 % скорости света. Такую скорость называют миллисветовой, то есть в тысячу (милли) раз меньше скорости света. Это позволит осваивать планеты и Луну, а также строить в космосе колонии или, как их раньше называл К. Э. Циолковский, «эфирные города». При дальнейшем усовершенствовании технологии преобразования энергии станет возможным на порядок увеличить транспортные скорости. И вообще космический транспорт станет основным потребителем энергии. Надо будет перевозить немало материалов, оборудования. Большие скорости транспорта — это большой расход энергии. Кроме строительства жилых колоний в космосе будут также создаваться промышленные комплексы и средства поиска внеземных цивилизаций и средств связи с ними. Но и здесь, за пределами своей планеты, наша цивилизация не может позволить себе бесконечно увеличивать энергопотребление (даже в том случае, если будет решен вопрос, откуда потреблять). Мы и здесь натыкаемся на некоторый порог, переход через который привел бы к недопустимому изменению новой среды обитания цивилизации — межпланетного пространства. Чтобы межпланетная среда осталась пригодной для функционирования в ней цивилизации, потребление энергии в ней не должно превышать 0,1 % от всей энергии, излучаемой Солнцем. Это составляет около 1024 Вт. Чтобы снять это ограничение, казалось бы, надо действовать по принципу матрешек, то есть вырываться еще дальше — в межзвездное пространство. Но при этом необходимы качественные изменения. Скорость космического транспорта должна увеличиться, а это равнозначно качественному увеличению источников энергии, они должны стать значительно более мощными и одновременно более компактными. В. С. Троицкий получил такие оценочные цифры, характеризующие распределение энергии по разным статьям, когда население нашей цивилизации увеличится примерно в 100 раз. На бытовые нужды цивилизации потребуется 1015–1017 Вт, примерно в сто тысяч раз больше энергии потребуется на работу радиомаяка, предназначенного для передачи сигналов другим цивилизациям. Потребуется также энергия для обеспечения научно-технических устройств космического масштаба. Она такого же порядка. Энергетические затраты на космический транспорт максимальны. Они достигают 1023 Вт. Транспорт понадобится как для расселения населения цивилизации на околосолнечные объекты, так и для перевозки стройматериалов и оборудования при сооружении научно-исследовательских установок, средств связи с внеземными цивилизациями и др. В. С. Троицкий в 1975 году говорил: «…уже сейчас нужно создавать проекты таких систем, чтобы представить себе объем труда и затрат энергии и материалов солнечной цивилизации для их строительства. Это сразу ограничивает буйство фантазии о безграничных энергетических возможностях высокоразвитой цивилизации и поможет выработке правильной стратегии поиска цивилизаций в нашей Галактике».

Считается, что жизнь может возникнуть и развиваться не только на планетах, но и на астероидах, холодных звездах и т. д. Но специалисты считают, что надо прежде всего рассматривать цивилизации, обитающие на планетах. Не только Солнце, но и другие звезды обладают планетными системами. Но далеко не на каждой планете создаются такие физико-химические условия, при которых возможно зарождение и развитие жизни. Одним из основных условий этого является соответствующая температура. Она должна находиться в пределах, обеспечивающих нормальное протекание химических реакций. При слишком низких и слишком высоких температурах нормальное протекание реакций невозможно, поэтому невозможно возникновение и развитие жизни. Кстати, очень высокие температуры для жизни более опасны, чем очень низкие. Известно, что простейшие виды бактерий и вирусов при температуре, близкой к абсолютному нулю, могут находиться в состоянии анабиоза. Для развития жизни должна быть обеспечена не только температура в некоторых пределах, но и не очень быстрые ее изменения. Очень резкие колебания температуры являются губительными для возникновения и развития жизни.

Температура планеты зависит от величины той энергии, которую она получает от своей звезды. Эта энергия зависит как от энергетических возможностей звезды (ее светимости), так и от удаления планеты от звезды. Если данная планета будет находиться слишком близко к звезде, то ее температура может оказаться недопустимо высокой (с точки зрения возникновения жизни). Если же планета находится слишком далеко от звезды, то на ней будет чрезмерно холодно для того, чтобы там возникла и развивалась жизнь. Значит, для звезды с данной конкретной светимостью имеются некоторые предпочтительные удаления, на которых нахождение планеты окажется оптимальным в смысле возникновения жизни. Зоны в пределах указанных расстояний специалисты назвали «зонами обитаемости». Ясно, что для звезд с разными светимостями «зоны обитаемости» находятся на различных удалениях от звезд. Чем выше светимость звезды, то есть чем более «ранним» является ее спектральный класс, тем больше ее «зона обитаемости». Легко понять, что светимость звезды не должна быть чрезмерно малой или чрезмерно высокой. Если рассматривать все звезды в нашей Галактике, то окажется, что из каждых ста звезд примерно только одна или две имеют светимости, оптимальные для возникновения жизни на их планетах. Таким образом, из 150 миллиардов звезд нашей Галактики примерно миллиард звезд обладает светимостью, необходимой для возникновения и развития жизни на планетах этих звезд.

Что касается очень быстрых колебаний температуры на планетах, то они могут быть обусловлены или очень быстрым изменением светимости звезды, или же таким движением планет, при котором в данном месте температура на них будет меняться очень быстро. Известно, что светимость звезды, если она «села» на главную последовательность, изменяется во времени незначительно. Например, светимость нашей звезды — Солнца за последние несколько миллиардов лет изменялась не более чем на несколько десятков процентов. Не в большей мере изменялась светимость и других звезд, находящихся на главной последовательности. Огромное количество красных карликов существенно изменяет свою светимость во времени. Поэтому на их планетах трудно допустить существование жизни. Надо иметь в виду, что красные карлики составляют подавляющее большинство всех звезд. Для зарождения и развития жизни на планете важна не только соответствующая температура. Для этого необходимо, чтобы планета обладала не очень малой, но и не очень большой массой. Если масса планеты слишком мала (например, как у Луны), то она не сможет удержать свою атмосферу. Как известно, если любое тело вблизи планеты движется со скоростью, которая превышает вторую космическую, то оно сможет преодолеть притяжение планеты и уйти в космос. Это справедливо и по отношению к любой частице атмосферного газа (молекуле, атому). На Луне вторая космическая скорость (астрофизики ее называют «параболической») равна всего 2,4 км/с. Поэтому частицы атмосферного газа Луны сумели покинуть ее. На Земле параболическая скорость значительно больше. Поэтому Земля удерживает свою атмосферу в течение многих миллионов лет. Но это не значит, что определенная часть атмосферных частиц не покидает зону, контролируемую земным притяжением. Чем легче частица, тем легче ей покинуть планету. Чем выше от земной поверхности, тем меньшую массу имеют частицы атмосферного газа. В самой верхней части земной атмосферы располагаются самые легкие частицы — атомы водорода. Они-то и убегают, причем весьма успешно. Достаточно всего нескольких лет, чтобы весь водород из земной атмосферы убежал (диссипировал) в космическое пространство. Но тем не менее водород в атмосфере Земли не только не исчезает, но и не уменьшается. Дело в том, что он непрерывно пополняется новым водородом, главным образом в результате образования водяного пара при испарении Мирового океана. Скорость, которую может иметь частица атмосферного газа, зависит не только от массы частицы, но и от температуры атмосферного газа. В верхней части атмосферы Земли температура достигает 500 °C и более. Поэтому и скорость частиц там может быть больше параболической скорости. Двигаясь с параболической скоростью, частица имеет возможность покинуть планету только в том случае, если ничто не мешает ей двигаться. Если же она при своем движении часто сталкивается, то направление ее движения изменяется. Поэтому, вместо того чтобы удаляться от планеты, часть частиц, испытавших столкновения, будет двигаться вниз, по направлению к планете. Можно сказать, что если частиц атмосферного газа много, то есть плотность атмосферы велика, то частицы, сталкиваясь друг с другом, сами себе мешают вырваться за пределы притяжения планеты. Если масса планеты настолько велика, что параболическая скорость становится недостижимо большой, то частицы атмосферного газа вообще лишены возможности выйти за пределы притяжения планеты. Они будут оставаться при ней в течение многих миллионов лет. Можно также сказать, что атмосфера такой планеты является первоначальной, «первобытной». Известно, что звезды и планеты образовались из среды, состоящей главным образом из водорода и гелия. Из этой же среды образовалась и атмосфера планеты. Она у планет большей массы должна иметь большую плотность. Это подтверждается планетами Юпитер и Сатурн, атмосферы которых действительно таковы: имеют очень большую плотность и состоят из водорода и гелия. Все это определяется тем, что массы этих планет велики. Если их массы увеличить еще в 5 — 10 раз, то они принципиально не будут отличаться от звезд-карликов.

Несомненно, сила притяжения планеты должна сказаться и на организации и функционировании живых организмов. Справедливо указывалось на то, что если эта сила велика (то есть масса планеты слишком велика), то функционирование и организация живых организмов затруднены. Можно заключить, что жизнь возможна на планетах, масса которых не меньше нескольких процентов от массы Земли, но не превышает десятикратной массы Земли. Следует подчеркнуть, что рассмотренные физические условия на планете (температура, состав атмосферы, сила притяжения) взаимосвязаны. Ведь планеты с разными массами в данной планетной системе располагаются на разных удалениях от своей звезды не случайно, а в определенном порядке. На примере нашей планетной системы это выглядит так. Планеты земной группы образовались не из первоначальной среды, богатой водородом и гелием. Они образовались из вещества с малым содержанием водорода и гелия, вещества, которое состояло из пылинок и молекулярных агрегатов, которые образовались позднее в первоначальной туманности. Поэтому «внутренние» планеты (планеты земной группы) состоят преимущественно из тяжелых химических элементов. В то же время на сравнительно больших удалениях от Солнца происходила конденсация среды, состоящей из водорода и гелия, в результате которой образовались планеты-гиганты.

Из всего вышесказанного следует важный вывод: планеты с приемлемыми с точки зрения возникновения жизни массами располагаются на таком удалении от своей звезды, где обеспечивается оптимальный температурный режим для развития жизни. В этом и проявляется взаимосвязь различных физических условий на планетах данной планетной системы.

Теперь попробуем оценить, сколько можно ожидать всего внеземных цивилизаций. Это было сделано при разработке проекта по проблеме поиска внеземных цивилизаций «Циклоп». Следуя проекту, предположим, что каждая вторая звезда в Галактике имеет планетную систему. Далее предположим, что на одной из планет данной планетной системы имеются такие физико-химические условия, при которых может возникнуть жизнь. Но это только возможность. Она реализуется только на одной из пяти планет (а значит, и планетных систем). Далее предположим, что если на планете возникла жизнь, то на определенном этапе эволюции она станет разумной. Сообщество разумных особей со временем образует цивилизацию, овладевшую технологиями, с помощью которых станет возможной связь данной цивилизации с другими цивилизациями.

Но надо учесть и желание цивилизации пойти на такой контакт. Ведь она может иметь техническую возможность вступить в контакт с другими цивилизациями, но не иметь желания вступать в такой контакт. Будем считать, что таких нелюдимых цивилизаций половина из всех наличных. Но приведенными выше предположениями не исчерпывается вопрос. Важно знать число цивилизаций, которые существуют одновременно. Здесь возникает непростой вопрос: какое время может существовать цивилизация на необходимой стадии развития, то есть в той стадии, когда она способна устанавливать контакты. Относительно продолжительности этого зрелого периода цивилизаций высказывались крайние точки зрения, некоторые — весьма пессимистичные. Например, если другие цивилизации будут развиваться по такому же пути, что и наша цивилизация, то этот зрелый период их существования исчисляется всего несколькими десятками лет. Такой пессимистический взгляд был навеян той опасностью, которая висит над нашей цивилизацией. Но абсолютное большинство ученых смотрит на эти вопросы более оптимистично. Они не считают необходимым ограничивать продолжительность зрелого периода цивилизации. В этом случае каждая из цивилизаций может существовать в этой фазе с высоким технологическим уровнем миллиарды лет.

Все сказанное выше можно выразить формулой, позволяющей определить число одновременно существующих высокоразвитых цивилизаций

Здесь N — полное число звезд в Галактике (равно 1011); Р1 — вероятность того, что звезда имеет планетную систему (равна 0,5); Р2 — вероятность наличия на планете жизни (равна 0,2); Р3 — вероятность наличия на планете, где уже возникла жизнь, разумной жизни (равна 1); Р4 — вероятность возникновения на этой планете с разумной жизнью высокого технологического уровня, позволяющего установить контакт с другими цивилизациями (равна 0,5); t1 — величина периода, в течение которого цивилизация находится на высокоразвитом уровне; Т1 — возраст Галактики. Эту формулу впервые предложил еще в 1959 году один из первых исследователей внеземных цивилизаций Дрейк (он принимал участие в работе симпозиума в 1981 году). Эту формулу называют формулой Дрейка.

Если мы хотим определить вероятность того, сколько из всех существующих цивилизаций будет обнаружено с помощью определенных технологических средств, то должны в формулу Дрейка добавить еще один сомножитель Р, который будет определяться тем, насколько подходящим образом выбраны все характеристики аппаратуры поиска (рабочая частота, направление поиска, ширина полосы и др.). Эта формула модифицировалась и другими исследователями. Если говорить несколько формально, то исследование многих фундаментальных вопросов (например, у скольких звезд имеются планеты, на скольких из них возникает жизнь и т. д.) можно рассматривать как уточнение, конкретизацию формулы Дрейка. В свою очередь, последняя вероятность Р5, позволяющая определить, сколько цивилизаций можно обнаружить в результате поиска, содержит практически всю основную информацию о технических средствах связи.

В настоящее время специалисты уверены в том, что мы пока что не обнаружили сигналы от внеземных цивилизаций, так как для этих целей использовалась аппаратура, не удовлетворяющая необходимым требованиям (по частоте, ширине полосы, направлению, мощности, форме сигналов, времени измерения и т. д.), и поэтому вероятность Р5 пока что равна нулю.

Мы уже говорили, что Галактика вращается вокруг оси, перпендикулярной галактической плоскости. Но это вращение своеобразное: угловая скорость вращения на разных удалениях от центра различная. Чем дальше от центра, тем угловая скорость вращения меньше. Солнце со своей планетной системой находится на удалении 10 кпк от центра Галактики. Здесь скорость вращения Галактики составляет 25 км/с·кпк. Для сравнения укажем, что вдвое ближе к центру эта угловая скорость почти вдвое больше (45 км/с·кпк).

В Галактике имеются спиральные рукава, которые вращаются как единое целое, с одной и той же угловой скоростью. На определенном удалении от центра Галактики скорость вращения рукавов совпадает со скоростью вращения вещества Галактики. Эту зону (кольцо, пояс) называют зоной коротации (буквально, со-вращения). Как уже говорилось, рукава Галактики представляют собой волны плотности. В коротационной зоне скорость их равна скорости вращения Галактики. Это ставит зону коротации в особые условия, существенно отличные от тех, которые имеются ближе к центру Галактики и дальше от него. Условия эволюции облаков межзвездного газа и образования звезд в зоне коротации отличаются от условий вне этой зоны. В этих особых условиях находится наше Солнце со своей планетной системой. Оно вращается вокруг центра Галактики с угловой скоростью, которая в 10 раз больше угловой скорости вращения Галактики на этом удалении от центра. Поэтому Солнце перемещается по окружности с центром, совпадающим с центром Галактики, и при этом пересекает попеременно разные рукава Галактики. В настоящее время оно движется между рукавами Персея и Стрельца. Весь этот путь оно должно пройти за время, равное 4, 6 миллиарда лет. При вхождении в спиральный рукав условия принципиально меняются. Вблизи внутренней кромки рукава происходит эффективное образование новых звезд с небольшими массами (вроде нашего Солнца), а также массивных Сверхновых II типа. Вспышки Сверхновых вблизи Солнца должны оказаться губительными для биосферы Земли. Этот вопрос был детально рассмотрен В. И. Красовским и И. С. Шкловским. Они выдвинули гипотезу, что раньше вблизи Солнца уже вспыхивала Сверхновая звезда и Солнце с тех пор движется через радиотуманность. В результате вспышки Сверхновой в окружающее пространство выбрасываются высокоэнергичные заряженные частицы (космические лучи), которые действуют на биосферу губительно. Их интенсивность после вспышки Сверхновой увеличивается примерно в сто раз. Определенный радиационный фон, вызванный действием космических лучей, на Земле существует всегда. Его оценивают величиной D — 0,04 бэр/год. Если этот фон увеличится в сто раз из-за увеличения интенсивности космических лучей после взрыва Сверхновой, то вследствие риска гибели от рака и от летальных мутаций должно вымирать 0,056 % населения земного шара. Чтобы оно не уменьшалось, надо, чтобы прирост населения покрывал это уменьшение (а также уменьшение численности населения по другим причинам). Если прироста не будет, то все население земного шара вследствие действия радиации должно вымереть за 10 тысяч лет. Такое время Солнечная система движется в радиационном облаке, образовавшемся после взрыва Сверхновой. В наше время прирост населения земного шара составляет 2,3 % в год, то есть оно должно удваиваться за 30 лет. В период с 1830 года до наших дней эти цифры значительно меньше: ежегодный прирост всего 0,7 %, а период удвоения составляет 100 лет. В ранние периоды прирост населения был вообще мизерным. Так, от древнего до среднего палеолита ежегодный прирост населения составлял всего 4 человека на 10 тысяч населения. При таком приросте удвоение численности населения могло бы произойти только в течение 17 000 лет. Ясно, что такой прирост неспособен компенсировать вымирание населения в случае вспышки Сверхновой звезды.

По гипотезе В. И. Красовского и И. С. Шкловского причиной известного вымирания рептилий в конце мелового периода была вспышка Сверхновой звезды вблизи Солнечной системы.

Но нас интересует сейчас не только и не столько наша, сколько внеземные цивилизации. Они, так же как и мы, могут существовать только в тот период, пока их обитель жизни, как и наша Солнечная система, движется между спиральными рукавами. Если цивилизация попадает в спиральный рукав, то о ее жизни говорить не приходится. Она подвергнется облучению не только одной Сверхновой звездой.

Время прохождения Солнца от рукава Стрельца к рукаву Персея составляет примерно 4, 6 миллиарда лет. Если это действительно так, то наша цивилизация имеет в запасе еще примерно 3, 3 миллиарда лет. Это и есть максимально возможное время жизни цивилизации на Солнечной системе. Другие объекты в коротационной зоне движутся относительно спиральных рукавов с такой же скоростью. Поэтому время жизни их цивилизаций должно иметь такую же продолжительность.

Для нас важно оценить, сколько может быть цивилизаций в коротационной зоне, которую называют «поясом жизни». Л. С. Марочник детально разработал эту проблему в своих книгах и научных работах и представил свой доклад на симпозиум в Таллине. По его оценкам, максимальное число цивилизаций нашего технологического уровня в «поясе жизни» Галактики составляет примерно 40 миллионов! При этих оценках, как уже говорилось при анализе формулы Дрейка, учитывались вероятности таких событий: что звезда имеет планетную систему, что на планете имеется жизнь, что эта жизнь является разумной и цивилизация достигла соответствующего технологического уровня. Учитывался также возраст Галактики и период времени, в течение которого цивилизация находилась на должном технологическом уровне. Далее было получено, что примерно 2/3 всех цивилизаций находится на технологическом уровне выше уровня нашей цивилизации.

Эти оценки дают максимальное число цивилизаций. Более точно определить это число трудно. Надо иметь в виду, что оно в принципе может быть значительно меньше. Л. С. Марочник пишет: «Орбита, по которой движется Солнечная система в Галактике, может быть образно названа «дорогой жизни» так же, как зона коротации — «поясом жизни» в Галактике».

Проведенный анализ можно провести и применительно к другим галактикам. Там тоже должны существовать «пояса жизни».

На некотором этапе развития цивилизация может достигнуть такого высокого технологического уровня, что ей на своей планете станет тесно. И дело тут не только и не столько в тесноте в прямом смысле слова, сколько в смысле энергетическом. Правда, эти два аспекта определенным образом связаны. Это можно проиллюстрировать на примере Земли. Если человечество будет увеличивать потребление (а значит, и выработку) энергии такими же темпами, как сейчас, то через 200 лет вся энергия, вырабатываемая на Земле, составит 1 % от приходящей на нее солнечной энергии. Этого допустить нельзя, так как нарушится тепловой режим Земли. Необходи-мо остановиться на 0,1 %. Таким образом, если развитие цивилизации на Земле будет проходить примерно по такому «сценарию», то землянам придется осваивать околоземное пространство, а затем, возможно, и всю планетную систему. Собственно, еще К. Э. Циолковский считал, что по мере развития земной цивилизации все большая часть человечества будет переселяться в космос. Для выхода цивилизации за пределы своей планеты (или другого объекта, на котором она обитает) ей необходимо выполнить непростые инженерные работы в окрестности этого астрофизического объекта. Такие работы называют астроинженерными, а сами сконструированные объекты — астроинженерными сооружениями.

Астроинженерные сооружения должны удовлетворять определенным требованиям: на них должны быть обеспечены необходимые для жизни условия, и, кроме того, они должны позволять улавливать необходимое количество энергии от своей звезды.

Сегодня имеется несколько различных проектов создания астроинженерных сооружений. Один из таких проектов, предложенный О ’Нейлом, предусматривает сооружение объекта оболочечного типа. Весь объект состоит из некоторого количества колоний, в которых обеспечение электроэнергией и практически вся их деятельность могут быть полностью автономными. Каждая такая колония представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого поделена на шесть одинаковых продольных секций. Каждая вторая секция является прозрачной. Это делается для того, чтобы внутрь цилиндра мог попадать свет своей звезды. На эти длинные и огромные «окна» приделаны наружные ставни, которые позволяют наглухо или частично закрывать окна. Предлагается ставни сделать изнутри зеркальными. Это даст возможность при определенном их положении направлять свет звезды (Солнца) внутрь колонии. Каждая вторая секция непрозрачная. Проектант назвал их «долинами». Если такие колонии будут строиться вокруг Земли, то предлагается непрозрачные долины покрыть изнутри материалами, доставленными из Луны, — титаном и алюминием (именно этих элементов там достаточно много). Затем слой этих металлов должен быть покрыт слоем почвы толщиной не менее полутора метров. По желанию жителей колонии здесь можно создать такой ландшафт, к которому они привыкли на своей планете. Это может быть холмистый или горный пейзаж. Долины предназначены для того, чтобы в них выращивать сельскохозяйственные культуры, сажать сады, разбивать клумбы, розарии. В долинах же строятся жилые дома, спортивные комплексы и культурные центры. Можно в одном цилиндре сосредоточить только жилые комплексы и социально-культурные объекты, а все сельскохозяйственное и другое производство организовать в другом, специально для этого созданном цилиндре. Естественно, внутри цилиндра должен содержаться воздух с тем составом, температурой и давлением, к которому население колонии привыкло на своей планете. Автор проекта считает вполне возможным создать внутри цилиндра даже привычные для колонистов облака, плывущие в голубом небе.

Предусматривается установить цилиндр таким образом, чтобы его ось все время совпадала с направлением на звезду (Солнце). Это необходимо для того, чтобы одно донышко цилиндра все время было подставлено под лучи звезды. На нем или вокруг него на большой площади должны быть расположены звездные электростанции, позволяющие перерабатывать энергию излучения звезды в электрическую энергию. Такая электростанция одной колонии с населением в 10 тысяч человек способна давать для каждого жителя мощность в 120 кВт.

Не обязательно сооружать все цилиндры-колонии одинаковыми по размерам. Автор проекта считает, что применительно к землянам первую колонию следовало бы соорудить в виде цилиндра с радиусом в 100 метров и длиной 1000 м. В нем могло бы разместиться 10 тысяч человек. В первой колонии должны находиться конструкторы и строители, в задачу которых должна входить разработка системы полного самообеспечения. После выполнения этой задачи они должны заняться строительством второй колонии, размеры которой в 10 раз больше. Другими словами, первая колония — это просто «вагончик» строителей, созидающих город в космосе. По мере увеличения числа строителей должна увеличиваться и емкость каждой новой колонии. Поэтому уже четвертая колония могла бы иметь диаметр 6–7 километров, а длину — все 40 километров. В таких колониях могут постоянно комфортабельно проживать до 20 миллионов человек. То есть такая колония по народонаселению может быть приравнена к современному среднему государству. O'Нейлу необходимо было решить еще один вопрос, а именно: как стабилизировать в пространстве колонию-цилиндр и одновременно как создать силу такого притяжения жителей колонии, к которой они привыкли на планете. Проект разрабатывался применительно к нашей земной цивилизации. Поэтому бралось в расчет земное притяжение. Для решения этой задачи автор предложил строить колонию в виде двух связанных цилиндров, которые вращаются в разные стороны. Это нужно для того, чтобы суммарный угловой момент системы был равен нулю. За счет вращения каждого цилиндра внутри него для тех конструкций, которые связаны с оболочкой цилиндра, возникает эквивалентная сила тяжести. Если вращать самую первую (самую малую) колонию с периодом в 21 секунду, то, находясь на внутренней стороне цилиндра, человек будет испытывать такую же силу тяжести, что и на Земле. Но если мы внутри такой колонии будем подниматься вверх, то есть удаляться от внутренней поверхности в направлении оси цилиндра, то создаваемая за счет вращения эквивалентная сила тяжести будет уменьшаться. На самой оси цилиндра мы этой силы не почувствуем вообще. Так что в самой внутренней, центральной вдоль оси части цилиндра предметы или конструкции будут парить в воздухе.

Применительно к большим колониям скорости вращения цилиндра будут другими, но это не принципиально. На первый взгляд это покажется чистой фантастикой. Такой же фантастикой не так давно казалась высадка человека на Луну. О'Нейл пришел к выводу, что создание четырех колоний от самой маленькой (строительного вагончика) до большой, вмещающей около 20 миллионов жителей, можно осуществить уже в начале будущего века. Он намечал окончание всех работ на 2008 год. Сейчас очевидно, что этот срок будет продлен, отношение к проекту О'Нейла компетентных кругов США очень серьезное. Несомненно, проект является предприятием вполне реальным.

Но мы должны помнить и о реальной стоимости его осуществления. В проекте разработан и этот вопрос. Стройматериал для постройки колоний предлагается брать на Луне. Для самой малой колонии потребуется около 500 тысяч тонн материала. Полагается, что этим материалом будут алюминий и стекло, так как этих веществ на Луне достаточно много. 98 % всего строительного материала можно взять на Луне, тогда как с Земли надо будет привезти жидкий водород. Этот материал надо будет перевезти к месту строительства, которое удобнее всего выбрать в одной из двух точек либрации системы Земля — Луна. Это достаточно близко к Луне, дешевле обойдется транспортировка материала. Кроме того, здесь реализуются такие условия, при которых грузы наиболее устойчивы. Подсчитано, что для строительства первой колонии с Земли придется вывезти около 4 тысяч тонн оборудования и 5,4 тысячи тонн жидкого водорода. Надо будет доставить с Земли на стройплощадку около 2000 строителей. Затем к ним в свое время приедут жители колонии.

О'Нейл оценивал все расходы на создание первой колонии в 30 миллиардов долларов (в 1972 году). Но если эта сумма даже утроится, то она все равно останется реальной для развитой цивилизации. Если исходить из возможности оптимальной организации жизни, то описанные выше колонии очень выгодны. Перемещения в пространстве вне планет должны быть дешевыми, сами колонии компактны, энергетические и другие коммуникации коротки и поэтому недорогие. К этому надо добавить, что строительство каждой последующей колонии будет дешевле (в расчете на каждый кубический метр), чем предыдущей. А точнее, строительство колонии второго ранга, полезная площадь которой в десять раз больше первой колонии, всего на 10 % дороже, чем создание первого «строительного вагончика». Для строительства колоний третьей и четвертой моделей можно использовать материал астероидов (их легче разбирать, чем планеты). Несмотря на приличную стоимость проект О' Нейла показывает, что создание астроинженерных сооружений внеземными цивилизациями дело вполне реальное.

Есть и другие проекты. Кратко рассмотрим один из них, предложенный Дайсоном. Принцип построения астроинженерных сооружений иной. Такие сооружения можно строить поэтапно, постепенно наращивая полезную площадь. Поэтому эту модель назвали «иерархической», то есть состоящей из последовательных ступеней. Кратко поясним, что собой представляют эти ступени.

Первая ступень иерархической модели создастся из балок, длина которых в 100 раз больше их толщины. Из 12 таких балок собирается правильный октаэдр. Далее 100 собранных таким путем октаэдров выстраиваются в линейку. Из 12 таких линеек создают октаэдр, который является второй ступенью модели. Затем все повторяется: из 100 больших октаэдров монтируют линейку — «столб». Из 12 таких столбов создают новый октаэдр. И так до тех пор, пока в этом есть необходимость (и возможность). Говоря точнее, эта конструкция имеет верхний предел. Он обусловлен действием на конструкцию приливных гравитационных сил, которые могут ее разорвать, если превысят некоторую предельную величину. Этим силам должны противодействовать силы упругости (сопротивление твердых тел разрывам или изгибам). Порог, при котором уже достигается баланс этих сил, превышать нельзя иначе конструкция разрушится.

Если конструкция находится на круговой орбите вокруг Земли на высоте 300 километров, то она может иметь максимальные размеры порядка 260 километров. Если орбита, на которой находится конструкция, является геостационарной, то размер конструкции может достигать примерно 4000 километров. Если конструкция вращается вокруг Солнца, как и Земля (на том же удалении), то ее допустимый размер может в два раза превышать размер Солнца. Естественно, если речь пойдет о конкретном строительстве, то реальные размеры будут выбраны значительно меньше, чем приведены здесь. Ведь конструкция должна иметь запас прочности.

У читателя должен возникнуть законный вопрос: что же дальше делать с этими октаэдрами? Эти «соты» надо обтянуть «пленкой» и использовать. Специалисты считают, что такая ажурная конструкция более удобна для того, чтобы перехватывать значительную часть излучения звезды. Строительство ее выгодно в смысле расхода материала. Если в моделях О'Нейла масса конструкции изменяется как квадрат размеров модели, то в моделях Дайсона плотность вещества в системе с увеличением ее размеров быстро падает.

Такого типа конструкции, предназначенные для создания огромных поглощающих или отражающих излучение экранов, называют сферами Дайсона. По оценкам Дайсона на строительство 200 тысяч таких конструкций уйдет всего одна тысячная процента массы Земли. Зато из них можно было бы соорудить вокруг Солнца экран и перехватить все его излучения и использовать его энергию для нужд земной цивилизации. Правда, это делать нельзя, иначе можно перегреть среду обитания. Если не задаваться целью строительства полного экрана солнечного излучения, то расход материала значительно меньше. Автор получил такие оценки. Самая первичная стальная балка выбирается толщиной 1 сантиметр и длиной 1 метр. Чтобы построить из таких балок конструкцию размером в 260 километров, потребуется всего один миллион тонн материала.

Проекты космических «эфирных городов», как их назвал предвидевший их К. Э. Циолковский, ценны тем, что они дают конкретное представление о всех сторонах создания астроинженерных сооружений, вплоть до их стоимости. Специалисты считают, что если мы даже не обнаружим в ближайшем будущем в Галактике астроинженерные сооружения, нам их рано или поздно придется все равно строить, чтобы не ограничивать развитие нашей цивилизации.

Некоторые данные позволяют предположить, что вблизи Земли находится зонд, посланный какой-то цивилизацией. Впервые эти свидетельства обсуждались и анализировались Брейсуэллом (1960 год), а затем Л. В. Ксанфомалити (1981 год). Сейчас в специальной литературе этот зонд (или зонды такого типа) назван зондом Брейсуэлла-Ксанфомалити. Об этом зонде публиковались материалы в популярных журналах. Наше изложение основано на материалах научных совещаний семинара Специальной астрофизической обсерватории АН СССР (1975 год) и Таллинского симпозиума (1981 год).

В 20-е годы нашего столетия начала работать первая в мире европейская коротковолновая радиостанция на частоте 9,55 МГц, принадлежащая фирме «Филипс». Радиостанция посылала в эфир телеграфный сигнал каждые несколько десятков секунд (в часы ее работы). Прием этих сигналов велся на разных удалениях от передатчика. Очень скоро обнаружилось, что через несколько секунд после посылки сигнала появляется его радиоэхо. Это явление впоследствии получило название задержанных радиоэхо. Такой же эффект заметили и специалисты, работающие на радиолокаторах, а также другие радиосвязисты. Появилась потребность выяснить природу наблюдаемого эффекта. В 1928 году начались систематические экспериментальные исследования, организованные той же фирмой «Филипс». В Голландии (г. Эйндховен) эксперименты проводили ученые В. Пол и К. Штермер. В них принимал участие инженер И. Халс. В рамках экспериментов проводились систематические измерения характеристик распространяющихся радиосигналов на частоте 15 МГц.

В результате было зарегистрировано несколько длинных серий задержанных радиоэхо, времена задержки которых изменялись от 3 до 15 секунд. Позднее были зарегистрированы задержки вплоть до 30 секунд. Результаты этих экспериментов были опубликованы в английском журнале «Нейчур», а также в других журналах.

После этого подобные измерения проводились и другими коллективами исследователей. В результате банк данных о задержанных радиоэхо увеличился.

Анализ всех этих данных показал, что частота радиосигнала во всех случаях остается практически неизменной. Меняется только время задержки радиоэхо относительно породившего его радиосигнала. Кроме того, часть эхо-сигналов изменяет свою форму: эхо-сигналы становятся «размытыми». Остальные эхо-сигналы очень четко повторяли форму изначального радиосигнала.

Такой же эффект обнаружили и операторы, работающие на телефонных связных коротковолновых станциях. Они слышали эхо собственного голоса. Его назвали «голосом с угла комнаты».

Когда были проанализированы все данные задержанных радиоэхо, полученные с 1927 года до наших дней, выявили следующие свойства эхо-сигналов. Во-первых, число зарегистрированных случаев эхо-сигналов зависит от сезона. Больше всего их было зарегистрировано в феврале и меньше всего в июне и августе. Во-вторых, на высоких частотах был зарегистрирован незначительный сдвиг частоты (46–50 Гц), обусловленный эффектом Доплера. В-третьих, эхо-сигналы несколько ужимались. Это так называемая «компрессия» сигнала. При длительности посылки 1,50 секунды длительность эхо-сигнала составляла всего 1,25 секунды. Эхо-сигналы регистрировались даже на сверхвысоких частотах и на сантиметровых волнах. В-четвертых, «размытые» эхо-сигналы регистрируются в десятки раз чаще, чем эхо-сигналы, в точности повторяющие основной изначальный сигнал. В-пятых, чаще всего регистрировались эхо-сигналы с длительностями задержки в 2 и 8 секунд. Вероятность появления эхо-сигналов с другими длительностями намного меньше.

Кроме этих свойств было установлено еще одно весьма принципиальное качество эхо-сигналов: они наблюдаются тогда, когда запаздывающая либрационная точка Луны проходит меридиан. В редких случаях отмечались запаздывающие радиоэхо и тогда, когда меридиан проходила опережающая либрационная точка. Этот последний факт очень важен, поскольку он дает основания подозревать, что именно в либрационных точках системы Земля — Луна находится зонд, который принимает радиосигналы с Земли и затем посылает их обратно, манипулируя задержками между основным сигналом и тем его повторением, которое посылает на Землю предполагаемый зонд.

Почему положение зонда могло бы быть связано с либ-рационными точками Земля — Луна, мы объясним позже и расскажем о результатах экспериментов по наблюдению этих точек (а точнее областей). В 1973 году английский астроном Д. Лунан исследовал, как изменяется номер посылки радиосигналов в зависимости от времени задержки радиоэхо. Использовались данные, полученные 11 октября 1928 года Ван дер Полом, Штермером и Халсом. Из данной конкретной последовательности эхо-сигналов Д. Лунан получил последовательность пар цифр. Первым числом этой пары служил номер посылки, а вторым числом пары служила длительность задержки эхо-сигнала. Любую пару чисел можно на координатной плоскости изобразить точкой, координаты которой равны этим числам. Так, информацию, содержащуюся в последовательности посылок, можно представить в виде точек, расположенных определенным образом на плоскости (листе бумаги). Затем Лунан по конфигурации фигуры из точек привязал эту фигуру к определенной группе звезд (созвездию). Его идея состояла в том, что зонд, манипулируя длительностью задержки радиоэхо, передавал на Землю информацию о том созвездии, откуда он был послан.

Такой способ выделения информации из посылок был подвергнут сомнению, так как при этом способе кодирования потеря хотя бы одного эхо-сигнала в точке приема на Земле приводит к полной дезинформации. В этом направлении работали и другие дешифровщики-любители. Наиболее привлекательной показалась идея инженера П. Гилева. Мы не будем излагать детали метода дешифровки, который применил П. Гилев. Из дешифровки последовательностей эхо-сигналов П. Гилев установил, что в этой последовательности дана информация о созвездии Льва, приведены его очертания, какими мы их видим на нашем небе. Точнее, из расшифровки посланных зондом эхо-сигналов, по Гилеву, следует, что зонд направлен к нам с планеты Тета созвездия Льва. Если бы зонд действительно в своих передачах применял код П. Гилева, то это позволило бы ему в кратком тексте заложить значительный объем информации, причем само сообщение в этом случае неоднократно дублируется. Это значит, что очертания одной и той же группы звезд, которые получаются путем дешифровки последовательности эхо-сигналов, повторяются многократно. Также повторяется и другая информация, заложенная в сообщении. Более того, координаты отдельно взятых звезд приводятся в сообщении в той же последовательности, в какой убывает яркость этих звезд. На первый взгляд тут все очень здорово, чуть ли не открыто существование внеземных цивилизаций. Но на самом деле все сложнее. Опасны обе крайности. Первая в данном случае состоит в построении на этих данных научных выводов. Вторая состоит в том, чтобы отбросить эти факты, как не содержащие научной ценности. Истина находится посередине. Те из фактов, которые научно обоснованы и достоверны, должны найти себе строго научную интерпретацию. Поэтому не будем торопиться с выводами, что радиозонд вблизи Земли уже обнаружен. Но и не будем закрывать глаза на существующие факты.

Как можно объяснить задержанные радиоэхо? Одна из версий — это образование радиоэхо в ионосфере Земли. Основной сигнал идет к точке приема кратчайшим путем, а радиоэхо — через ионосферу. Свойства ионосферы могут очень сильно изменяться в зависимости от многих факторов (в частности от сезона). Главным из этих факторов является возмущенность магнитного поля Земли, которая вызывается приходящими от солнца потоками заряженных частиц. В это время в ионосфере Земли также развиваются возмущения, которые наиболее сильно проявляются в высоких широтах северного и южного полушария. Это значит, что меняются условия распространения радиоволн в ионосфере. Это может привести к тому, что будет изменяться не только длительность задержки радиоэхо, но и форма сигнала. Они могут стать «размытыми» и т. д. Структура ионосферы (особенно в возмущенном состоянии) такова, что вполне возможно физически образование не только одного эхо-сигнала, но и нескольких сигналов, следующих друг за другом с разными задержками.

Неискушенному читателю может показаться, что найдено физическое естественное объяснение задержанных радиоэхо. Но реальность этого механизма вызывает сомнения. Конкретные доводы, на которых основаны эти сомнения, мы не приводим. Здесь это не принципиально.

Значит, надо снова повернуться в сторону либрационных точек системы Земля — Луна и постараться строго научно разобраться в данном вопросе.

Что собой представляют либрационные точки? Задача трех тел строго математически до сих пор не решена. Но имеются частные решения, полученные еще в XVIII веке Эйлером и Лагранжем. Одно частное решение этой задачи, полученное Лагранжем, говорит о том, что если имеются три тела, одно из которых имеет малую массу, то это легкое третье тело должно расположиться в вершине одного из двух равносторонних треугольников, в других двух вершинах которого находятся остальные два более массивных тела. Третье тело с малой массой должно располагаться в одной из двух точек (точек Лагранжа). Эти точки называются треугольными точками либрации. Если рассматривать систему Земля-Луна, то одна либрационная точка будет располагаться на орбите Луны впереди на 60° (это опережающая либрационная точка), а вторая на той же орбите Луны, но на 60° после Луны.

Особенность либрационных точек, таким образом, состоит в том, что если в них окажется не очень массивное третье тело, то оно здесь будет находиться в положении устойчивого относительного равновесия. Это значит, что если в либрационную точку поместить радиозонд, то без каких-либо затрат энергии он может находиться там продолжительное время.

Либрационные точки — это не только результат частного решения уравнений. Они действительно наблюдаются в нашей Солнечной системе. В частности они наблюдаются в системе Солнце-Юпитер. Еще в 1906 году вблизи треугольных либрационных точек этой пары были обнаружены астероиды № 588 Ахиллес и № 617 Патрокл. Первый из них находится в опережающей либрационной точке, а второй — в запаздывающей. Сегодня таких астероидов уже насчитывается около 700. Среди них есть и довольно массивные. Эти астероиды получили общее название «юпитеровых троянцев». Это подтверждает возможность квазистационарного удержания вещества в окрестности треугольных точек либрации.

Значит, подобная ситуация должна повториться и в системе Земля — Луна (конечно, с учетом величины маcc и характера движения тел). Другими словами, должны существовать и "земные троянцы». По оценкам специалистов, в точках либрации Луны должно быть по крайней мере десять тел с метровыми и даже километровым и размерами.

Начиная с 1956 года начались поиски «земных троянцев» на орбите Земли. Их проводил К. Кордылевский. Он обнаружил визуально светящийся объект вблизи запаздывающей точки либрации Луны и объяснил его как результат рассеяния космической пылью солнечного света. Позднее, 13 февраля 1966 года, в Польше были получены фотографии «облаков Кордылевского». После этого результаты наблюдений были попеременно то положительными, то отрицательными.

Если говорить о рассеянии солнечного света, то надо иметь в виду, что эффективность его зависит не только от размеров рассеивающих частиц, но и от углов, под которыми мы наблюдаем рассеянный свет. И вообще вся эта проблема оказалась очень сложной. По-видимому, результаты наблюдений зависят от условий в межпланетном пространстве, которые определяются, главным образом, солнечной активностью. При повышенной и высокой солнечной активности из Солнца выбрасывается более плотная плазма, потоки которой движутся от него с большими скоростями. Солнечный ветер в этих условиях более эффективно «выдувает» из межпланетного пространства космическую пыль. Видимо, этим объясняется тот факт, что при повышенной и высокой солнечной активности наблюдения рассеяния света на предметах (пыли), находящихся в либрационных точках Луны, были практически безрезультатными. Безрезультатными оказались и многообещающие эксперименты с помощью орбитальной космической станции «Скайлэб» (в переводе «небесная лаборатория»), с борта которой велись измерения яркости рассеянного солнечного света с помощью современной аппаратуры. Из орбитальной лаборатории просматривалась зона точек либрации, но рассеяния света не было обнаружено.

Объекты также пытались обнаружить в либрационных областях с помощью радиолокаторов. Но поиски оказались также безрезультатными. В 1969–1970 годы проводились наблюдения свечения ночного неба на космическом аппарате OSO-6. Они позволили обнаружить вблизи либрационных точек системы Земля — Луна светящиеся объекты. Угловой диаметр их составлял 6°. Поверхностная яркость этих объектов на 10 % превышала яркость противосияния. Обнаруженные светящиеся объекты вблизи либрационных точек движутся по эллипсу, большая полуось которого расположена в плоскости эклиптики и имеет угловую длину 6° (то есть видна с Земли под углом 6°), а малая полуось расположена перпендикулярно плоскости эклиптики и видна под углом 2 °.

Но для того чтобы говорить о непрерывном существовании в либрационных точках каких-либо предметов или рассеивающей солнечные лучи космической пыли, данных явно недостаточно. Тем более что, по-видимому, наличие пылевых облаков вблизи либрационных точек зависит от солнечной активности, а возможно, и от других факторов. То есть пылевые облака, вероятнее всего, появляются там только время от времени, при соответствующих условиях. Значит, наблюдать их надо не эпизодически, а непрерывно, если мы хотим установить их природу.

Был проведен еще один интересный эксперимент. В Горьком мощная (25 МВт) радиопередающая установка, работающая на частоте 9,3 МГц, излучала радиоимпульсы в сторону либрационных областей. Длительность радиосигналов составляла 1 секунду, пауза между ними — 4 секунды. Было проведено 4 серии измерений в период с декабря 1980 года по март 1981 года, в ночное время суток спустя 3 часа после захода солнца и за 3 часа до его восхода. Каждый сеанс измерений длился около 40 минут. Ответных радиоэхо установка не зарегистрировала. Повторим, что и эти эксперименты ни в коем случае не проясняют вопроса полностью. Мы ведь не можем сказать, почему гипотетический зонд не откликнулся на радиосигналы из Горького. Тут возможно много вариантов. Перечислять их не стоит. Важно понимать, что каждый проведенный эксперимент, несомненно, приближает нас к решению этого вопроса, но его результаты не могут дать окончательного ответа на вопрос — есть ли радиозонд в либрационных точках Луны. Это относится к уже проведенным экспериментам. Конечно, можно провести решающий эксперимент. Его можно представить так. Сразу же, как будут зарегистрированы радиоэхо (то есть ретрансляционные сигналы гипотетического зонда), необходимо провести наблюдения за областями либрационных точек всеми доступными средствами (с помощью оптических инструментов, радиолокаторов). Хорошо бы в это время провести непосредственные наблюдения в этих точках с помощью либрационного спутника. Только тогда мы могли бы решись вопрос, имеется ли радиозонд в либрационных точках Луны.

Решение этого конкретного вопроса, как и многих других, относящихся к поиску внеземных цивилизаций, находится в начальной стадии. Мы пока что не можем сделать определенного однозначного заключения, есть ли радиозонды вблизи Земли, или их нет. В 1981 году на Таллинском симпозиуме в докладе на эту тему говорилось так: «Если по аналогии с зондами нашей земной цивилизации, используемыми пока лишь для исследования планет и небесных тел в пределах Солнечной системы, допустить существование зондов более высокоразвитых цивилизаций, то, по-видимому, нельзя априори исключить возможность их появления как в пределах Солнечной системы, так и в окрестностях Земли».

Поиск планет труден тем, что современные инструменты, которыми располагают как оптическая, так и радиоастрономия, неспособны их разглядеть из-за их малых угловых размеров. Практически сегодня судить о том, имеются ли у данной звезды вращающиеся вокруг нее планеты, можно только по некоторым косвенным признакам. Что это за признаки? Один из таких признаков можно проиллюстрировать на примере нашей Солнечной системы. На Солнце имеются солнечные пятна. Но их количество на видимом диске Солнца, а также местоположение меняются определенным образом. В течение нескольких лет число пятен увеличивается, затем, по достижении максимума, постепенно также в течение нескольких лет уменьшается до своего минимального значения. С активностью образования пятен на Солнце связывают солнечную активность. Она проявляется в выбросе из Солнца потоков заряженных частиц, состоящих, главным образом из протонов и электронов. Чем больше интенсивность этих потоков, тем больше солнечная активность. Мы не будем здесь в деталях рассматривать все возможные причины циклических изменений в величине солнечной активности. Некоторые из этих причин находятся, несомненно, внутри самого Солнца. Но часть причин, возможно самая основная, находится вне его. Эти причины связаны с движением планет вокруг своей звезды — Солнца, а точнее, с особенностями движения всей единой системы, включающей и звезду, и обращающиеся вокруг нее планеты. Если бы масса всех планет была равномерно распределена вокруг Солнца, то центр тяжести всей Солнечной планетной системы в точности совпадал бы с центром тяжести Солнца. Но поскольку это не так и планеты в результате своего обращения с разными периодами могут сгруппироваться в каком-либо одном или нескольких основных направлениях, то центр массы Солнца не совпадает больше с центром массы всей системы. Изменения в характеристиках движения отдельных планет и Солнца не могут происходить как угодно, а только так, чтобы сохранялся постоянным момент количества движения всей системы как единого целого. Поэтому и происходит сдвиг центра Солнца относительно центра массы всей системы, то есть барицентра. Эти изменения весьма значительные. Они составляют почти 3,5 солнечных радиуса, то есть расстояния только в 16 раз меньше расстояния от Земли до Солнца. Такие перемещения центра массы Солнца относительно барицентра Солнечной системы могут происходить за период, равный примерно 17 годам. Это вычисленное значение смещения. К сожалению, до сих пор не проводились измерения величины этого смещения у Солнца и других звезд. Специалисты считают, что несмотря на трудности таких измерений они возможны в принципе и для проблемы поиска внеземных цивилизаций актуальны. Очевидна их ценность и для окончательного решения вопроса о физической природе солнечной активности.

Можно считать установленным, что динамика планетной системы связана с солнечной циклической активностью. Отсюда следует важный для нашей проблемы вывод: изменение звездной активности может свидетельствовать о наличии вокруг этой звезды планет. В связи с этим на Таллинском симпозиуме обсуждались результаты О. Уилксона, который экспериментально установил, что поток излучения от звезды HD32147 (карлик спектрального типа К5) изменяется во времени. Было получено в этих наблюдениях, что активность этой звезды изменяется с периодом больше 7 лет: в течение примерно двух лет активности увеличивается от минимальной до максимальной, а затем в течение 4–5 лет уменьшается до прежней минимальной величины. О. Уилксон обследовал на активность и другие звезды, как более горячие, так и более холодные. Но оказалось, что ни те, ни другие циклических изменений излучательной активности не проявили. Уилксон опубликовал результаты наблюдений, которые были начаты в 1967 году и продолжались по крайней мере до 1984 года. Он исследовал 91 звезду различных спектральных классов.

Эта проблема требует дальнейшей разработки. Во-первых, надо более полно исследовать влияние планет на солнечную активность, чтобы получить некоторые закономерности, по возможности общие для определенного класса звезд. Во-вторых, надо экспериментально исследовать активность звезд и выделить те звезды, которые могли бы быть зачислены в кандидаты на обладание планетами. После этого уже можно будет обследовать эти планеты на предмет наличия на них цивилизаций. Важным шагом явилась разработка экспериментального (динамического) метода, позволяющего определять собственное движение звезд в пространстве с целью определения смещения центра звезды относительно барицентра системы, о котором говорилось выше. Метод позволяет измерять смещения планет как в направлении к нам, так и от нас (то есть по лучу зрения), а также в перпендикулярной лучу зрения плоскости. Метод позволяет определить смещение звезды, точнее, амплитуду ее колебания вокруг барицентра с угловой точностью 0, 01ґґ. Если проводить единичные измерения без длительного накопления сигналов, то эта точность может быть повышена, возможно, даже на порядок. Чтобы выявить колебание звезды относительно барицентра всей системы (звезда плюс планеты), разработан метод, позволяющий измерять малые изменения скорости звезды по лучу зрения порядка 10 м/с. В основу его положен эффект Доплера. Но для достижения большей точности предложена оригинальная калибровка длин волн звездного излучения. Планы по практической реализации этого метода очень большие. По проекту «Орион» (США) планировалось создать специальный наземный звездный интерферометр с базой 55 метров, работающий в оптическом диапазоне, точность измерения на котором должна составить 0,0001ґґ, на несколько порядков повысить точность других инструментов, используемых в динамическом методе, а также создать астрономический телескоп на орбите, который должен позволить измерять угловые расстояния с точностью до 0,000001ґґ. Если эти планы удастся реализовать, то значительно возрастут возможности исследования планетных систем в Галактике и цивилизаций, которые на них обитают. Как же обстоит дело в принципе с прямым поиском планет в нашей Галактике с помощью уже существующих оптических и радиотелескопов?

Теоретические оценки существования планетных систем у звезд показали, что примерно каждая четвертая звезда в нашей Галактике должна обладать планетной системой. Это значит, что до расстояния от нас в 10 парсек должно существовать примерно 130 планетных систем (всего звезд в этом шаровом объеме примерно 530). Искать планеты можно различными методами. Методы непосредственного обнаружения предполагают регистрацию потока излучения от самой планеты, то есть излучения, которое исходит от звезды, но регистрируются после отражения от планеты. Ясно, что этому измерению будет мешать излучение, приходящее непосредственно от звезды. Оценки потоков этих излучений показали, что выделить излучение от планеты на фоне излучения от самой звезды фотографическим способом можно только в том случае, если планета имеет очень большую массу или, как принято у астрономов говорить, если это планета-гигант. Если же проводить измерение излучения планеты в инфракрасном диапазоне (это излучение собственно планеты) и при этом воспользоваться ситуацией, когда излучение звезды экранировано, то можно получить превышение полезного сигнала над уровнем шумов в 10 раз. При такой ситуации сигнал уверенно регистрируется. Но даже если излучение звезды не будет экранировано, метод измерения излучения звезды в инфракрасном диапазоне на много порядков эффективнее фотографического метода. Практически 4-метровый телескоп, работающий в инфракрасном диапазоне, должен бы зарегистрировать излучение планеты.

Однако здесь имеется очень большое «но». Оно заключается в том, что земная атмосфера практически не позволяет проводить такие измерения в инфракрасном диапазоне с необходимой точностью. Поскольку в атмосфере воздух находится в непрерывном вихревом (турбулентном) движении, то изображение, получаемое лучами, проходящими через такую турбулентную атмосферу, будет непрерывно «дрожать». То есть оно получится нерезким. Размытые изображения, мерцания, вызванные турбулентной атмосферой, ее тепловой шум оказывают влияние на наблюдения в инфракрасном диапазоне. Поэтому угловое разрешение, необходимое для определения местонахождения планет, не достигается. В таких измерениях реально можно получить угловое разрешение не более 1–2ґґ. Это очень малое разрешение! Для сравнения скажем, что сейчас в астрономии идет речь уже не об одной угловой секунде, а о ее тысячных долях. Выход из данного положения только один: надо измерения проводить за пределами земной атмосферы, то есть телескоп надо поднимать в космос. При этом также имеются некоторые сложности, в описание деталей которых мы входить не будем. Тем более что специалисты нашли способ от них избавиться. Имеется еще одна возможность вполне надежного определения местонахождения планет в том случае, если проводить измерения за пределами земной атмосферы. Для этого надо использовать не один инфракрасный телескоп, а сразу два, соединенных в общую схему. Включенные соответствующим образом два телескопа составляют вместе интерфейсный космический интерферометр, конструкция которого предложена Брейсуэллом, имеет базу, равную примерно 10 метрам. База интерферометра отстраивается таким образом, чтобы минимум (ноль) в интерференционной картине находился на звезде, а максимум совпадал с планетой. Далее необходимо ось вращения интерферометра направить на звезду. В этом случае сигнал от планеты не может быть постоянным, он будет изменяться с изменением частоты вращения интерферометра. Специалисты говорят, что он будет промодулирован частотой вращения интерферометра. Скорость вращения интерферометра задаем мы сами, поэтому она нам известна с достаточно высокой точностью. Следовательно, мы заранее знаем, какой должна быть модуляция сигнала от звезды. Именно этот факт позволяет надежно обнаружить изменяющийся сигнал от планеты, поскольку он регистрируется на фоне неизменных сигналов от неподвижных звезд.

Возможность таких измерений сигналов от планет очень обнадеживает. Однако надо иметь в виду, что интерферометр должен быть направлен с высокой точностью именно так, как это было описано выше. Наводка максимума интерференционной картины строго на планету не может быть осуществлена заранее, поскольку заранее не известно положение планеты. Поэтому выбор необходимой базы интерферометра, которая удовлетворяла бы указанным выше условиям эксперимента, является делом непростым. Наводка должна проводиться в космосе после того, как будет установлено направление на планету. Для регистрации слабых радиосигналов чаще всего используют метод накопления. Чем слабее сигналы, тем более продолжительным должно быть время. Естественно, что в течение всего этого времени интерферометр должен быть стабилизирован с очень высокой точностью. Это технически осуществить тоже непросто.

Мы привели основные моменты, связанные с измерениями за пределами земной атмосферы, в том числе и для того, чтобы у читателя не сложилось впечатление, будто вынос аппаратуры в космос решает все проблемы и при этом экспериментаторы получают одни плюсы. В большинстве случаев к аппаратуре, которая предназначена для работы в космосе, предъявляются большие требования, чем к «земной». Это касается и надежности ее работы, и малой энергоемкости, и способности работать в автоматическом режиме (без человека), и еще многого-многого другого. Но зато она позволяет получить качественно новую информацию. Так и проявляется научно-технический прогресс в этой области исследований.

Можно попытаться установить наличие планеты вблизи звезды, измеряя светимость звезды в то время, когда по ее видимому диску проходит планета. Ясно, что для этого надо находиться в той же плоскости, в которой планета обращается вокруг звезды (в плоскости эклиптики). Тогда мы будем «видеть», как планета проходит вдоль средней линии звезды — ее экватора. Это идеальные условия для проведения таких измерений. Если мы находимся на некотором небольшом удалении от плоскости эклиптики, когда «видим» планету проходящей севернее или южнее экватора звезды, то в таких условиях измерения также возможны, хотя время покрытия диска звезды планетой будет меньше. Если же планета для нас проектируется недалеко от полюса звезды, то время покрытия слишком мало. Такие эксперименты специалисты назвали наблюдениями планет «с ребра», поскольку при этом наблюдения ведутся не сверху и не снизу по отношению к плоскости, а с ребра. Одно из ограничений этого метода состоит в том, что у нас нет возможности поставить те планеты, которые подлежат наблюдению, на ребро. Мы должны довольствоваться тем их положением, какое есть. Поэтому число планет, которое можно исследовать таким образом, невелико; из 100–200 планетных систем всего одна оказывается в таком положении, которое позволяет вести наблюдение с ребра. Другими словами, вероятность того, что при одноразовом наблюдении мы попадаем именно на такую планетную систему, ничтожно мала. Но если наблюдения вести непрерывно в течение примерно трех лет, то эта вероятность приближается к единице. Но при этом само собой понимается, что наблюдения проводятся на соответствующей аппаратуре, обладающей достаточным угловым разрешением, точностью измерений, надежностью и т. д.

Что же надо измерять при покрытии планетой звезды? Надо измерять те параметры звезды, которые могут измениться в результате такого покрытия. Это блеск звезды и показатель ее цвета. Уменьшение блеска звезды тем больше, чем большая часть ее видимого диска закрыта планетой. В настоящее время разработана методика таких измерений и обработки данных измерений. Одновременное измерение показателя цвета звезды также дает дополнительную информацию о прохождении планеты по видимому диску звезды. Дело в том, что цвет звезд различен в разных частях видимого диска. Это различие выражается в том, что чем ближе к краю видимого диска звезды, тем меньше излучение звезды. Этот эффект получил название потемнения блеска звезды к краю. Но оказывается, что это потемнение для лучей разных цветов происходит с разной скоростью. Так, интенсивность красных лучей по мере приближения к краю диска (лимбу) уменьшается быстрее, чем интенсивность синих лучей.

Поэтому, когда планета находится на диске звезды вблизи ее лимба, цвет звезды изменится в синюю сторону (красного стало меньше), а когда планета продвигается к центру — в красную сторону. Было оценено, что если планета проходит по диску звезды вдоль ее экватора, показатель цвета может изменяться от лимба к центру звезды на 0,7 %. Эти изменения, если они будут измерены, благодаря их симметричной форме могут быть интерпретированы как результат прохождения планеты по видимому диску звезды. Проводится также поиск планет, которые находятся на самых разных стадиях своей эволюции. Их называют протопланетными образованиями (облаками). Поиск ведется главным образом в инфракрасном диапазоне, хотя эти облака можно наблюдать и в радиодиапазоне. Протопланетные облака, как правило, ищут там, где происходит образование звезд.

Что конкретно можно сказать о результатах поиска планет? Исследовались системы, состоящие из двух объектов. Одним объектом является видимая звезда, а вторым объектом — невидимая. Невидимый объект оказывает влияние на движение видимой звезды и тем самым обнаруживает себя. Разными исследователями обследовалось определенное количество таких двойных систем. Оказалось, что в большинстве случаев невидимыми компаньонами видимых звезд являются также звезды и реже субзвезды. Но все-таки у двух систем компаньонами звезд являются, видимо, планеты. Одна из этих двух звезд — звезда Барнарда, которая имеет очень большую угловую скорость движения, достигающую 10,31 угл. сек/год. За это она была названа летящей звездой. Ван-де-Камп проанализировал информацию о положении этой звезды более чем за 60 лет, начиная с 1916 года. Эта информация хранится на фотопластинках (всего 3026 штук), полученных на 61-сантиметровом рефракторе. Тщательный анализ движения летящей звезды по этим данным показал, что на 2400 пластинках содержатся свидетельства изменения положения звезды, которые повторяются с периодом в 25 лет. Эти изменения движения звезды могут быть обусловлены ее обращением вокруг общего барицентра всей системы (звезда плюс невидимые для нас планеты). Изменения в угловой скорости достигают 4·10² угл. сек. Звезда находится на расстоянии 1,81 парсек от Солнца. Масса ее мала и составляет 0,14 от массы Солнца. Поэтому она легко поддается действию на нее планет, в результате чего изменяется ее скорость. Анализ указанных данных показывает, что эти изменения в движении могли бы вызываться двумя планетами, массы которых составляют 0,8 и 0,4 массы Юпитера. Периоды обращения этих планет должны быть равны 11,7 и 26 лет. Большие полуоси орбит двух планет составляют примерно 2,7 и 3,8 а. е. Смещение звезды под действием этих планет должно составить 0,0114 а. е. Такая интерпретация не вполне однозначная. Такие же изменения в движении звезды могут вызвать три планеты, но уже с другими характеристиками. В данном случае это не так важно. На первом этапе чрезвычайно важно удостовериться хотя бы в принципиальном наличии планет у звезды.

Приведенные результаты у некоторых ученых вызывают сомнения. Это относится не к самому многолетнему, очень трудоемкому анализу и обработке фотопластинок, которые были выполнены исключительно тонко и аккуратно. Дело в самом инструменте наблюдения, его разрешающей способности. Ведь изменения в движении звезды, которые анализировались, составляли на фотопластинках всего доли микрона. Если бы эти наблюдения выполнялись прибором с разрешением в 10 — 100 раз выше, то сомнения не возникали бы. Но такие наблюдения, естественно, должны быть многолетними, поэтому и использовались эти данные. На основании экспериментальных данных сделали вывод, что и у компонента А двойной 61 Лебедя также имеются планеты. Раньше было обнаружено (или, как считают сейчас, заподозрено) существование планет у звезд Проксима Центавра, Крюгер 60А и 70 Змееносца. Все указанные звезды будут в дальнейшем исследоваться более тщательно.

Поиск неизвестных планетных систем позволил разработать и опробовать эффективные методы (как прямые, так и косвенные) их обнаружения. На будущее исследователи ставят задачу вести поиск планет по специально разработанной программе с привлечением как космических, так и крупнейших наземных телескопов. Как уже упоминалось, планируется также создание специальных приборов, предназначенных для этой цели.

Понятно, что наличие планеты еще не означает наличие цивилизации. Планета должна быть экологически пригодна для возникновения жизни и ее эволюции в развитую цивилизацию. На ней должна быть соответствующая температура, величина притяжения к ней, которая определяется ее массой, она должна иметь соответствующий период вращения и т. д.

Что нужно для того, чтобы начать радиовещание с Земли на Вселенную, хотя бы на расстояния 100 — 1000 световых лет от Земли? Поскольку мы не знаем, в каком конкретном направлении находятся наши корреспонденты-цивилизации, кажется логичным вещать сразу во всех направлениях, то есть использовать всенаправленную передающую антенну. При организации такого космического радиовещания возникают два вопроса: как обеспечить такую большую мощность передатчика, чтобы нас могли услышать на удалении 100 — 1000 световых лет, и как (и где) построить необходимую для передающего центра антенну. Собственно, эти два вопроса взаимосвязаны.

Вопрос о мощности передатчика является центральным. Только цивилизация с достаточным энергетическим потенциалом сможет обеспечить необходимую мощность. При межзвездной связи именно от мощности передатчика зависят дальность обнаружения и связи, объем передаваемой информации, характер сигналов и методы их обнаружения.

Важно не только то, сколько энергии можно излучить, но и то, сколько ее будет рассеяно в окружающее нас пространство. Чем больше рассеянная энергия, тем больше мы нагреваем Землю и ее атмосферу, изменяя таким образом среду нашего обитания. Ясно, что эти изменения не могут быть беспредельными, а только такими, при которых сохраняются нормальными условия функционирования биосферы, в том числе и человека.

В настоящее время потребление энергии на Земле в год составляет около 1,5·1027 эрг; это соответствует мощности порядка 5 · 1013 Вт. Вся используемая энергия в конечном счете преобразуется в тепло и излучается обратно в космическое пространство. Для того чтобы наше излучение могло быть обнаружено хотя бы на удалении 10 световых лет (если передачу вести на частоте 3 см с полосой частот в 1 Гц), необходима мощность 2·10¹⁷ Вт, что более чем в тысячу раз больше всей мощности, потребляемой на Земле. Приток энергии от Солнца составляет 1017 Вт. Где нам сейчас взять такое количество энергии? Если мы овладеем технологией получения энергии в результате управляемого термоядерного синтеза, то останется вопрос рассеяния энергии в среде обитания. Мы не можем рассеивать на своей планете (и в ее атмосфере) энергии больше, нежели получаем от Солнца, так как нарушим существующие экологические условия. Специалисты считают, что величина расхода энергии, равная 10¹⁷ Вт, является предельной не только для нашей цивилизации, но и для любой другой планетной цивилизации. Где же выход? Как можно обойти эти ограничения? Выход указал еще Циолковский: цивилизация должна выходить за пределы своей планеты и ее атмосферы. Если цивилизация выйдет за пределы своей планеты и расселится вокруг своей звезды, то предельная рассеиваемая мощность увеличивается более чем на девять порядков (она станет равной 3·1026 Вт). Значит и нам с нашим передающим центром (антенной и передатчиком) надо выбраться за пределы Земли, если мы хотим вещать на космос.

Специалисты рассчитали, что антенна с передатчиком должна быть вынесена за пределы орбиты Юпитера. Это нужно и потому, чтобы защитить биосферу Земли от излучения мощного радиопередатчика. Имея дело с антеннами, предназначенными для излучения столь большой мощности, надо решать непростой вопрос охлаждения антенны, отвода от нее тепла. Для этого надо строить весьма массивные радиаторы, отбирающие это лишнее тепло.

Размер антенны определяется многими факторами. Но главным из них является излучаемая мощность, а более определенно — та энергия, которую надо отводить от антенны в виде тепла. Было рассчитано, что для того. чтобы наше вещание было услышано на удалении 30 тысяч световых лет, необходимо соорудить антенну в виде шара, радиус которого в шесть раз больше радиуса Солнца! Диаметр этой антенны составляет десятую часть расстояния между Землей и Солнцем!

Так обстоит дело с величиной излучаемой мощности и размерами антенны. Резонно задаться вопросом: как быстро можно осуществить такое строительство? Для него понадобится соответствующий материал (и немало!), который надо будет доставить к месту строительства космическим транспортом. Понадобится и многое другое. В С. Троицкий рассчитал, что время транспортировки растянется на треть миллиона лет. Результат, прямо скажем, неутешительный. Причем он неутешителен вдвойне. Во-первых, мы должны выбросить из головы мысли о создании всенаправленного радиовещания на Вселенную с целью установить связь с другими цивилизациями. Во-вторых, мы поняли, что и другие цивилизации, которые находятся на таком же уровне технологического развития, что и мы, не построят таких передающих центров и не начнут вещать на нас. Конечно, можно себе представить, что имеются цивилизации с разным уровнем технологического развития. Если некоторые, к которым относится и наша цивилизация, овладели энергией только своей планеты, то цивилизации более высоко-го уровня овладели всей энергией звезды. Энергетические возможности таких цивилизаций значительно (примерно на 10 порядков в сравнении с нашей Солнечной системой) выше. Нельзя исключить также существование и еще более развитых в плане технологий цивилизаций. Эти цивилизации, если они имеются, овладели энергией всей своей галактики. Естественно их назвать сверхцивилизациями. Такое деление цивилизаций на типы I, II, III предложено Н С. Кардашевым.

Используя эту терминологию, можно ожидать, что радиовещание на космос могут себе позволить только цивилизации II и III типа. Означает ли это, что надо отказаться от попыток выйти через радиоокно в космос и что не стоит направлять свои приемники на космические радиопередачи? Нет, поскольку имеются и другие, кроме рассмотренных выше, возможности.

Здравый смысл подсказывает, что если мы не имеем возможности обеспечить энергией всенаправленные радиопередачи, то мы должны искать другие, менее энергоемкие пути связи с внеземными цивилизациями. Собственно, такие пути для связи в земных условиях давно разработаны. Нам надо только применить их к новым, космическим условиям. Рассмотрим эти пути.

Опыт, описанный в предыдущем разделе, говорит о том, что нам надо использовать узконаправленные антенны, излучающие в пределах определенного телесного угла. Применение таких антенн позволит не рассеивать энергию во все окружающее пространство, а направлять ее в заданном направлении. Отсюда и получается выигрыш в энергии (мощности), причем чем меньше телесный угол, или как говорят специалисты, чем уже главный лепесток диаграммы направленности антенны, тем выигрыш по мощности больше.

Смысл диаграммы направленности антенны состоит в следующем. Она представляет собой кривую, которая характеризует изменение потока энергии, излучаемой антенной в зависимости от направления.

Можно подсчитать, какой выигрыш энергии мы можем получить, если вместо всенаправленной антенны будем использовать узконаправленную. Такой подсчет легко выполнить, если знать коэффициент направленного действия антенны (который самым тесным образом связан с формой диаграммы антенны). Чтобы определить этот коэффициент, надо мощность, излучаемую антенной в направлении главного лепестка, поделить на мощность, излучаемую всенаправленной антенной, но в обоих случаях надо брать излучаемые мощности в расчете на единичный телесный угол. Отношение этих мощностей и даст нам численное значение выигрыша в мощности при использовании узконаправленной антенны. Это отношение и есть коэффициент направленного действия. Ясно, что если во всех направлениях он равен единице, то никакого направленного действия антенны нет, она является всенаправленной, или, как еще говорят, «изотропной» (изо — равный, тропос — направление), то есть излучающей одинаково во всех направлениях.

Если использовать для передачи антенну с диаметром 300 метров, то на волне длиной 10 сантиметров получим «выигрыш» в сто миллионов, то есть в 108 раз. Так что игра стоит свеч, и строительство узконаправленных антенн, каким бы дорогим оно ни было, окупается теми результатами, которые с их помощью получаются.

Читатель понял, что мы охотимся за максимальным выигрышем. Но его можно увеличивать не только путем увеличения площади антенны, но также и путем уменьшения длины излучаемой волны. Ведь нам не обязательно работать на частоте 10 сантиметров. Если мы длину волны уменьшим до 1 миллиметра, то выигрыш увеличится в сто раз.

Что касается антенны, то чем ее площадь больше, тем больше «выигрыш» (если только она построена с соблюдением всех требований, которые к ней предъявляются). Что же касается выбора длины волны, то мы не можем ее уменьшать произвольно в погоне за выигрышем. Надо выбирать такую длину волны, излучение на которой могло бы дойти до радиокорреспондента. Это правило должно выполняться даже в том случае, если выбор длины волны не обеспечивает максимального выигрыша в энергии.

Связисты знают, что выбрать правильную длину волны (или частоту) — это значит обеспечить надежную радиосвязь. Существует целая служба радиопрогнозов, в задачи которой входит предсказывать оптимальные радиочастоты с определенной заблаговременностью (за год, месяц, сутки и т. д.). Эти службы распространяют долгосрочные, месячные прогнозы и прогнозы меньшей заблаговременности.

Почему же в земных условиях надо все время следить за правильным выбором радиочастоты? Дело в том, что короткие радиоволны, с помощью которых осуществляется связь на Земле, направляются от одного пункта к другому примерно так же, как световые лучи направляются зеркалом. Зеркало, которое направляет радиоволны, находится в атмосфере на высотах от 50 до 350 километров. Оно состоит из заряженных частиц электронов и атомов, от которых оторвано по одному электрону. Такие атомы называются ионами. Их электрический заряд положительный. Процесс отрыва электронов от атомов, в результате которого образуются ионы, называется ионизацией. Та часть атмосферы, где содержится достаточное количество ионов (по крайней мере более ста штук в одном кубическом сантиметре), была названа ионосферой, то есть сферой ионов. С таким же основанием ее можно было назвать и электроносферой, поскольку свободных электронов там столько же (по крайней мере выше 90 километров). Это было бы тем более оправданным, что на распространение радиоволн оказывают влияние именно электроны. Поскольку их масса в тысячи раз меньше массы ионов, они быстрее отзываются на проходящую радиоволну. Отражательная способность ионосферного зеркала определяется концентрацией свободных электронов. Чем эта концентрация больше, тем большей частоты радиоволну ионосфера в этом месте способна отразить.

Если бы концентрация электронов в ионосфере все время оставалась неизменной, то, определив ее один раз, мы узнали бы те частоты, на которых следует вести радиосвязь. Но это не так. Ионосфера практически непрерывно меняется. Дело в том, что ионы и электроны образуются под действием солнечного излучения, а оно зависит от времени суток, широты места, сезона года и т. д. Мало того, часть ионов (и электронов) образуется в ионосфере также под действием не волнового излучения Солнца, а заряженных частиц, которые вторгаются в атмосферу Земли сверху. Эти частицы вторгаются, главным образом, в высоких широтах северного и южного полушарий, где они не только изменяют ионосферу, но и вызывают полярные сияния. Таким образом, ионосферное зеркало, которое должно направлять радиоволны, непрерывно меняется. Наибольшие его изменения имеют место в высоких широтах, где по этой причине труднее всего обеспечить надежную радиосвязь. Служба радиопрогнозов практически пытается определить, какой будет ионосфера на предстоящий период. Зная ионосферу, то есть концентрацию электронов на разных высотах, не представляет труда определить оптимальную рабочую частоту для радиосвязи.

Наша задача — исследовать возможности космической радиосвязи, а не связи в пределах Земли. При этом нельзя не учитывать ионосферу. Волны длиной больше примерно 10–15 метров через ионосферу Земли в космос не пробьются. Они ионосферным зеркалом отразятся обратно к Земле. Но и в этом случае, если длина волны меньше указанного предела и волна пройдет сквозь ионосферу, ионосфера будет оказывать определенное влияние на распространение в ней радиоволны. Ионосфера не только отражает радиоволны, но и поглощает их. Как и отражение, поглощение радиоволны зависит от длины волны. Но радиоволны поглощаются не только ионосферой, но и атомами и молекулами нейтральной атмосферы. Но нейтральные частицы поглощают только волны со строго определенной длиной. Кислород и вода поглощают на длине волны 1,35 сантиметра, гидроксил — на 18 сантиметрах, формальдегид — на 6 сантиметрах. На длинах волн от 21 до 18 сантиметров (это соответствует частотам 1400–1700 МГц) размещается так называемый «водяной диапазон», в котором поглощение меньше, чем на более коротких волнах.

Но не только ионосфера и атмосфера накладывают ограничения на выбор рабочей частоты для осуществления межзвездной радиосвязи. При выборе частоты надо учитывать также радиопомехи, исходящие из Галактики и Метагалактики. Ведь радиосигналы на межзвездных радиотрассах вряд ли будут интенсивными. А обнаруживать слабые сигналы на фоне шумов очень непросто. Интенсивность радиоизлучения Галактики и Метагалактики тем меньше, чем больше частота. Значит, рабочую частоту для межзвездной связи надо выбирать в том диапазоне, где помехи уже невелики. Из сказанного ясно, что чем меньше длина волны, тем лучше: ее распространению не будет мешать ионосфера Земли, а радиопомехи Галактики и Метагалактики будут меньше. Но не тут-то было: очень короткие волны весьма сложно принимать. Это связано с устройством радиоприемников, а точнее, с физической природой самого излучения. Как известно, электромагнитное излучение обладает одновременно свойствами волн и частиц, то есть квантов. Энергия кванта тем больше, чем больше частота излучения. Регистрировать слабое излучение на высоких частотах трудно потому, что оно проявляет свои дискретные, квантовые («квант» — значит порция) свойства. Даже идеальный радиоприемник не может достоверно регистрировать это излучение. Из-за квантовой природы излучения создается впечатление, что имеются шумы, возникающие внутри приемника. Чем больше частота, тем выше уровень этих квантовых шумов, то есть уровень квантового шума прямо пропорционален частоте излучения.

Таким образом, мы ограничены в выборе рабочей частоты снизу (со стороны низких частот) наличием космического радиошума, а сверху (со стороны высоких частот) — наличием возрастающего с частотой квантового шума приемника. С учетом тех и других шумов получается, что участок с минимальным уровнем помех находится между частотами 1000 и 10 000 Гц. Это соответствует диапазону длин волн от 30 до 3 сантиметров.

В 1959 году в английском журнале «Нейчур» была опубликована статья Дж. Коккони и Ф. Моррисона. Считается, что она положила начало поиску внеземных цивилизаций, поскольку в ней впервые было показано, что имеющиеся в то время радиотехнические (а точнее, радиоастрономические) средства позволяют поставить проблему множественности миров на практическую основу. В этой пионерской работе авторы решали главный вопрос, а именно — на какой частоте надо вести межзвездную радиосвязь. Они, конечно, учли все то, о чем говорилось выше. Но этого для выбора рабочей длины волны недостаточно. Ведь надо не только оптимально выбрать рабочую длину, но и сообщить об этом радиокорреспонденту (находящемуся где-нибудь на планете около своей звезды), с тем чтобы он настроил свой приемник именно на эту частоту, а передачи для нас вел также на этой частоте. Это сложнее, чем поднять себя за волосы! Что же делать? Представим себе, что нашего радиокорреспондента мучают те же мысли: как связаться с нами, какую частоту для этого выбрать и т. д. Естественно, перед ним встанут те же вопросы, что и перед нами. Послать к нам гонца, чтобы узнать у нас рабочую частоту или сообщить нам выбранную им частоту, естественно, он не может. Остается одно — выбрать такую частоту, о которой мы догадались бы не сговариваясь. Коккони и Моррисон не без основания решили, что такая длина волны должна быть равна 21 сантиметру (частота 1420 МГц). На эту частоту не могли не обратить внимание жители Вселенной, поскольку она содержится в спектре космического радиоизлучения. Волны с длиной 21 сантиметр излучает межзвездный газ, состоящий из водорода, самого распространенного элемента во Вселенной. Этого не могут не знать другие цивилизации, а заслуги этой длины слишком велики (исследования Вселенной на волне 21 сантиметр — мощнейший метод познания ее природы), чтобы она не была воспринята всеми как основной, главный ориентир среди всех частот.

Выбор этой длины волны был одобрен практически всеми учеными мира, работающими над данной проблемой. И. С. Шкловский по поводу этого выбора высказался так: «Логически неизбежен вывод, что язык самой природы должен быть понятен и универсален для всех разумных существ Вселенной, как бы сильно они ни отличались друг от друга. Законы природы объективны и поэтому одинаковы для всех разумных существ».

Эта длина волны всем хороша, однако на ней весьма сильно излучение межзвездного водорода, которое для познания Вселенной бесценно, но в данном случае служит помехой. Ученые предложили уменьшить длину волны вдвое (частота 2840 МГц). Полагали, что инопланетяне без труда догадаются о таком удвоении частоты, поскольку она позволяет отделаться от космического радиошума. Предлагались и другие модификации этой вселенской длины волны, равной 21 сантиметру.

Для составления такого графика кроме длины волны надо знать (и указать в графике) направление излучения (поскольку наша антенна не всенаправленная) и время рабочих сеансов. Здесь трудность та же, что и при выборе частоты: надо каким-то образом сообщить радиокорреспонденту время сеансов связи. Но это, естественно, невозможно. Поэтому мы снова пытаемся мыслить так же, как и наши братья по разуму на других планетах, которые стремятся связаться с нами. Казалось бы, все без исключения должны прийти к одному и тому же решению, а именно: за начало сеанса связи принять какой-либо световой сигнал, который наблюдается в пределах всей Вселенной, но появляется не слишком часто. Таким световым сигналом является вспышка Сверхновой (или Новой) звезды. Ее наблюдают инопланетяне в разных местах Галактики, она должна послужить для всех сигналом начала сеанса радиосвязи. Эта идея была высказана П. В. Маковецким. Она обсуждалась в 1975 году участниками семинара, который проходил в Специальной астрофизической обсерватории АН СССР. Материалы этого совещания, в котором приняли участие ведущие специалисты, занимающиеся проблемой поиска внеземных цивилизаций, опубликованы в 1981 году отдельной книгой «Проблема поиска внеземных цивилизаций».

На Всесоюзном симпозиуме в Таллине в декабре 1981 года идея П. В. Маковецкого (которая в 1975 году осенила и зарубежных ученых) была признана «блестящим решением проблемы». В чем конкретно состоит идея организации межзвездной радиосвязи по определенному расписанию?

Чтобы пояснить ее, нам придется прибегнуть к изображению ситуации на бумаге. Представим себе, что вблизи каждой из звезд существует планета с цивилизацией.

Каждая из этих цивилизаций имеет один всенаправленный передатчик и один всенаправленный приемник, настроенные на одну и ту же частоту. Все цивилизации, не договариваясь между собой, поняли, что сигналом к началу передачи должна быть вспышка очередной Новой или Сверхновой звезды. В какой-то момент времени вспышка произошла. Через некоторое время вспышка Новой будет замечена на Земле. Это время определяется расстоянием, которое должен пройти световой сигнал, то есть расстоянием между Новой и Землей. (По традиции слова Новая и Сверхновая пишутся с заглавной буквы, а слово звезда опускается.) Поделив это расстояние на скорость распространения света (300 000 км/ с), получим это время. Ясно, что чем дальше от Новой будет находиться данная цивилизация, тем позднее до нее дойдет световой сигнал от вспыхнувшей Новой, тем позднее она включит свой передатчик. Это значит, что сигналы от разных цивилизаций поступят к нам в разное время. Но в очередности такого поступления сигналов есть определенная закономерность.

Если бы все цивилизации начали посылать сигналы в один и тот же момент Вселенского времени (назовем так единое для всей Вселенной время), то быстрее всего на Земле мы зарегистрировали бы сигналы тех цивилизаций, которые находятся ближе к нам. Сигнал на Земле регистрировался бы одновременно от всех тех цивилизаций, которые находятся на одинаковом удалении от Земли, то есть на поверхности сферы, в центре которой находится сама Земля. Чем больше радиус этой сферы, то есть чем дальше находится цивилизация, тем позднее приходили бы сигналы от них.

Но использовать Вселенское время цивилизации не могут. Они могут только привязать время начала работы своих передатчиков к тому моменту, когда к ним придет световой сигнал от Новой или Сверхновой. Но поскольку цивилизации находятся на разных удалениях от вспыхнувшей Новой, то этот сигнал они получат в разное время: те, что находятся к Новой ближе, получат этот сигнал раньше. Это значит, что они раньше включат свои передатчики и радиосигнал от них отправится в путь к нам раньше. На первый взгляд, никакой синхронизации не получается. Но так ли это? Рассмотрим ситуацию внимательнее.

Соединим Новую и Землю прямой линией. Если цивилизация находится на этой прямой линии где-то между Землей и Новой, то сигнал от этой цивилизации должен поступить на Землю одновременно с сигналом от вспыхнувшей Новой. Это легко понять, так как оба сигнала (световой и радио) распространяются с одинаковой скоростью — скоростью света. Представим себе, что от Новой одновременно выбежали два «посланца» (световых сигнала) с одинаковой скоростью в одном и том же направлении. Один должен добежать до Земли, а другой — до находящейся на этом пути цивилизации. Когда второй сигнал достигнет этой цивилизации, он моментально передаст свою эстафету посланцу цивилизации (радиосигналу), который побежит по тому же пути к Земле вместе с первым сигналом. Поскольку они движутся с одинаковой скоростью, то и достигнут Земли одновременно. Но одновременно достигнут Земли не только сигналы от тех цивилизаций, которые находятся между Новой и Землей на линии, их соединяющей. Имеются и другие варианты. Нетрудно сообразить, что поскольку скорость светового сигнала такая же, как и скорость радиосигнала, то важно только то, какой общий путь пройдет сигнал от Новой через цивилизацию к Земле. То, что сигнал в месте нахождения цивилизации передает эстафету, то есть вместо светового становится радиосигналом, дела не меняет, поскольку на эту передачу время не тратится. Значит, на Землю придут одновременно радиосигналы от тех цивилизаций, пути через которые от Новой к Земле одинаковы по длине. Каждый такой путь состоит из двух отрезков ломаной линии, соединяющей Землю и Новую и упирающейся своим изломом в место нахождения данной цивилизации. Но условие постоянства суммарной длины ломаной линии, концы которой жестко закреплены и которая состоит из двух отрезков, означает, что все точки излома (то есть места, где находятся цивилизации) должны составить эллипс.

Мы не можем пользоваться сферическим представлением расположения цивилизаций, от которых сигнал придет на Землю одновременно. Это потому, что цивилизации включают свои передатчики не одновременно. Но оказалось, что поскольку цивилизации включают свои передатчики по сигналу одной и той же Новой, то определенная закономерность в поступлении сигналов на Землю проявляется в том, что на Землю будут одновременно поступать радиосигналы от цивилизаций, находящихся на поверхности эллипсоида, полученного вращением описанного выше эллипса вокруг своей большой оси, проходящей через Землю и Новую.

События будут развиваться во времени следующим образом: в определенный момент времени мы на Земле зарегистрируем вспышку Новой или Сверхновой и строго одновременно зарегистрируем радиосигналы от цивилизаций, находящихся между Землей и Новой на соединяющей их линии. Затем начнут поступать сигналы от цивилизаций, немного удаленных от этой линии, но только от тех, которые находятся на поверхности эллипсоида. Если мы хотим узнать, от каких цивилизаций мы получим радиосигналы между двумя моментами времени (например, в течение суток) после вспышки Новой, то мы должны нарисовать соответствующие этим моментам эллипсоиды. Если цивилизация попадает в пространство между этими эллипсоидами, то ее радиосигналы будут зарегистрированы на Земле в этом промежутке времени, то есть в течение указанных суток. Это пространство между эллипсоидами автор идеи назвал «дынной коркой». Ясно, что чем дальше по времени от момента вспышки Новой, тем от более далеких цивилизаций будут приходить на Землю сигналы. Здесь будет точнее говорить не о более далеких цивилизациях, а о тех из них, путь через которые от Новой к Земле наиболее длинный. Если провести расчет применительно к Земле, то получим, что на Земле после вспышки Новой в течение одних суток должны прийти радиосигналы от 260 звезд, которые попадают в эту «дынную корку» суточной толщины. Но с течением времени услышанные ранее цивилизации перестают быть слышимыми, они выходят из игры, оказываясь за пределами этой «дынной корки». Если говорить об интервале регистрации сигналов в 10 суток, то за это время в «дынной корке» содержится в 10 раз больше звезд (то есть 2600), они за это время полностью обновляются: сколько их входит в «корку» за этот интервал времени, столько же и выходит из нее. Эллипсоид очень вытянут. Земля находится в одном из его эксцентриситетов. Наблюдая с Земли (в радиодиапазоне), больше всего звезд мы увидим в том случае, если будем «смотреть» в направлении Новой. Это понятно, так как угол, под которым видна половина эллипсоида (в него попадает половина цивилизаций, излучающих в данное время), очень небольшой. Из сказанного выше ясно, что с течением времени после вспышки Новой этот угол будет меняться, поскольку оси эллипсоида увеличиваются. Например, для Новой Лебедя, которая вспыхнула 30 августа 1975 года, на 1979 год этот угол составил 2°18. Это значит, что в этом телесном угле возникло в 1979 году 1300 потенциальных позывных (если интервал наблюдения был принят равным 10 суткам). Если этот угол увеличить до 4°, то в него уже попадало около 90 % всех звезд, попадающих в десятисуточную «дынную корку». Наибольшая угловая плотность звезд (105 звезд на один градус) наблюдается на удалении 1°22 от Новой. Максимум плотности звезд (цивилизаций) имеет кольцевую форму, центром ее является вспыхнувшая Новая. С течением времени от вспышки Новой центр этой кольцевой зоны удаляется от Новой. Например, через двадцать лет после вспышки он уже приходится на 4° от Новой. Одновременно плотность звезд с радиопозывными уменьшается. Но расчеты показывают, что даже спустя 40 лет после вспышки Новой угловая плотность звезд в максимуме указанного кольца достигает 10 звезд на градус.

Преимуществ организации приема позывных по такому расписанию много. Одно из них состоит в эффективности приема. Так, если вести прием радиосигналов с помощью радиотелескопа без учета этой системы, то есть по индивидуальному расписанию, то для поиска позывных от одной звезды (например, звезды Барнарда) наблюдения необходимо вести в течение 10 суток непрерывно. Если использовать предложенную выше систему и в согласии с ней просматривать ежедневно вокруг вспыхнувшей Новой круг радиусом 4°, можно обследовать одновременно 2300 звезд.

Читатель, очевидно, сообразил, что число прослушиваемых звезд, или, другими словами, форма «дыни» определяется тем, как далеко от Земли находится вспыхнувшая Новая. Чем она дальше, тем «дыня» более вытянута, тем больше звезд попадает в кольцо вокруг Новой. Это и хорошо и плохо. Хорошо, потому что в поле зрения нашего радиотелескопа, направленного на вспыхнувшую Новую, попадает одновременно больше звезд, вокруг которых на планетах возможно существование цивилизаций. Это значит, что вероятность зарегистрировать позывные от них больше. Но чем дальше находится Новая, тем труднее определить скорости в направлении луча. Если вспышка Новой возникает в 3 раза ближе, чем описанная выше вспышка Новой Лебедя 1975 года, то мощность ее расписания будет в 32=9 раз меньше, а угловая плотность позывных вокруг Новой уменьшится в 33=27 раз.

Из описанной выше ситуации ясно, что условия для приема сигналов от звезд, находящихся в разных частях Галактики, различны. Ведь если звезда с цивилизацией находится очень далеко от линии Земля — Новая, то радиопозывные от нее начнут поступать через очень большой интервал времени после вспышки Новой. Этот интервал времени может измеряться сотнями и тысячами лет. Ясно, что такие звезды включать в расписание радиосвязи не стоит. Следует ограничиться звездами той части Галактики, позывные от которых могут достичь Земли в течение первых 10–20 лет после вспышки Новой или Сверхновой. Другие звезды надо исследовать на посылаемые ими (точнее — их цивилизациями) радиосигналы тогда, когда вспыхнет соответствующая Новая и они попадут в свою «дынную корку».

Автор данной идеи высказал и такую интересную мысль: «Чем меньше в Галактике цивилизаций, принадлежащих нашему коммуникационному горизонту, тем труднее установить контакт «хотя бы с кем-нибудь», тем выше опасность преждевременной утраты интереса к контактам, тем выше ценность принципа расписания, облегчающего и ускоряющего контакт, делающего поиск во времени осмысленным и, следовательно, более оптимистичным и результативным».

Мы прояснили в определенном смысле вопрос о частоте, времени и частично о направлении связи. Но вопрос о направлении связи надо рассмотреть шире. При проектировании и конструировании приемопередающей связи в пределах Земли без труда производится согласование всех технических решений для целой радиолинии, включающей как передачу, так и прием, то есть обоих радиокорреспондентов. Как мы уже говорили, в условиях первого поиска радио-корреспондента, то есть внеземной цивилизации, такой подход применить нельзя. Приходится строить линию радиосвязи независимо с двух концов. Будет ли она после этого работать? Для того чтобы она заработала, надо попытаться представить аргументы, которыми будет руководствоваться наш неизвестный радиокорреспондент. Можно подумать, что это угадывание является слишком маловероятным и посему безнадежным делом. Но в том-то и дело, что оно не должно быть просто угадыванием, оно должно быть догадкой, основанной на научной базе.

Как же должны выбирать место встречи во Вселенной те цивилизации, которые еще не установили контакта друг с другом (в том числе и наша цивилизация)? Если говорить только о нашей Галактике, то, несомненно, внимание всех ее жителей привлекает объект, названный нами — землянами — Крабовидной туманностью. Крабовидная туманность образовалась в результате взрыва Сверхновой звезды, она является источником радиоволн и рентгеновских лучей. В ней находится такой экзотический объект, как пульсар. К достоинствам Краба (так часто астрофизики называют туманность, подарившую им массу замечательных открытий) можно отнести и многие другие. Но и этих достаточно, чтобы не сомневаться в том, что она является особым объектом в Галактике, который исследуется цивилизациями, достигшими необходимого для этого технологического уровня. Представим эту ситуацию на рисунке 46. В центре находится Крабовидная туманность (обозначена буквой К), а вокруг нее имеется 12 внеземных цивилизаций (обозначены цифрами от 1 до 12). Каждая из этих цивилизаций может рассуждать так. Если все цивилизации направят свои радиотелескопы на Крабовидную туманность (а они вольно или невольно это делают, изучая ее радиоизлучение), то имеется определенная возможность того, что некоторые из цивилизаций окажутся на одной линии, как цивилизации 1, 6 и 7. Это значит, что, направляя свои радиотелескопы на Краба, они тем самым направляют их друг на друга. Для этих цивилизаций вопрос выбора направлений решен. Правда, каждая из них должна сообразить, что надо направлять радиотелескоп не только в сторону Крабовидной туманности, но и в противоположном направлении, для того чтобы встретиться с теми цивилизациями, которые находятся у нее за спиной и которые также смотрят на Краба, а значит, в ее спину. Это также показано на рисунке 4 6. Цивилизация 6 может передать свою информацию цивилизации 1, только развернувшись на 180°.

Рис. 46. Схема радиосвязи между внеземными цивилизациями (1 — 14) с использованием Крабовидной туманности (К).

Крабовидная туманность является не единственным объектом, достойным быть ориентиром при организации радиосвязи между цивилизациями. Так как наша Галактика по форме представляет собой не шар, а диск, у нее есть естественный экватор и экваториальная плоскость. Она также может служить ориентиром при организации радиосвязи. Кроме того, наша Галактика тоже имеет свой центр, который может служить ориентиром-маяком для всех цивилизаций Галактики. На симпозиуме в Таллине в 1981 году специалисты различных стран, занимавшиеся проблемой связи с внеземными цивилизациями, сошлись на том, что центр Галактики имеет не только коммуникационное значение. Имеются основания полагать, что внеземные цивилизации с большей вероятностью могут быть обнаружены именно здесь. Но это мы обсудим позднее.

При составлении расписания связи с внеземными цивилизациями должно быть учтено как коллективное расписание, в котором указаны те периоды, когда мы можем наблюдать целые коллективы звезд, направляя свой радиотелескоп в направлении вспыхнувшей Новой или Сверхновой, так и индивидуальное расписание, предусматривающее прием от отдельных звезд- «индивидуумов». Сюда должна быть включена также работа радиотелескопов, направленных на ориентиры-маяки в нашей Галактике и за ее пределами.

Радиосигналы, которые мы намерены посылать другим цивилизациям или принимать от них, должны удовлетворять определенным требованиям. Прежде всего нам понадобится два класса таких радиосигналов: сигналы одного класса будут использоваться в качестве позывных, а сигналы другого — для передачи информации. Ясно, что сигналы-позывные, не передающие никакой информации кроме той, что их послала цивилизация, проще информационных сигналов. Но к тем и к другим предъявляется обязательное требование: вид сигналов (их характеристики) должен однозначно свидетельствовать об их искусственном происхождении. Только это позволит нашим радиокорреспондентам выделить их из множества радиосигналов, которые создаются во Вселенной естественным путем и принимаются радиотелескопами нашей и других цивилизаций. Идеальным позывным радиосигналом был бы строго монохроматический сигнал, то есть идеальная синусоидальная электромагнитная волна с определенной длиной. Если бы такое излучение было принято нами из космоса, то никто не сомневался бы в том, что оно имеет искусственное происхождение. Но идеальную синусоидальную волну практически излучить невозможно, поэтому говорят о квазимонохроматических (квази значит почти) радиосигналах, длина волны которых может меняться только в узкой полосе. Поэтому их называют узкополосными сигналами. Преимущество таких сигналов не только в том, что их искусственность однозначно выявляется, но и в том, что они способны распространяться на большие дальности, чем широкополосные сигналы. Известно, что подавляющее число радиоисточников во Вселенной испускает сигналы с широким, а точнее сплошным, непрерывным спектром. Но межзвездная среда является неоднородной и поэтому значительно искажает даже монохроматический сигнал. В этом мы убедились, принимая радиосигналы от пульсаров. На основании этого эффекта сигналы от пульсаров анализируют соответствующим образом и из них получают информацию о характеристиках неоднородностей межзвездной среды. Такое же действие неоднородностей космической среды проявляется и на искусственных радиосигналах, которые исходят от космических аппаратов в Солнечной системе и принимаются на Земле. При этом меняется (флуктуирует) не только амплитуда сигналов, но и их фаза и частота.

Все это приводит к тому, что излученный монохроматический сигнал после прохождения космической среды перестает быть монохроматическим. Он скорее похож по характеристикам на флуктуационный шум, и обнаружить такой сигнал можно только тогда, когда он существенно превышает уровень шумов на входе приемника. Если его уровень меньше, то выделить его на фоне шумов очень сложно. В природе имеются и узкие естественные линии излучения. Это, например, излучение гидроксила ОН в диапазоне 18 сантиметров или излучение межзвездного водорода в диапазоне 21 сантиметр, о которых уже говорилось выше. Но ширина полосы первого излучения все же составляет несколько сотен герц, а второго — все 50 тысяч герц. Генераторы способны создавать радиосигналы с полосой всего в несколько герц или даже доли герца. Молекулярные генераторы сужают эту полосу даже до сотых долей герца. Ширина полосы генераторов определяется естественными шумами в системе.

Необходимо сказать и о полосе частот принимаемого устройства. Кто хоть немного знаком с радиотехникой и принципами радиосвязи (или хотя бы радиоприема), тот знает, что ширина полосы приемника является одной из основных его характеристик. Полосу частот приемника можно сравнить с воротами, вход через которые разрешен только излучению с определенными частотами. Ясно, что чем эже эта полоса, тем меньше пройдет в приемник ненужных нам, лишних излучений, являющихся помехой приему. Собственно, если мы точно знаем частоту принимаемого сигнала и он является узкополосным, то и полосу приемника следует выбрать минимальную: сузить ее до такой степени, чтобы пропустить в приемник только полезный сигнал. Правда, если на частоте сигнала имеется радиопомеха, то она, естественно, пройдет в приемник Но зато не пройдут помехи, частоты которых находятся за пределами полосы приемника. К сожалению, даже в идеальном варианте это сделать не удастся. Мешает то обстоятельство, что частота излученного радиосигнала будет регистрироваться в приемнике нашего радиокорреспондента несколько отличной в том случае, если мы удаляемся от него или же приближаемся к нему. Такие же изменения частоты будут регистрироваться нашим радиокорреспондентом в том случае, если он приближается к нам или удаляется от нас. Это любопытное явление наблюдается не только в радиодиапазоне электромагнитных волн, но и во всех других диапазонах (рентгеновском, видимом, инфракрасном и т. д.). Более того, этот эффект наблюдается и в звуковых колебаниях. Каждый из нас неоднократно имел возможность непосредственно слышать проявление этого эффекта, когда стоял на перроне, мимо которого проезжал поезд с гудком. По мере того как поезд приближается к нам, его звук становится более низким, то есть частота звуковых колебаний уменьшается. После того как он минует нас и начнет удаляться от нас, звук становится более высоким. Этот эффект назван именем физика Доплера. Он очень широко используется в физике и технике. Мы об этом эффекте говорили. Применительно к нашей проблеме поиска внеземных цивилизаций можно указать на такое возможное использование этого эффекта. Если на Земле принимать радиосигналы, передаваемые с какой-либо планеты в Галактике, то по измеренному доплеровскому смещению частоты принятых радиосигналов можно определить период обращения планеты вокруг своей звезды, то есть продолжительность года. Скорость вращения планеты вокруг своей оси меньше ее орбитальной скорости. За счет вращения планеты также происходят периодические изменения частоты, которые не выходят за пределы полосы частот сигнала. Это позволяет определить продолжительность суток. Далее по спектральному классу звезды можно определить ее массу. Зная период обращения планеты при помощи третьего закона Кеплера, можно найти расстояние между планетой и звездой. Зная это удаление, можно оценить, какие физические условия имеются на данной планете (например, какова средняя температура ее поверхности). Далее, зная продолжительность суток на планете и определив суточные изменения частоты сигнала, можно оценить величину радиуса планеты. Мало того, более тщательный анализ принятого радиосигнала дает возможность установить даже широту того места на планете, откуда исходит радиосигнал. Специалисты считают, что этим не исчерпывается информация о планете, которую можно получить из простого незакодированного сигнала только потому, что его частота изменяется в результате движения источника, то есть из-за эффекта Доплера.

Многие свойства Вселенной стали известны благодаря изучению доплеровского сдвига частоты естественных электромагнитных сигналов. Мы рассказали здесь об эффекте Доплера не только потому, что это пришлось к слову, а прежде всего потому, что это имеет прямое отношение к проблеме выбора радиосигналов для межзвездной связи и приема этих сигналов. Если мы готовимся принять монохроматический радиосигнал от внеземной цивилизации и знаем (или думаем, что знаем) частоту излучения, то, исходя из этого, мы и должны выбирать ширину полосы приемника. Но эффект Доплера этому мешает. За счет обращения планеты вокруг своей звезды происходит сдвиг частоты, который составляет сотни тысяч герц. Это в десятки раз больше той полосы частот, в которой может находиться сигнал. Как же после этого можно сужать полосу частот приемника без оглядки на эффект Доплера?

Но выход из этого положения был найден. Поскольку нельзя создать один приемник с узкой полосой, так как за пределами этой полосы может оказаться полезный сигнал, а широкополосный приемник плох тем, что в него лезут помехи и мешают выделению полезного сигнала, решили использовать не один приемник с широкой полосой, а миллион или даже несколько миллионов приемников, полоса частот каждого из которых является очень узкой. Она может измеряться даже долями герца. Конечно, этот вариант дорогостоящий — создавать миллион приемников, естественно, дороже, чем создавать один приемник. Но другого выхода специалисты не видят.

В радиосвязи, применяемой нашей цивилизацией для внутреннего пользования, для передачи информации применяется модуляция радиосигнала, который сам имеет определенную частоту. Напомним просто суть этого процесса. Синусоидальное электромагнитное колебание характеризуется амплитудой, частотой колебания и начальной фазой. Если мы хотим передать какое-либо сообщение из одного пункта в другой (то есть к радиоприемнику), то для этого используется электромагнитное колебание высокой частоты. Такое колебание свободно распространяется в пространстве. На это высокочастотное колебание, которое, если можно так сказать, служит ногами сообщения, нагружают те медленные изменения, которые отражают изменения давления воздуха на мембрану микрофона при разговоре или пении. Нагрузить эти медленные изменения во времени (называемые функцией сообщения) на высокочастотные колебания можно тремя способами. Во-первых, можно в такт медленных изменений изменять амплитуду высокочастотного колебания. Тогда в приемном пункте эти изменения амплитуды можно расшифровать и восстановить функцию сообщения. Высокочастотное колебание уже становится ненужным после того, как оно выполнило свою миссию — перенесло сообщение. Этот способ нагрузки информации называется амплитудной модуляцией, то есть изменением модуля (величины) амплитуды.

Для нагружения функции сообщения на высокочастотное колебание можно использовать и второй параметр колебаний — его начальную фазу. Для этого необходимо менять ее в соответствии с изменением функции сообщения. Это фазовая модуляция.

Конечно, далеко не все то, что мы применяем для радиосвязи здесь, пригодно для межзвездной радиосвязи. И это имеет место не только потому, что космическая радиолиния имеет, несомненно, свои особенности. Это прежде всего потому, что мы не можем сообщить свои технические решения нашему радиокорреспонденту. Именно поэтому мы вынуждены принимать только наиболее простые, подсказываемые самой природой, а потому и понятные всем цивилизациям, решения.

В настоящее время ученые единодушны в том, что сигналы, передаваемые цивилизациями как позывные, не должны быть модулированы. Это позволит сохранить их узко-полосными. На симпозиуме в Таллине был поставлен вопрос о том, что при организации межзвездной связи следует использовать другие методы, в отличие от тех, что были описаны выше. С докладом «Межзвездная связь с помощью от носит ельных методов передачи сигналов» выступил Н Т. Петрович.

В описанных выше методах важны были абсолютные изменения основных параметров высокочастотного колебания — амплитуды, частоты, фазы. Именно по абсолютным величинам этих параметров восстанавливалась функция сообщения, то есть та информация, которую мы стремимся передать. Но измерить с достаточной точностью эти абсолютные величины далеко не всегда можно. Эти абсолютные величины могут изменяться в процессе распространения высокочастотного колебания на длинной космической трассе. Как же избежать этих изменений?

Относительные методы позволяют это сделать. Они заключаются в оперировании не абсолютными величинами амплитуды, частоты и фазы, а их относительными значениями. Если проводится манипуляция с фазами (метод относительной фазовой манипуляции), то фазы двух соседних посылок вычитаются, то есть фаза одной посылки определяется относительно фазы предыдущей посылки. Таким образом, каждая посылка на приеме используется дважды. Один раз ее фаза определяется относительно предыдущей посылки, а второй раз она используется при определении относительной фазы последующей посылки. За счет чего здесь получается выигрыш и информация не теряется? Если по какой-то причине на трассе изменяется абсолютное значение фазы, то оно одинаково изменит фазы данной посылки, последующей за ней и предыдущей. Это значит, что при вычитании фаз соседних посылок это изменение нивелируется, сохранится только неизменная разница в фазах, которая и несет главную информационную нагрузку. Другими словами можно сказать, что в этом методе относительной фазовой манипуляции обеспечивается нечувствительность к случайным колебаниям фазы. Метод позволяет обеспечить также нечувствительность к сдвигам частоты, как и к линейному изменению частоты. Но в этих двух случаях обработка посылок проводится определенным образом. При этом используются уже не только две соседние посылки, а три посылки (во втором методе) и даже четыре следующие друг за другом посылки в третьем методе.

Относительные методы имеют и то преимущество, что они позволяют лучше защититься от помех при приеме позывных, а также сигналов с информацией. Обычно для снятия с высокочастотного колебания той информации, которую оно переносит, то есть функции сообщения, используют фазовый детектор. Н. Т. Петрович предлагает в качестве опорного сигнала для фазового детектора использовать непосредственно тот же сигнал, который мы принимаем от внеземной цивилизации. Этот сигнал должен быть сдвинут по времени на интервал, равный обратной величине полосы пропускания приемника. Применение такого относительного фазового детектора могло бы дать выигрыш в смысле защиты от помех минимум в два раза. Но с учетом реальной космической среды, в которой радиосигнал может распространяться несколькими лучами (это называют многолучевостью сигнала), этот выигрыш должен быть больше. Многолучевые распространения радиосигналов имеют место и в ионосфере Земли. Это плохо отражается на качестве приема потому, что на вход приемника поступают одновременно сигналы, прошедшие радиотрассу разными путями и поэтому имеющие разные характеристики (фазы). Результат их сложения может быть различным в зависимости от взаимного сочетания их фаз: если они находятся в противофазе, то погашают друг друга, а если они в фазе, то складываются. Возможны промежуточные ситуации. Важен результат этого эффекта. А он состоит в том, что принятый сигнал беспорядочно флуктуирует, то есть меняет свою величину. А поскольку величина сигнала содержит в себе нужную для нас информацию, то это равнозначно потере части информации. Применение относительного фазового детектора позволяет этого избежать.

Мы уже говорили о том, что посланный в космос монохроматический сигнал неоднородностями среды превращается в сигнал, похожий на флуктуационный шум. Поскольку такой сигнал проходит огромные расстояния в десятки и сотни световых лет (мы говорим о сигналах, которыми обмениваются внеземные цивилизации), то вряд ли можно ожидать, что его уровень будет значительно выше уровня шумов. Поэтому надо выудить такой сигнал из-под шумов. Одно из решений этого вопроса высказал Н. Т. Петрович. Он предлагает придать сигналу такую форму, которая помогла бы его обнаружить и в том случае, если его уровень ниже уровня шумов. Если мы это сделаем, то поможем внеземным цивилизациям принять наши сигналы. С другой стороны, мы вправе надеяться, что они сообразят сделать то же самое. Предлагается выбрать форму сигнала следующим образом: высокочастотный несущий радиосигнал промодулировать синусоидой с периодом, который на несколько порядков больше периода несущих колебаний. При такой манипуляции можно добиться того, что частота синусоиды или другой периодической функции не меняется из-за эффекта Доплера и доставляется адресату в неизменном виде. Меняется только частота высокочастотного несущего сигнала. Кроме того, частота наложенного периодического процесса не зависит и от стабильности частоты передатчика, которая также не может быть неизменной. Большой период позволяет при приеме использовать методы накопления и таким путем выделить полезный сигнал из шумов. Предлагается использовать для модуляции функции с периодом в несколько часов! Применение такой периодической модуляции позволяет лучше защититься от искажений принимаемого сигнала, которые вызваны многолучевым распространением. Периодически промодулированные сигналы могут служить одновременно и позывными, и несущими на себе конкретную информацию. При формировании радиосигналов для межзвездной радиосвязи можно модулировать периодически не только амплитуду, но и фазу или частоту, а также длительность. Было показано, что выгоднее в смысле повышения отношения сигнала к шуму применять частотную периодическую модуляцию. При этом средняя мощность сигнала больше, чем при амплитудной модуляции. В то же время для борьбы с искажениями, вызванными многолучевостью сигнала, предлагается плавно изменять несущую частоту по линейному закону. Можно подобрать такой режим перестройки несущей частоты, при котором замирания (флуктуации) сигнала из-за многолучевости устраняются, а средняя мощность посылки будет сохраняться постоянной. Ведь при плавной модуляции частоты в пределах одной посылки несущие частоты различных лучей будут отличаться. Поэтому у лучей, одновременно приходящих на вход приемника, меньше возможностей погасить друг друга при их сложении. Между несущими отдельных лучей будут происходить биения, а замирания сигнала наступят только в том случае, если более половины всей посылки окажется вблизи глубокого минимума огибающей биений. Но такая ситуация реализуется значительно реже, нежели это происходит при постоянной несущей частоте. А. Т. Голубков в книге «Гидролокатор дельфина» (Л.: Судостроение, 1977) пишет о том, что летучие мыши и дельфины уже миллионы лет используют колебания с переменной частотой с той же целью: ослабить искажение сигнала, происходящее в результате многолучевого его распространения.

Преимущество таких сигналов состоит и в том, что современные радиотехнические устройства позволяют их выделить на фоне шумов, которые во много раз выше уровня сигнала. Для этого надо использовать частотный детектор, на выход которого подключена система автоматической подстройки по частоте. Предлагается использовать не только частотную, но и периодическую фазовую модуляцию. Наибольшей помехозащищенностью обладают сигналы, фазы которых отличаются на 180° (поэтому такие сигналы называют противоположными). Поскольку для условий космической среды следует применять только относительную фазовую модуляцию (манипуляцию), то периодическая модуляция не будет означать изменения фазы на 180°. Так было бы при абсолютной фазовой модуляции. В данном случае фазу на передаче надо менять с периодом того периодического процесса, который наложен на несущую частоту. Так можно достигнуть практически полной, предельно возможной помехозащищенности. При этом предполагается, что разность фаз любых двух соседних посылок остается неизменной при распространении сигналов через космическую среду. Это накладывает ограничения на величину периода. Показано, что длительность периода должна быть выбрана в пределах между 5·10–4 и 5·10–3 секунд. Это соответствует диапазону частот между 200 и 2000 Гц. В этот диапазон попадает частота 1420 Гц, соответствующая длине волны 21 сантиметр, предлагаемой как природный стандарт для связи внеземных цивилизаций друг с другом и с нами. Поэтому автор разработки предлагает сделать этот природный стандарт двойным, то есть использовать частоту 1420 Гц как несущую для связи с внеземными цивилизациями и эту же частоту использовать для периодического процесса. Можно также выбрать частоту периодического процесса в 10, 100 и 1000 раз меньшую, то есть равную 142, 14,2 и 1,42 Гц. Последние две частоты можно использовать при частотной манипуляции или модуляции. Применяя периодическую модуляцию (частотно-фазовую), можно сформировать сигналы, которые будут сохранять свою периодичность и при передаче информации в виде отдельных импульсов, то есть дискретной, например двоичной, информации. Если использовать одновременно абсолютный метод для периодической модуляции частоты и относительный метод для модуляции фазы, то можно сформировать радиосигнал с четко выраженной периодической составляющей, позволяющей в то же время переносить дискретную информацию (например, в двоичном коде). Периодическая составляющая такого универсального сигнала может быть выделена путем накопления при любом уровне сигнала относительно уровня шумов, а постоянная составляющая может быть зарегистрирована в том случае, если уровень сигнала выше уровня шумов. Уровень сигнала, при котором возможно такое выделение, во многом определяется степенью совершенства приемной техники.

Ясно, что первым шагом в осуществлении радиосвязи с внеземными цивилизациями является их обнаружение путем приема от них радиосигналов. Если эти сигналы будут сформированы так, как описано выше, то есть будут содержать в себе периодические изменения, то обнаружить их будет значительно легче. Это станет возможным даже в том случае, если этот сигнал очень слабый, то есть его уровень находится ниже уровня шумов. Мы не можем знать, какой периодической функцией будет манипулирован сигнал от внеземных цивилизаций, поэтому в приемнике, ведущем поиск сигналов, надо предусмотреть амплитудный, частотный и относительно-фазовый детекторы. На выходе этих устройств должны быть подключены блоки, позволяющие обнаруживать периодические процессы.

Допустим, что мы уже решили все основные технические вопросы: создали необходимую антенну и радиоприемную аппаратуру, выбрали правильно направление и время радиосвязи, а также рабочую частоту. То есть мы готовы посылать в космос радиосигналы. Дальше необходимо решить вопрос, как на эти сигналы нагрузить полезную информацию, причем нагрузить не как угодно, а так, чтобы на том конце радиолинии, где радиосигналы будут приняты, эта информация была воспринята, понята. Технику нагружения информации мы также знаем. Поэтому нерешенным остается вопрос языка.

Американский ученый Дрейк на Бюраканской международной конференции по проблеме связи с внеземными цивилизациями (сентябрь 1971 года) сказал: «Предложение нацепить записку, послание на конец такого длинного шеста, чтобы он достал до ближайших звезд, вряд ли будет использовано в качестве средства связи, даже с учетом того, что такой шест станет самоподдерживающимся, когда он вытянется на 35 тысяч километров от Земли». Это шутка, но проблему тем не менее надо решать.

По-видимому, проще всего передавать в космос картинки, нарисованные крестиками и ноликами, как это делают в детской игре. Чтобы передать такую картинку корреспонденту в космосе, надо прочитать всю картину, изображенную крестиками на листке в клетку, построчно слева направо и сверху вниз. Тогда каждой клетке листа будет соответствовать либо нолик, либо крестик, то есть получится длинная последовательность ноликов и крестиков. Нолики можно передавать в космос одними сигналами, а крестики — другими. В этом случае имеется только одна закавыка: принявший на том конце радиолинии наше сообщение должен будет сообразить сам, без нашей и чьей-либо помощи, что это не одна длинная строка, а текст, состоящий из строчек. То есть он должен будет суметь правильно поделить все длинное сообщение на отдельные строки. Сделав это, он должен затем каждый принятый сигнал изобразить на бумаге или ноликом, или крестиком. Конечно, если он вместо нолика будет использовать любой другой знак (практически какой угодно), то ничего не изменится, картина все равно получится. Вместо крестика он также может использовать любой значок. Если он таким путем нанесет на картинку эти значки, то получит некоторое изображение, образ. Для того чтобы корреспонденту было легче установить длину строчки (число знаков в ней), можно первые картинки передавать простые. Тогда, пробуя разные длины строчек, корреспондент легко убедится в том, какой вариант является правильным. Можно, например, в качестве первой картинки выбрать круг. Тогда любое нарушение длины строчек корреспондент заметит сразу, так как части круга окажутся смещенными, а круг — деформированным. Можно выбрать и другую простую и четкую фигуру. Так мы научим нашего космического корреспондента определять длину строк и их число в нашем «телевизионном» кадре. Мы не оговорились, сказав «телевизионном», поскольку кадр на экране телевизора формируется именно таким способом.

Описанная выше идея очень проста. Она позволяет без знания языка и без всяких особых замысловатых хитростей передать изображение практически любого предмета или символа. То есть таким путем можно начать общаться.

На землянах такой способ передачи информации уже был испробован. Они оказались очень догадливыми и быстро сообразили, чему равна длина строк и что собой представляет передаваемая картинка. Это испытание провел тот же Дрейк на радиоастрономической конференции в Грин Бэнк (США). Он предложил участникам конференции последовательность ноликов-крестиков (вместо крестика была взята единица). Эта последовательность («космическое послание») показана на рисунке 47. Надо было понять, какая информация в ней содержится. Весьма быстро большинство участников конференции раскусили метод шифровки информации. Всего в послании был 1271 знак (нулей и единиц). Они их разбили на отдельные строки длиной по 41 знаку. Таких полных строк оказалось 31. Можно сказать, что был получен кадр телевизионного изображения, состоящий из 31 строки; каждая из 31 строки состояла из 41 элемента. Если нули на кадре не изображать (оставлять пустое место), а единицы изображать не крестиками, а черными кружками (это абсолютно не принципиально), то получится картинка, показанная на рисунке 48. Видимо, такую достаточно сложную картинку можно будет посылать уже тогда, когда наши радиокорреспонденты научатся расшифровывать более простые или, во всяком случае, научатся правильно определять длину строк.

Но раз «космическое послание» есть, то давайте попробуем понять, что в нем содержится, что изображено на картинке. Прежде всего мы без труда выделяем на картинке семью: папа слева, а мама справа от их ребенка (дочери!). Значит, те, кто нам послал это послание, живут семьями и размножаются таким же способом, как и мы. Справа от семьи находится «метка роста», по которой можно определить рост, если знать масштаб. Масштаб также можно определить по этой картинке. Будем считать, что сигналы этой последовательности передавались на волне длиной 21 сантиметр. Посередине «метки роста» изображена цифра 11. Значит, вся длина «метки роста» равна 11·21=231 см. Цифра 11 изображена в двоичной системе. Напомним, что в двоичной системе любое число n представляется суммой степеней 2 следующим образом : n=а02° + а121 + а222 +… Здесь коэффициенты а могут принимать только одно из двух значений (либо 1, либо 0). Любой может убедиться, что число 11 в этой системе представляется так: 11 = 1·23 + 1·21 + 2°. Если коэффициент а равен 1, то ставится точка, если же а равен 0, то оставляется пропуск. Таким образом, 11 в двоичной системе изображается тремя точками.

Рис. 47. Учебное послание внеземным цивилизациям, представленное Дрейком для расшифровки участникам семинара

Рис. 48. Расшифровка послания, показанного на рисунке 47.

На этой же картинке изображено Солнце (окружность в верхнем левом углу) и планеты (показаны точками сверху вниз). Здесь же в двоичной системе показан порядковый номер данной планеты. Обратите внимание, что на четвертую планету от Солнца указывает своей правой рукой мужчина — глава семейства. Это значит, что живые разумные существа, показанные на картинке, проживают на этой планете.

Против третьей планеты (если считать сверху) показана волнистая линия. Она должна навести корреспондента на мысль, что поверхность планеты покрыта жидкостью (водой). Под волнистой линией показано рыбообразное существо. Если жители четвертой планеты знают условия на третьей планете, то они способны совершать межпланетные перелеты.

В этом послании содержится и другая информация. В самой верхней части картинки слева направо показаны схематически атомы водорода, углерода и кислорода.

Мы описали это «игровое» космическое послание достаточно подробно для того, чтобы показать, что путем передачи изображений, не требующих какого-либо сложного языка, можно сообщить корреспондентам большой объем информации. Конечно, отнюдь не обязательно в одно-единственное сообщение загонять всю возможную информацию: и о себе, и о химических элементах. В реальных случаях это можно делать более осторожно, более надежно.

Ясно одно, что этот путь — путь передачи изображений очень многообещающий. На конференции в Бюракане в 1971 году обсуждалась даже возможность передать таким путем инопланетянам проект вычислительной машины и программы, по которой они смогли бы воспроизвести заложенные нами в программе сведения. Эти сведения могли бы быть самыми разнообразными. Еще раньше такую идею высказал видный ученый-астрофизик Ф. Хойл в своем научно-фантастическом романе «Андромеда». Если действительно сделать так, то необходимые сообщения инопланетянам будет выдавать созданная ими по нашему проекту ЭВМ, если они воспользуются посланной нами программой. Но в программе должны быть заложены эти возможности.

Ни у кого не вызывает сомнения, что человечество за свою жизнь накопило огромное, практически бесконечное количество информации, содержащейся в его опыте, технологиях и т. д. Не вся эта информация изложена в книгах, хотя именно в них содержится значительная ее часть. Было подсчитано, что человечество за всю свою историю создало около 100 миллионов книг. Если считать, что средний объем книги равен 10 авторским листам (то есть 400 тысяч печатных знаков), то можно определить, что всю информацию, содержащуюся во всех 100 миллионах книг, можно передать в космос за время, которое только немного больше одних суток. Конечно, этого не сделать, если посадить у микрофона диктора и воспроизводить текст этих книг. Но если каждый знак закодировать в двоичной системе, то это, как ни странно, станет возможным. Конечно, этого делать никто не будет, это бессмысленная работа для нас и вредная для принимающих эту информацию инопланетян.

Передавать другим цивилизациям имеет смысл только определенную информацию, в определенном порядке, с соответствующими пояснениями.

Когда говорят об инопланетянах, то иногда представляют их самыми несуразными, в том числе и без глаз. Мы будем исходить из того факта, что все возможные цивилизации не так уж существенно отличаются друг от друга. Доказательства этого были нами приведены. Таким образом, представители большинства цивилизаций являются зрячими.

Несмотря на то, что, как мы убедились, с помощью образов, изображений можно весьма эффективно передавать информацию инопланетянам, нужда в языке не отпадает. Ученые работают над этой проблемой очень серьезно, и уже получены обнадеживающие результаты. Один из таких языков для космической связи был создан в Нидерландах доктором Г. Фрейденталем. Он был назван языком линкос. Это мертвый язык, не предназначенный для произношения. Поэтому отпадают всякие правила, связанные с его звучанием. Язык построен на строго логической основе, не содержит никаких исключений из правил, синонимов и других ненужных сложностей и нагромождений. Такой язык (его знаки) может быть закодирован в двоичной системе, и сообщения могут быть переданы в космос серией радиоимпульсов.

Для того чтобы сообщение можно было расшифровать, язык, на котором оно было написано, должен иметь четкую логическую основу (классификацию, нумерацию отдельных частей и т. д.). Неискушенному человеку может показаться в принципе невозможным понять друг друга, если оба корреспондента находятся на космических расстояниях и не знают общего языка. Насколько эта задача сложна, если не сказать — безнадежна, иллюстрируют трудности, с которыми столкнулся Н. Н. Миклухо-Маклай при изучении языка папуасов. Когда он выяснял у туземцев, каким словом они называют зеленый лист, поднятый им с земли (грязной), то от каждого из папуасов он услышал разные слова, разные названия листа. Среди них были «зеленый», «грязь», «негодная» и т. д. Этот пример показывает, что даже в этом, казалось бы, очень простом случае добиться однозначности очень сложно. А ведь Н. Н. Миклухо-Маклай общался с себе подобными. Он писал: «Для ряда понятий и действий я никаким образом не мог получить соответствующих обозначений, для этого оказались недостаточными как моя сила воображения, так и моя мимика. Как я мог, например, представить понятие «сны» или «сон», как мог найти название понятия «друг», «дружба»? Даже для глагола «видеть» я узнал слово лишь по прошествии четырех месяцев, а для глагола «слышать» так и не мог узнать». Но, тем не менее, это дело не безнадежное. В подтверждение этого приведем пример обучения и установления контакта со слепоглухонемыми. Рекомендуем читателю обратиться к книге слепоглухонемой И. О. Скороходовой «Как я воспринимаю и представляю окружающий мир». Вы не только получите представление об исключительной сложности задачи установления контакта со слепоглухонемыми, но и убедитесь в том, что этот контакт возможен, несмотря на то, что имеется довольно большой набор действий, которые не пересекаются с нашими действиями, так как слепоглухонемые не видят, не слышат, не говорят.

Но вернемся к языку линкос. Чтобы общаться на этом языке с инопланетянами, мы должны их обучить ему. По-видимому, легче обучать математике. Например, первый урок можно было бы начать с обучения натуральному ряду чисел 1, 2, 3, 4 и т. д. Для этого надо передать один импульс, потом сразу два, один за другим, потом три и т. д. Далее должен следовать урок с задачей обучения кодированию этих импульсов. Надо им сообщить, что один импульс кодируется цифрой 1, два импульса — цифрой 2 и т. д. Мы не будем описывать построение следующих уроков. Нам важно убедиться, что это возможно. Так можно обучать старательных учеников на других планетах не только математике, но и другим наукам. Автор языка убежден, что так можно передать инопланетянам даже такие гуманитарные понятия, как «трусость», «альтруизм», «гнев» и др. Для этого достаточно разыграть соответствующие сцены с участием индивидуумов и создавшуюся ситуацию, или состояние духа, или действие закодировать соответствующим словом. Может, это и не очень просто, но все же возможно.

Очевидно, можно сочетать изображения со смысловыми текстами. В этих пояснениях можно давать любую информацию. Можно передать практически любую физическую, химическую или астрофизическую информацию. Единицу длины можно связать с радиочастотой, используемой для связи. За единицу массы можно принять, например, массу электрона. Более того, можно передать и единицу времени. Для этого следует использовать эталон скорости, то есть скорость распространения света и эталон длины. Отношение длины к скорости даст время. Так можно задачу постепенно усложнять. Это даст возможность передать практически любую по сложности информацию.

Проводились эксперименты, в которых на языке линкос предлагались для расшифровки тексты людям разных специальностей. Эти послания были составлены из фрагментов первых уроков, разработанных Г. Фрейденталем. Отдельные знаки языка линкос были закодированы геометрическими фигурами разного цвета. Их показывали испытуемым с помощью фильмоскопа или же просто записывали на бумаге. Сами тексты посланий сопровождались вводной инструкцией, в которой говорилось о происхождении послания. В одной инструкции содержалось четкое, недвусмысленное указание на то, что «поступили сигналы, посланные разумными существами какой-то отдаленной планеты с целью связаться с нами…». Некоторые послания сопровождались другой инструкцией, значительно менее определенной в смысле источника послания. В ней говорилось, что «был принят ряд сигналов. Постарайтесь их расшифровать…». Очень любопытно, что в том случае, когда инструкция вселяла уверенность, что сигналы посланы специально адресату, их смогли расшифровать в 69 % случаев. Когда же инструкция сообщала о сигналах неизвестного происхождения и предлагала «постараться понять, что это такое», то эти же послания были правильно расшифрованы только в 10 % случаев. Очень убедительное доказательство того, что проблемой внеземных цивилизаций, их поиска, дешифровки принимаемых сигналов должны заниматься оптимисты, люди, уверенные в том, что сигналы, исследуемые ими, посланы именно внеземными цивилизациями. Они имеют почти семикратное преимущество над пессимистами, которые, даже имея готовое послание от инопланетян, не могут его понять. Автор этой работы О. А. Чукреева пишет: «Неопределенность информации о сообщении, например неизвестность в отношении искусственности сигналов, приводит к существенному затруднению в поиске интерпретации».

Любопытно и другое. Чем проще был текст сообщения, чем очевидней была закономерность в его структуре, тем чаще возникали у испытуемых сомнения в том, что сообщения разумны. К таким результатам никто из специалистов не был готов. А ведь их придется учитывать.

Г. Фрейденталь выбрал такую структуру своего языка, что расчленение сообщения на значимые фрагменты не вызывает особых трудностей. Эксперименты подтвердили, что это так. Но при интерпретации довольно простого по структуре текста испытуемым предлагались самые различные варианты (более ста), в которые входили числовая запись, различные языки, изображение в виде икон, условные коды, формулы и другое.

На симпозиуме в Таллине было сделано заключение, что язык линкос не годится для контактов со всеми возможными внеземными цивилизациями. Безусловно, он пригоден в том случае, если общающиеся на нем системы являются космическими двойниками. Это научное определение предполагает, что обе системы имеют одинаковый подход и их природа одинакова. Идеальные двойники — это части одной и той же цивилизации. Можно сказать, что в описанных выше опытах посылали послание и расшифровывали их двойники, то есть те и другие были людьми, землянами.

Маловероятно, что мы встретим во Вселенной двойников. Наши братья по разуму в той или иной степени будут отличаться от нас. В этом случае специалисты считают язык линкос непригодным для общения. Предлагаются другие возможности. Разрабатывается теория контакта «разумных» систем, целью которой является выработка правил составления космических сообщений таким образом, чтобы они были понятны всем разумным системам. Мы не будем более глубоко анализировать проводимые научные исследования в этом направлении, укажем только, что специалисты считают проблему вполне разрешимой, хотя она и содержит на данном этапе трудности. О. А. Чукреева пишет: «Восприятие человеком сложного и непонятного явления, несущего определенную информацию, каким только и может быть космическое послание, — это одна из наиболее трудных проблем, касающихся восприятия человеком знака. Неузнавание человеком самых привычных, на первый взгляд, вещей, если они представлены в необычной форме или в необычной ситуации, создает пока непреодолимые трудности в разработке текста для космического послания, который бы надежно обеспечивал дешифровку».

Что касается трудностей дешифровки, о которых мы уже говорили, то они, конечно, существуют. И. С. Шкловский об этом пишет так: «Письменность значительного количества исчезнувших с поверхности Земли цивилизаций, несмотря на большие усилия нескольких поколений ученых, все еще не расшифрована. А ведь создавали эту письменность люди, то есть существа с системой мышления, с системой отражения в своем сознании внешнего мира, вполне тождественной нашей! К тому же соответствующие цивилизации были на гораздо более низком научном и технологическом уровне, чем наша цивилизация! Что же можно ожидать от «космического послания», составленного хотя и высокоинтеллектуальными, но совершенно другими существами? Ведь внешний мир в их сознании может отражаться совершенно иначе, чем в нашем». Правда, далее И. С. Шкловский пишет: «Короче говоря, мы полагаем, что были бы сигналы, точнее, цивилизации, их посылающие, а уж расшифровать их сумеют, как бы это ни было трудно…». Это хорошо иллюстрирует ход научного мышления: понимание трудностей и уверенность в успехе.

Радиоволны — не единственное средство связи с внеземными цивилизациями. Есть и другие способы, например световые сигналы. Поскольку световому сигналу придется преодолеть огромное расстояние, он должен обладать необходимыми свойствами: иметь достаточную для преодоления этого пути энергию. Легко убедиться, что для посылки таких световых сигналов оптические прожекторы непригодны. Они создают расходящиеся лучи света. Поэтому чем дальше от прожектора, тем ширина такого пучка становится больше. На огромных расстояниях она также очень большая. Это значит, что энергия, приходящаяся на единицу площади, очень малая.

Если использовать самый современный оптический прожектор, который создает пучок света (луч) шириной всего полградуса, то уже на расстоянии 50 километров световое пятно, создаваемое прожектором, составит 450 метров. Такой прожектор, установленный на Земле, будет создавать на Луне светлое пятно диаметром 3000 километров! Ясно, что при этом световая энергия рассеивается на большой площади и освещенность поверхности становится намного меньше, чем если бы это пятно составляло всего 10 или 100 метров. Образованное земным прожектором на поверхности Луны пятно обнаружить невозможно. Но Луна находится рядом с нами. Что же останется от плотности энергии на удалениях в сотни световых лет? Практически ничего. Поэтому рассматривать далее такой тривиальный источник световых сигналов нет смысла. Но необходимые оптические сигналы могут быть созданы с помощью лазеров, которые явились воплощением идей Алексея Толстого (гиперболоид инженера Гарина) и Г. Уэллса (тепловой луч марсиан).

Что касается лазерного излучения как средства связи с инопланетянами, то здесь важны два его свойства. Первое — возможность излучать практически не расходящийся пучок света (луч), что, как мы видели, нельзя сделать с помощью обычных прожекторов. Второе — возможность создавать мощные световые сигналы, которые способны достигнуть звезд, находящихся на удалениях в сотни и тысячи световых лет.

Важным свойством лазерного излучения является его монохроматичность (буквально «одноцветность»). Физически это означает, что излучение имеет строго неизменную длину волны, а значит, и цвет. В то же время имеются лазеры, которые излучают одну строго определенную длину волны, величина которой определяется «рабочим веществом» лазера. Такое вещество может быть газообразным, жидким или твердым. Вначале использовали главным образом синтетический рубиновый кристалл. При использовании стекла, активированного неодимом, длина волны излучения равна 1,06 мкм. В качестве рабочего вещества применяют, в частности, углекислый газ CO2 и многие другие вещества. Жидкостные лазеры позволяют излучать на разных длинах волн (в данном диапазоне). Излучение происходит попеременно, в каждый момент времени излучается одна строго определенная длина волны.

Важно и то, что лазерные установки позволяют излучать очень короткие импульсы света. Для передачи информации (последовательностями импульсов) это очень важно. Длина импульса может быть столь мала, что за время в одну секунду можно «уложить» до тысячи миллиардов импульсов. При излучении импульсы следуют друг за другом с определенной задержкой. Современные лазеры позволяют получать импульсы большой мощности. Так, даже столь короткие импульсы, как приведенные выше, могут иметь энергию больше 10 джоулей! Чем больше длина импульса, тем больше содержащаяся в нем энергия. В режиме» свободной генерации», когда лазер сам регулирует длину излучаемых импульсов и она составляет порядка тысячной доли секунды, энергия каждого импульса может достигать нескольких тысяч джоулей. Лазеры позволяют излучать не только короткие импульсы света, но и непрерывно. Например, газовые лазеры, работающие на углекислом газе, могут работать в режиме непрерывной генерации. В этом случае излучение характеризуется не энергией каждого импульса (т. к. отдельных импульсов нет), а энергией в единицу времени или, другими словами, мощностью. Так, мощность лазеров, работающих на углекислом газе, доходит до нескольких десятков киловатт.

Излучение лазера также рассеивается, но несравненно меньше, чем у прожекторов. Это определяется размерами рабочего вещества. Излучение с поверхности рабочего вещества происходит строго с одинаковой фазой (синфазно) по всей его поверхности. Поэтому ширина посылаемого лазером пучка зависит от размера блока «рабочего вещества», то есть чем больше поверхность, тем уже пучок излучаемого света. Зависимость ширины пучка от длины волны прямая: чем меньше длина волны, тем шире посылаемый лазером пучок. Но даже у рядовых лазеров, у которых размеры рабочего вещества составляют порядка 1 сантиметра, угол раствора светового пучка в 200 раз меньше, чем у прожектора. Он составляет 10 угловых секунд. Имеются, конечно, лазеры и со значительно меньшими углами светового излучения.

Чтобы избавиться от расхождения лучей, необходимо использовать оптическую систему типа телескопа, направляющую ход лучей. Если пучок лазерного излучения пропустить через линзу, у которой фокусное расстояние равно ее диаметру, то действительное изображение пучка в фокальной плоскости будет иметь размеры, равные длине волны. Далее, в том месте, где получено это действительное изображение пучка, поместим фокус другой линзы (или зеркала), диаметр которой намного больше, чем первой. Для второй линзы фокусное расстояние может быть больше ее диаметра, но может быть и равно ему (как и у первой линзы). Такая комбинация двух линз приводит к тому, что из второй большой линзы (зеркала) будет выходить пучок, у которого угол расхождения уменьшится (по сравнению с первоначальным, входящим в телескоп) во столько раз, во сколько раз диаметр второй линзы (зеркала) больше длины излучаемой волны. Таким образом, вполне реально сколь угодно уменьшить угол расходимости лазерного пучка.

Для связи с инопланетянами могут использоваться как связные системы, построенные на одном лазере, так и построенные на целой системе (батарее) лазеров. Если использовать непрерывно излучающий лазер мощностью 10 киловатт и дополнительное большое зеркало диаметром 5 метров, то можно сузить угол раствора пучка до 0,02 с дуги.

Можно использовать не одно большое зеркало, а определенное количество зеркал с малым диаметром (скажем, 10 сантиметров). Тогда система должна содержать столько же лазеров, сколько имеется зеркал. Вся она должна быть очень жестко ориентирована. Если взять 25 лазеров, то можно достичь угла раствора пучка, равного одной дуговой секунде.

Преимущество лазерных систем (батарей) для космической связи состоит в том, что при ее работе можно исключить влияние земной атмосферы. Если же работать с одним лазером, то из-за неспокойствия атмосферы угол раствора пучка становится значительно больше, чем при отсутствии такого влияния. Это влияние можно обойти, если лазерную систему поместить так, чтобы лазерный луч не проходил через атмосферу, то есть расположить ее на искусственном спутнике-платформе. Применять батарею лазерных установок в этом случае необходимости нет.

Впервые возможность связи с внеземными цивилизациями с помощью лазерного луча была научно проанализирована в 1961 году лауреатом Нобелевской премии Ч. Х. Таунсом и Р. И. Шварцем. С тех пор лазерная техника в мире усовершенствовалась и условия для осуществления лазерной связи стали более благоприятными. Главное, что должна обеспечить эта техника, это достаточная мощность излучения и возможность отделить лазерное излучение, посланное нам инопланетянами, от излучения звезд. Как отделить свет лазера от света звезды? Этот вопрос отнюдь не простой, и решать его можно только благодаря особому свойству лазерного излучения — его высокой монохроматичности. Звезда (например, Солнце) излучает свет с различными длинами волн. Лазер же излучает только на строго определенной длине волны, скажем 0,5 мкм. На этой длине волны Солнце излучает наибольшую энергию. Тем не менее излучение лазера в 25 раз больше, чем у Солнца или у другой такой же звезды. Конечно, это относится только к данной конкретной длине волны. На других длинах волн (например, в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра) это отношение было бы еще больше, поскольку на этих длинах волн Солнце излучает меньше, чем около зеленого света (0,5 мкм).

Таким образом, даже современная лазерная техника позволяет создать излучение, интенсивность которого на данной длине волны достаточна для того, чтобы его выделить из всего излучения звезд. Чтобы добиться еще лучшего выделения лазерного излучения, надо «работать» вблизи линий поглощения Солнца (или другой звезды), то есть в том диапазоне, где часть излучения Солнца поглощается и оно меньше мешает выделению лазерного излучения. Если лазер работает на длине волны 0,15 мкм, то его спектральная интенсивность может в десятки тысяч раз превосходить интенсивность солнечного излучения на этой длине волны, поскольку она находится в области поглощения солнечного излучения. Конечно, такая лазерная установка должна быть расположена за пределами земной атмосферы, иначе лазерное излучение будет поглощено атмосферным газом. Таким образом, регистрируя и анализируя свет от удаленных звезд, мы должны иметь в виду, что лазерное излучение, посланное внеземными цивилизациями, может быть обнаружено на фоне этого излучения. Оно проявится как узкая линия. Но для этого необходимо анализировать излучение звезд с помощью высококачественных спектрографов. Можно использовать также очень узкополосные фильтры. Конечно, указанные оптические устройства должны быть очень высококачественными: разрешающая способность спектрографа должна быть 0,03 А, для того чтобы получить 10 %-ную контрастность линии лазера над фоном. Современная оптическая техника позволяет это сделать. Поэтому уже сейчас мы можем на самых сильных телескопах начать вылавливание линий излучения, принадлежащих лазерным устройствам внеземных цивилизаций.

Мы неоднократно обсуждали различные аспекты действия эффекта Доплера на излучение движущегося источника. В данном случае этот эффект также необходимо учитывать, так как за счет движения приемников излучения в направлении самого излучения должно происходить смещение (доплеровский сдвиг) частоты излучения в ту или иную сторону. Чтобы регистрировать это излучение со смещенной частотой, надо располагать спектрографами с соответствующей разрешающей способностью.

Таким образом, даже современный уровень лазерной техники позволяет принимать лазерные сигналы от ближайших звезд и посылать их обратно. Но остается еще один, возможно самый главный, вопрос: куда посылать сигналы и откуда их принимать? В том и другом случае мы должны куда-то направлять наши телескопы, причем с очень большой точностью. То же самое требуется и от наших корреспондентов в космосе. Если они находятся на ближайших звездах (их планетах), то земную орбиту они будут наблюдать под углом в одну угловую секунду. Для того чтобы их лазерный луч попал на Землю, они должны направить его с угловым разрешением 0,02 секунды дуги. Нашим астрономам сейчас такая точность доступна. Поэтому мы полагаем, что она достижима и для внеземных цивилизаций, ищущих связи с нами.

Логично представить себе, что инопланетяне в поисках связи с нами будут «шарить» лазерным лучом в пределах Солнечной системы. Если они сделают ширину лазерного луча (пучка) больше, то при этом он будет все время освещать Землю и может относительно легко регистрироваться. Но чем шире луч, тем больше необходимо излучать энергии, чтобы ее хватило на всю освещаемую им поверхность, для того чтобы она могла быть зарегистрирована. Но можно думать, что эта трудность для инопланетян не будет неразрешимой. По крайней мере, в земных лабораториях увеличение мощности лазерного излучения происходит очень быстро.

Особенно эффективно лазерная связь может использоваться в пределах Солнечной системы. С помощью лазерного луча можно создать пятно на Марсе диаметром 5–7 километров, которое будет светиться примерно в 10 раз ярче, чем Венера при наблюдении с Земли. Лазерный луч может нести на себе любую информацию: его интенсивность можно изменять во времени по любому закону (другими словами, лазерное излучение можно модулировать соответствующим образом). Поверхность Луны была освещена лазерным лучом. На не освещенной Солнцем стороне Луны получается светящееся пятно диаметром 40 метров. Оно освещено в 100 раз меньше, чем в случае прямого падения солнечных лучей.

Меньше всего в наше время специалисты обсуждают межзвездные путешествия на космических кораблях. И дело тут не в том, что эта тема набила оскомину, поскольку обсуждалась в деталях в течение столетий (правда, эти детали были из области фантастики). Дело также не в том, что отпала необходимость в межзвездных полетах и мы будем общаться с внеземными цивилизациями только с помощью различных сигналов. Никакими сигналами путешествие в другие миры не заменить. «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать». Сигналы не дадут нам ни вещественных, осязаемых предметов, ни реальных представителей фауны и флоры. С помощью сигналов мы не сможем установить контакт с цивилизациями, которые к нему технологически еще не готовы. Можно указать и на другие стороны вселенской жизни, которые останутся за бортом, если мы не можем освоить космический транспорт. Так почему же эта проблема сейчас не рассматривается специалистами в практической плоскости? Ответ на этот вопрос очень прост: мы пока не готовы к таким полетам. Это «пока» может длиться еще сотни лет, хотя очень легко ошибиться, предсказывая развитие науки и техники на будущее.

Несмотря на столь неблагоприятное состояние дел с межзвездными перелетами, имеет смысл ознакомиться с самой проблемой. Если мы не хотим находиться в пути миллионы лет (а это абсурдно), то надо обеспечить большую скорость корабля. Скорость, превышающая скорость света, невозможна, скорость света для корабля также нереальна. Поэтому при разных оценках оперируют скоростью, составляющей 10 % от скорости света. Ее называют децисветовой. Сантисветовая скорость в сто раз меньше скорости света.

Широко обсуждался вопрос о течении времени при космических перелетах. Время существенно замедляется. Так, ядро Галактики, которое удалено от нас на расстояние около 30 тысяч световых лет, можно будет достичь за 21 год и даже ближайшей галактики — туманности Андромеды — за 28 лет. Космический корабль в начале полета некоторое время должен ускоряться и перед посадкой соответственно замедляться. Каждый из этих отрезков времени может составить по нескольку лет. Течение времени на покинутой планете, естественно, не замедляется. Поэтому за время путешествия землян к туманности Андромеды и обратно на Земле пройдет более 3 миллионов лет. Хотя это и очень напоминает фантастику, но именно такое число следует из теории относительности А. Эйнштейна, то есть является строго научным результатом.

Очень легко оценить, что должна представлять собой ракета (ее возможности), для того чтобы она смогла достичь децисветовой или сантисветовой скорости. Скорость ракеты V, которой она достигает после выгорания горючего массой М, зависит и от массы ракеты М, и от скорости выброса рабочего вещества ракеты W. Эта зависимость выражается формулой

Мы не можем увеличивать массу горючего, не увеличивая массу ракеты, — ведь горючее приходится грузить на ту же ракету. Правда, можно ракету также дозаправлять в пути, в космосе, но такую возможность мы учтем позднее.

Совершенно ясно, что чем легче ракета, тем проще ее разогнать до большой скорости. Необходимость грузить на ракету большую массу горючего не позволяет сделать ее сколь угодно легкой. Выход один — искать такое горючее, которое было бы очень эффективным в смысле получения энергии. Естественно, можно говорить только о термоядерном горючем. Более эффективного горючего мы пока не знаем, хотя оно наверняка есть. Человек вынужден исходить из того, чем он располагает в настоящее время. Так, в прошлом веке очень серьезно обсуждался проект путешествия на Луну с использованием парового двигателя. Но вернемся к ракетам. Оказалось, что даже использование урана в качестве горючего может позволить развить скорость ракеты только до 1300 км/с. По земным меркам это очень большая скорость, но она в 23 раза меньше скорости света. Использование термоядерного горючего (когда происходит не расщепление ядер, а их синтез) позволит эту скорость несколько увеличить. Но достичь децисветовой скорости все равно не удастся.

Чтобы показать, насколько эта задача технологически сложна, приведем такой пример. На каждый грамм массы должна приходиться мощность 3 миллиона ватт. При этом ускорение ракеты будет равно величине земного ускорения. Сравним эту величину с реально доступной. Так, подводная лодка весом 800 тонн, использующая атомный двигатель, развивает мощность в 15 миллионов ватт. Нам же надо, чтобы эту мощность развивал двигатель весом 5 граммов. Сюда должны включаться все составные части движущейся ракеты (а не только двигатель).

Фотонные ракеты, о которых писали не только фантасты, но и ученые, явно не справятся с задачей межзвездных полетов.

Не так давно было предложено новое решение проблемы создания движителя для межзвездных перелетов. Предлагается не загружать на ракету горючее дома, на Земле, а брать его по мере необходимости прямо в космосе. Таким горючим может служить водород, который содержится в межзвездном пространстве. Ядра водорода можно заставить вступать в термоядерные реакции и так развивать необходимую мощность, не перегружая ракету большим запасом горючего. При этом запаса вообще никакого не надо. Ракета засасывает из окружающего пространства межзвездный водород, использует его и отработанное рабочее вещество выбрасывает. Все в этом проекте было бы отлично, только имеется одно «но»: плотность межзвездного водорода очень мала, в каждом кубическом сантиметре имеется всего примерно по одному атому водорода. Это глубочайший вакуум, которого мы никогда не достигнем на Земле в самых хитроумных вакуумных насосах! Для того, чтобы набрать необходимое количество водорода, надо процедить огромные объемы вокруг ракеты. Расчеты показывают, что для того, чтобы обеспечить себя горючим, ракета должна захватывать водород из окрестностей на расстоянии до 700 километров! Как технически это можно сделать — непонятно. Какие же лопасти надо приделать ракете, чтобы она смогла загребать водород из всего этого пространства? Кроме того, надо иметь в виду, что плотность межзвездного водорода может быть в тысячи раз меньше. Тогда как? Имеются идеи и на этот счет. Одна из них состоит в том, что надо нейтральный водород превратить в электрически заряженные частицы (ионы), а их можно всасывать в ракету с помощью электрических полей. Но это только идея. Как все это осуществить практически — совершенно неясно.

Таким образом, принципиально создать межзвездные корабли можно (никакие законы природы этому не препятствуют), а практически сделать мы это еще не готовы.

Более реально уже в наше время создать автоматическую космическую станцию с задачей достичь ближайших к нам планет других звезд. Такой проект был представлен на Таллинском симпозиуме М. Я. Маровым и У. Н. Закировым. Проведенные ранее У. Н. Закировым расчеты показывают, что представляется возможным вывести контейнер с научной аппаратурой к одной из ближайших звезд. Это должно занять примерно 40–50 лет. Проект предусматривает создание пятиступенчатой ракеты. При этом первые две ступени предназначены для работы на первом участке, пока ракета ускоряется до скорости, составляющей 40 % от скорости света. Еще две ступени точно так же предназначены для осуществления торможения ракеты по мере подхода к цели. Надо иметь в виду, что при столь больших скоростях «тормозной путь» ракеты очень большой. Время торможения ракеты, точно так же, как и время ее ускорения, составит один-два года! Пятую ступень ракеты планируется использовать на последнем этапе полета для маневрирования и обеспечения посадки автоматической станции.

Принципиально новым и очень интересным является предложение авторов проекта не брать на борт станции сразу все горючее, а после использования первой ступени ракеты произвести ее дозаправку в космосе. На первый взгляд это может показаться странным — ведь для этого нам придется послать следом за ракетой (а точнее, одновременно с ней) специальный заправщик. Какой выигрыш от этого возможен? Но оказывается, возможен. Оказывается, если не проводить дозаправку в космосе, то придется первоначальную массу ракетной системы увеличить почти в десять раз! Так что, несмотря на расходы в связи с созданием специального «заправщика», игра стоит свеч. При этом вся система становится вполне реальной. Так, масса контейнера с аппаратурой (полезная нагрузка) составит примерно 450 килограммов; мacca paкeтнoй системы составит примерно 3000 тонн, что вполне реально, так как такие ракеты уже освоены при осуществлении программы освоения Луны. Разбивка массы по пяти ступеням предусматривается следующей: 2780, 293, 44, 8 и 3 тонны.

Осуществление разработанного проекта — дело непростое и недешевое. Возможен еще один вариант: использовать отработанный тритий. Но техническая сторона дела опять же до конца непонятна и, несомненно, непроста.

Что должен делать такой зонд в космосе? Установленная на нем аппаратура должна позволять исследовать межзвездную среду, местоположение планет и физические условия от них. Зонд должен давать возможность обнаруживать сигналы внеземных цивилизаций, анализировать их, выходить на связь с абонентами и т. д. То есть делать все то, что должны делать автоматические зонды в космосе, или, другими словами, зонд должен заниматься «всеми основными видами космической науки». Эти слова принадлежат исследователю проблемы зондов Брейсуэллу.

Первая научная работа с обоснованием того, что с помощью современных средств радиоастрономии можно вести поиск сигналов от внеземных цивилизаций, была опубликована в 1959 году. А в 1960 году уже начался такой поиск. Этот поиск начал американский радиоастроном Ф. Дрейк на Национальной радиоастрономической обсерватории в Грин Бэнк (Западная Вирджиния). Как и рекомендовали Дж. Кок-кони и Ф. Моррисон, поиск начали вести на длине волны 21 сантиметр. За достаточно короткий срок была разработана специальная приемная аппаратура. Она удовлетворяла требованиям узкополосности. Антенна представляла собой 27-метровый радиотелескоп с двумя рупорами. Техника измерений выглядела так. На один из рупоров антенны поступало излучение от той области неба, где, как предполагалось, должна была находиться планета с искомой цивилизацией. Сведений об этой планете не было, антенна наводилась на одну из двух звезд (8 Эридана и х Кита), которые находятся от нас на удалении около 31 световых года и вокруг которых, как предполагалось, могут обращаться планеты. Во второй рупор антенны поступал электромагнитный сигнал от другого участка неба за пределами указанных звезд. Приемник попеременно с помощью переключателя подключается то к одному рупору, то к другому. Поэтому сигнал от звезды записывался отдельными урывками, между которыми записывается сигнал (шум) из другого участка неба. Такая методика измерений была не новой, она широко использовалась в практической радиоастрономии и называется «модуляционной схемой». Она дает возможность выделить из шумов полезный сигнал даже в том случае, когда его уровень ниже уровня шумов, создаваемых аппаратурой. Но избавиться полностью от внешних шумов схема, к сожалению, не позволяет. Ф. Дрейк с сотрудниками проводил очень тщательные наблюдения в течение нескольких месяцев. Но ожидаемые сигналы не были зарегистрированы.

Позднее (начиная с 1971 года) подобные же наблюдения начали проводиться на радиотелескопах Национальной радиоастрономической обсерватории США с размерами 100 и 45 метров. На этот раз делалась попытка зарегистрировать сигналы от нескольких десятков ближайших к нам звезд, большинство из которых являлись красными карликами. В1971 году автор проекта «ОЗМА» принимал участие в работе международного совещания по проблеме поиска внеземных цивилизаций, которое состоялось в Бюракане (Армения) на астрофизической обсерватории. Там он выступил с анализом результатов эксперимента и пришел к заключению, что для поисков надо использовать самый крупный в мире радиотелескоп, расположенный в Аресибо. Диаметр его составляет 300 метров. Проведенные Дрейком оценки показали, что если мощность передатчика довести до 1000 кВт, то при коэффициенте направленности антенны радиотелескопа, равном 106, и ширине полосы, равной 100 МГц, а времени накопления в 100 секунд сигнал такого передатчика должен быть зарегистрирован на удалении порядка 6000 световых лет.

На Бюраканском семинаре были также доложены результаты экспериментов по поиску сигналов внеземных цивилизаций, выполненных под руководством В. С. Троицкого. В этих экспериментах также велся поиск на длине волны 21 сантиметр. Всего было исследовано 12 звезд, находящихся на расстоянии от нас, равном 10–60 световых лет. Каждая звезда исследовалась в течение 5 сеансов длительностью по 15 минут. Таким образом, общая продолжительность всех измерений составляла 16 часов. В этих экспериментах сигналы от внеземных цивилизаций также не были зарегистрированы. Возможные причины всех неудач мы рассмотрим позднее. Здесь только отметим, что чувствительность приемника в экспериментах В. С. Троицкого была невысокой, всего 2·10–22 Bт/см² Гц. Чтобы понять, много это или мало, заметим, что такой поток радиоизлучения на метровых волнах дает только самый яркий источник радиоизлучения — Кассиопея А. В последующих экспериментах чувствительность приемника была повышена.

На Бюраканском семинаре также обсуждались результаты поиска сигналов из Вселенной, проводимого в США в рамках программы «Циклоп». При этом использовалась стандартная (штатная) радиоастрономическая аппаратура. Прием велся на волнах сантиметрового диапазона. Мы не будем подробно рассматривать каждый эксперимент по поиску сигналов от внеземных цивилизаций, выполненный за прошедшие годы. Итог всем этим экспериментам был подведен на Таллинском симпозиуме в 1981 году в докладе Дж. Тартер (США). Она составила сводную таблицу с включением в нее всех проведенных до конца 1981 года экспериментов по поиску сигналов от внеземных цивилизаций. Эта таблица была дополнена издателями материалов симпозиума и доведена до 1984 года. Что следует из этой таблицы?

С 1960 по 1984 год было проведено 45 экспериментов исследователями различных стран (СССР, США, Франции, ФРГ, Японии, Австралии, Канады, Нидерландов). Некоторые коллективы включились в поиски после этого срока. Многие ранее начатые эксперименты продолжаются до настоящего времени. За 25 лет, прошедших от начала первых поисков по проекту «ОЗМА», наблюдения силами исследователей всех стран велись в общей сложности в течение 120 000 часов, причем преобладали наблюдения по специально разработанным программам. Их продолжительность составила 100 000 часов. В результате проведенных поисков за 25 лет после 1960 года сигналы от внеземных цивилизаций так и не были обнаружены. Первые неудачи вызвали у некоторых ученых определенный пессимизм. И. С. Шкловский высказал мысль об уникальности разумной жизни на Земле. Другими словами, это значит, что поиски сигналов от внеземных цивилизаций бесполезны, так как таких цивилизаций нет. Но ведущие ученые мира придерживались и придерживаются другого мнения. Член-корреспондент АН СССР Н. С. Кардашев так подвел итог 25-летних поисков сигналов от внеземных цивилизаций: «Современную ситуацию можно обрисовать следующим образом. Программа перспективного поиска фактически не начата. Придавать какое-либо значение проведенным попыткам поиска сигналов нельзя. Внеземные цивилизации не найдены потому, что их не искали». Практически все участники Таллинского симпозиума придерживались такого же взгляда. Собственно, только И. С. Шкловский выразил свое отношение к проблеме: «Если ты очень ждешь своего друга, не принимай стук своего сердца за топот копыт его коня». Заметим, что доклад Н. С. Кардашева на этом симпозиуме был назван «Онеизбежности и возможных формах сверхцивилизаций».

Один из ведущих специалистов по данной проблеме Л. М. Гиндилис заявил на данном симпозиуме: «Я думаю, было бы большой ошибкой рассчитывать на быстрый и легкий успех. Такой неоправданный расчет может привести лишь к преждевременному и столь же неоправданному разочарованию». Свой доклад Л. М. Гиндилис завершил словами:

«В заключение хочу подчеркнуть следующее. Поиск ВЦ не является изолированной проблемой, она тесно связана с эволюцией нашей земной цивилизации, с развитием ее науки и культуры. Она требует самого широкого сотрудничества в различных сферах человеческой деятельности и, конечно, сотрудничества между народами. Это общенаучная, общекультурная и общечеловеческая проблема, которая помогает нам яснее представить и если не решить, то по крайней мере осознать кардинальные задачи нашей земной цивилизации».

Одна из причин неудач в поисках внеземных цивилизаций состоит в том, что наблюдения велись не на той аппаратуре, которая нужна была для этого, а на той, которая была в наличии. Практически на первом этапе отсутствовала нужная аппаратура. Так, профессор Оливер (США) доложил на Бюраканском семинаре о разработанном им проекте гигантского телескопа, предназначенного специально для поиска радиосигналов от внеземных цивилизаций. Стоимость сооружения такого телескопа исчисляется миллиардами долларов. В настоящее время государства не выделяют такие суммы специально на программу поиска внеземных цивилизаций. Тем не менее имеется существенный прогресс в радиоастрономической технике. Спасает положение то, что она создается для решения фундаментальных задач и одновременно может быть использована для решения данной проблемы.

Ф. Дрейк, который первым начал искать сигналы внеземных цивилизаций, сравнил эту проблему с проблемой поиска иголки в стогу сена. Так в науку о земных цивилизациях вошла метафора Дрейка о «космическом стоге сена». По-видимому, преувеличение здесь не очень большое. Если мы сегодня остановимся на определенном выборе частоты для связи, способе формирования связных сигналов, выборе направления связи с нашими корреспондентами во Вселенной, то это еще не означает, что наш выбор правильный, а главное — единственный. Если бы мы достоверно знали эти характеристики, то уже наверняка поймали бы посылаемые нам сигналы. Как ни хотелось бы, чтобы задача поддавалась именно такому решению, на это рассчитывать не приходится. Если мы действительно хотим решать эту чрезвычайно сложную задачу, то должны искать иголку в стоге сена.

Что же представляет собой этот стог? Обычный стог определяется тремя размерами: шириной, длиной и высотой. Задача поиска в нем иголки сводится к отысканию трех координат того места, где находится иголка. Они определят однозначно место нахождения иголки. Какими величинами определяется космический стог? Одна из его координатных осей — это частота сигнала, который мы ищем. Вторая координата — это чувствительность приемника (в ваттах на квадратный метр) для каждого отдельного канала независимо от его ширины. Третья координата (высота стога) — это количество направлений, в которых может быть осуществлена межзвездная радиосвязь. Можно ограничиться этими тремя координатными осями, хотя задачу можно (и не без основания) усложнить. Если мы будем достоверно знать эти три координаты, то мы обнаружим бесценную иголку — сигнал от внеземной цивилизации. Что касается частоты, то в настоящее время не все специалисты столь единодушны в выборе частоты 1420 Гц, как это было вначале. В последующем стало выясняться, что у этой частоты наряду с плюсами имеются и минусы. Один из них состоит в том, что чем ниже частота, тем требуется большая мощность. Так, если сравнить две длины волны, равные 21 сантиметру и 0,15 сантиметра, то окажется, что при работе на длине волны 0,15 сантиметра потребуется в 20 тысяч раз меньшая мощность, чем в случае работы на длине волны 21 сантиметр! Это при условии, что в том и другом случае будет создан одинаковый сигнал. Результат можно представить и по-иному. Если на каждой из волн с длинами 21 сантиметр и 0,15 сантиметра использовать одинаковую мощность, то сигнал на длине волны 0,15 сантиметра уйдет в 140 раз дальше, чем на длине волны 21 сантиметр. Эти цифры очень убедительно говорят в пользу волны с длиной в 0,15 сантиметра. Что касается природного характера излучения межзвездного водорода на длине волны 21 сантиметр, то и длина волны 0,15 сантиметра в этом смысле не очень обделена: на этой длине волны излучает позитроний — сверхлегкий элемент, состоящий из позитрона и электрона. В пользу выбора длины волны в миллиметровом диапазоне говорит и то, что чем меньше длина волны, тем меньших размеров потребуется антенна. Диаметр антенного зеркала D связан с длиной волны λ соотношением D≤05λ. Идея использовать для космической радиосвязи длину волны 0,15 сантиметра принадлежит Н. С. Кардашеву. Этот выбор обоснован не только приведенными выше соображениями. Важно и то, что именно вблизи этой длины волны имеется наименьшее количество космических шумов, мешающих поиску сигналов. На этой длине волны находится максимум реликтового излучения и, как уже говорилось, минимум галактического радиоизлучения. На эти «достоинства» излучения на длине волны 1,5 миллиметра внеземные цивилизации не могли не обратить внимания. Были рассчитаны возможности и связи на частоте 1,5 миллиметра. Поскольку мощность существенно уменьшится с уменьшением длины волны, то оказалось, что для установления связи на миллиметровых волнах в пределах нашей Галактики у нашей цивилизации имеются реальные технические возможности. Сейчас большие надежды возлагают на 70-метровый радиотелескоп РТ-70 Института космических исследований АН. Он работает в миллиметровом диапазоне радиоволн, который является оптимальным для поиска сигналов от внеземных цивилизаций. Значит ли это, что на этот раз вопрос выбора частоты сигналов окончательно решен? Конечно, нет. Здесь вряд ли можно ограничиться одним или двумя вариантами. Рассмотренные варианты довольно правдоподобны. Но если говорить о систематическом прощупывании всего космического «стога сена», то надо вести поиск радиосигналов на всех частотах от 300 МГц до 300 ГГц.

Второй координатой космического «стога сена», его длиной, если можно так сказать, является чувствительность приемной аппаратуры, с помощью которой ведется поиск. В идеале надо было бы вести поиск приемной аппаратурой, обладающей чувствительностью 10–30 Вт/м2. Она способна принять сигналы от такого же радиолокатора, как в Аресибо, но находящегося в любом месте в пределах нашей Галактики. Но такой инструмент для сегодняшней радиоастрономии — недостижимая пока что голубая мечта. Напомним, что чувствительность приемника в первых поисках сигналов внеземных цивилизаций была всего лишь 2·10–22 Вт/м² Гц. Это в 50 миллионов раз меньше «идеальной».

Конечно, приемники с меньшей чувствительностью «прощупывают» наиболее близкие к нам вероятные источники и способны «услышать» те сверхцивилизации, которые способны послать очень мощные радиосигналы. Но это не дает нам никаких оснований делать вывод, что если на такой низкочувствительной аппаратуре мы не обнаружили сигналов от внеземных цивилизаций, то этих цивилизаций нет. Повторяем, что обзор всего неба на аппаратуре даже не слишком высокой чувствительности нужен. Он с пользой проводился до сих пор, и его планируется проводить и в дальнейшем. Причем, аппаратура и антенны, предназначенные для этих измерений, в будущем будут более совершенными.

Таким образом, длина космического «стога сена», то есть диапазон чувствительностей, простирается примерно от 10–22 до 10–30 Вт/м2 Гц. Пока что «стог» прощупан на очень небольшой его длине. Что касается высоты стога, то за нее мы приняли количество тех направлений, откуда могут прийти радиосигналы внеземных цивилизаций. Ясно, что этих направлений очень много, ведь нас окружает на разных удалениях множество звезд, а значит, и цивилизаций, расселившихся на планетах вокруг этих звезд. Если мы хотим найти иголку, мы должны прощупать весь стог, по всей его высоте. Другими словами, прозондировать нашу Галактику (о Вселенной мы уж не говорим) во всех возможных направлениях. Число направлений, в которых в идеале надо вести поиски радиосигналов, равно полному числу звезд, которые надо прощупать, для того чтобы обнаружить одну внеземную цивилизацию. Конечно, мы не можем считать, что вокруг каждой звезды должна быть разумная жизнь.

Имеется некоторая вероятность появления разумной жизни. Она оценивается в пределах от 10–5 (для оптимистов) до 10–12 (для пессимистов). Это значит, что для обнаружения одной внеземной цивилизации необходимо обследовать от 105 до 1012 звезд. Вот почему надо вести поиск сигналов из такого большого числа направлений. Число направлений, которые уже просматривались, не столь велико. Тем более что они просматривались только на определенных частотах и при довольно низкой и реже средней чувствительности приемной аппаратуры (естественно, сюда входят и соответствующие характеристики антенны).

Очевидно, что мы еще очень далеки от того, чтобы заявлять, что иголки в космическом «стоге сена» нет. Ее нет потому, что мы ее еще не нашли. Совершенно прав Н. С. Кардашев, говоря: «Программа перспективного поиска фактически не начата». Значит ли это, что проблема настолько сложная, что нынешнее положение с ее решением является безнадежным? Практически все специалисты сходятся на том, что это не так, что проблема, несмотря на чрезмерную ее сложность, должна решаться. Более того, «проблема внеземных цивилизаций — проблема не только астрономическая, техническая и биологическая, но и социологическая, вернее, футурологическая. Мы имеем дело со сложнейшей комплексной проблемой». Эти слова принадлежат И. С. Шкловскому.

Внеземные цивилизации можно пытаться обнаружить не только путем поиска сигналов из Вселенной, которые имеют искусственное происхождение. Цивилизации должны демаскировать себя своей технологической и астроинженерной деятельностью. Поэтому они в принципе могут быть обнаружены даже в том случае, если не посылают сигналов другим цивилизациям.

Любое нагретое до определенной температуры тело излучает целый спектр электромагнитных волн. Это излучение называют излучением абсолютно черного тела. Длина волны, на которой происходит максимальное излучение, зависит от температуры тела. Так, если внеземная цивилизация построила вокруг своей звезды колонии или сферы Циолковского — Дайсона, то эти конструкции будут излучать. Если температура их составляет 30 °C (то есть 300 °К), то максимум их излучения приходится на 10–20 мкм. При очень низкой температуре вблизи абсолютного нуля (3 К) максимум излучения приходится на 1–2 мкм. Если температура составляет 1000 К, максимум излучения приходится на 7 мкм.

Представим себе, что цивилизация окружила ажурными конструкциями свою звезду со всех сторон, то есть перехватывает всю излучаемую звездой энергию. Тогда излучение этих эфирных городов в инфракрасном или миллиметровом диапазоне будет сравнимым с излучением самой звезды. Таким образом, обнаружение во Вселенной объектов с очень сильным инфракрасным и радиоизлучением должно наводить на мысль, не является ли этот объект делом рук внеземной цивилизации.

Конечно, просто сам факт наличия инфракрасного излучения у какого-либо небесного тела еще не говорит о его искусственном происхождении. Более того, естественных источников инфракрасного излучения практически бесконечно много. Среди них имеются и источники с очень большой светимостью, которая не только приближается к солнечной, но и значительно превышает ее. Такими интенсивными источниками инфракрасного излучения являются звезды с очень протяженными оболочками, протозвезды (то есть прародительницы звезд), плотные пылевые туманности и звезды, окруженные плотной космической пылью. Их называют звездами-коконами. Эта пыль и составляет их кокон. Свет звезды, проходя через этот кокон (космическую пыль), переизлучается. В переизлученном свете доминирует инфракрасное излучение.

Для того, чтобы определить искусственное происхождение данного источника инфракрасного излучения, надо искать в нем какие-либо особенности. Они могут быть связаны, например, с формой, границами и т. д. самого сооружения. Возникает естественный вопрос, какая нужна аппаратура, для того чтобы вести поиск искусственных астроинженерных сооружений по их инфракрасному излучению с Земли? Сейчас такие измерения уже возможны. Это можно подтвердить такими цифрами. Если в центре Галактики имеется искусственная сфера Дайсона размером в 1 а. е. (это сфера, размеры которой равны орбите Земли) и температура конструкции оптимальна (-300 К), то ее инфракрасное излучение может быть зарегистрировано с помощью телескопа с диаметром «всего» 2 метра. Правда, используемый для таких измерений болометр на длинах волн 10–20 мкм должен обладать высокой чувствительностью, поскольку болометрический поток на орбите Земли составит всего около 3·10–16 Вт/м2. Надо иметь в виду, что это сооружение будет видно с Земли под углом 0,0002ґґ. Чем меньше температура, тем меньше излучение. Так, если температуру конструкции уменьшить почти до абсолютного нуля (3 К), то такой же болометрический поток будет только в том случае, если радиус сферы увеличится в 10 тысяч раз и она будет видна с Земли под углом 2ґґ. Максимум излучения при такой температуре приходится на миллиметровый диапазон. Чтобы его зарегистрировать на Земле (полагаем, что источник излучения находится в ядре Галактики), необходимо иметь антенну диаметром около 10 метров и соответствующей высокой чувствительности болометр.

Мы поместили гипотетические искусственные сферические сооружения в центре Галактики не случайно. Дело в том, что ученые не без оснований считают, что именно здесь имеются наиболее благоприятные условия для возникновения цивилизаций. Во-первых, здесь раньше всего началось образование звезд. Во-вторых, здесь имеется в избытке строительный материал для образования планет. Это газ и пыль. В центре Галактики сосредоточена большая часть ее массы. Так, в центральном объеме Галактики, который составляет всего одну миллионную долю всего объема Галактики, содержится около миллиарда звезд. Общая масса (или, точнее, плотность) здесь огромна, поскольку в небольшой сфере радиусом всего в 1 пк содержится масса, равная около 10 миллионов масс нашего Солнца. Недаром астрофизики считают это место в Галактике наиболее интересным, наиболее загадочным, где происходит интенсивное рождение новых звезд, планет и многое другое. Кого из читателей не интриговали рассказы о черных дырах, их невидимой огромной массе, экстравагантных свойствах. Так вот, полагают, что в центре нашей Галактики имеется такая массивная черная дыра (масса ее оценивается в несколько миллионов масс Солнца). Мало того, «здесь воз-можно существование цивилизаций на черных дырах», утверждали в своем докладе С А. Каплан и Н С. Кардашев на семинаре по внеземным цивилизациям в 1975 году.

Раз уж мы заговорили о возможном существовании вне-земных цивилизаций в центре Галактики (кстати, там уже обнаружено 15 компактных источников инфракрасного излучения, только не доказана их искусственность), то отметим, что на Таллинском симпозиуме в 1981 году обсуждался вопрос о том, что не исключено существование организованной межзвездной связи в нашей Галактике, причем ассоциация внеземных цивилизаций, своего рода лидер всех цивилизаций в Галактике, должна находиться в центре Галактики, где имеются не только благоприятные условия ее возникновения (о которых мы говорили), но и плотность цивилизаций намного больше. Поэтому они без большого труда могут устанавливать двусторонние связи. Наша цивилизация находится на периферии Галактики, где плотность как звезд, так, естественно, и цивилизаций значительно меньше. Поэтому здесь устанавливать спонтанные контакты значительно сложнее. Л Н. Никишин высказал гипотезу, что ассоциация центральногалактических цивилизаций уже давно организовала единую систему связи со всеми известными цивилизациями Галактики. Это чем то похоже на единую телефонную сеть, к которой может подключиться любая новая цивилизация, которая дорастет до соответствующего технологического уровня. Такая сеть содержит устройства, запоминающие информацию, передающие ее цивилизациям, для того чтобы они на основании этой информации быстрее развивались и т. д. Так это или не так, сейчас никто не знает. Ясно одно, что эта гипотеза не противоречит никаким имеющимся на сегодняшний день данным.

Таким образом, сейчас все говорит за то, что в центральных областях Галактики очень вероятно существование астроинженерных сооружений, созданных или отдельными цивилизациями, или их ассоциацией. Часть этих сооружений могла бы быть предназначена «для организации потоков информации в общегалактических и даже трансгалактических масштабах».

В течение 1983 года было измерено инфракрасное излучение 98 % всей небесной сферы. При этом было открыто около 200 000 источников инфракрасного излучения. Большинство из них было связано с определенными астрономическими объектами. Но были найдены и такие объекты, которые, возможно, являются искусственными. Но это еще надо доказать, хотя за это говорят определенные факты.

Измерения были проведены с помощью инфракрасного космического телескопа. Он был установлен на искусственном спутнике Земли, плоскость орбиты которого была наклонена к плоскости земного экватора на 99°. Такие спутники называют полярными, так как они пролетают вблизи полюсов. Такая орбита спутника была выбрана не случайно. Измерения инфракрасного излучения лучше всего проводить, если телескоп находится на границе между днем и ночью. Такая орбита это обеспечивает. Диаметр зеркала телескопа 57 сантиметров. В фокусе зеркала находились детекторы, регистраторы инфракрасного излучения. Они охлаждались почти до абсолютного нуля (3 К). Это делается для уменьшения собственных шумов детекторов. Практически это охлаждение достигается помещением детекторов в жидкий гелий. Когда весь жидкий гелий был израсходован, измерения прекратились. Телескоп позволял проводить измерения излучения с длинами волн в четырех окнах: 8 — 15, 20–30, 40–80 и 80-120 мкм.

С помощью инфракрасного космического телескопа было зарегистрировано от многих объектов излучение только в инфракрасной области спектра. Такой объект может представлять собой звезду, которая, уже не светит, и окружена плотным облаком пыли. И звезды существуют. Это красные гиганты. Их масса близка к массе Солнца. Но внутри их выгорело все горючее, и они потухли. Другими словами, в ядре звезды прекратились ядерные реакции. Но атмосфера звезды увеличивается неимоверно, ее размер составляет несколько астрономических единиц. Так мертвая звезда становится гигантом. Из всех данных этих измерений были выделены данные по 5 объектам. Один из них, по оценкам, находится на расстоянии всего 20 световых лет. Температура, соответствующая его излучению, равна -53 °C. Другой объект оказался более теплым (+17 °C). Расстояние до него составляет примерно 70 световых лет. Следующий объект удален примерно на такое же расстояние. Температура +76 °C. Четвертый объект расположен на удалении 70 световых лет. Температура +17 °C. Пятый объект находится на расстоянии 400 световых лет. Температура -188 °C. Являются ли эти пять объектов сферами Дайсона, уверенно сказать нельзя. Чтобы это установить достоверно, необходимо получить дополнительную информацию.

Инфракрасный космический телескоп обнаружил вокруг центра Галактики около 2500 источников. Температуры их самые различные, от — 23 до +177 °C. Естественно, что не все они являются искусственными источниками, результатом деятельности цивилизаций.

Мы, конечно, плохо себе представляем, какую деятельность могут развивать внеземные цивилизации. Ведь отнюдь не обязательно перехватывать всю энергию своей звезды с помощью сфер Дайсона или других конструкций. Можно обеспечить себя энергией и другим путем. Например, использовать для этого планеты своей системы, которые состоят из водорода. И. С. Шкловский рассчитал, что если планета имеет такую же массу, как наш Юпитер, то ее массы хватит на 300 миллионов лет. В течение этого немалого срока за счет освобождения энергии при синтезе ядер водорода в ядра гелия можно будет получать столько же энергии, сколько мы получаем от Солнца. Более того, И. С. Шкловский считает, что для получения энергии цивилизация может замахнуться и на саму звезду, осуществить ее перестройку, отделив от звезды небольшую часть ее массы. Эта масса, заимствованная от звезды, может в десятки раз превышать массу планеты-гиганта. Непонятные вещи, которые действительно происходят с некоторыми звездами, обсуждались на семинаре в Таллинне. В. Страйжис представил доклад «Некоторые астрономические явления как возможный результат деятельности высокоразвитых цивилизаций». Звезды, которые называют голубыми странниками, беглецами или бродягами, ведут себя так, как будто кто-то (высокоразвитая цивилизация) подсыпает в их ядро водород. Им давно пора полностью выгореть, а они продолжают гореть и светить также ярко, как и много времени тому назад. Сохраняя таким путем неизменным свое светило, цивилизация обеспечивает нормальные условия своего существования. «Нашей цивилизации через 4 миллиарда лет будет весьма кстати применить этот метод, чтобы избежать быстрого превращения Солнца в красный гигант» — говорится в докладе.

Обращается также внимание на звезды, названные пекулярными. На них почему-то значительно больше, чем положено, марганца, ртути, кремния, стронция, хрома и европия. Эти элементы находятся на поверхности звезды в разных местах (пятнах). Найти естественное объяснение этому ученые не могут. Поэтому пекулярные звезды привлекли внимание специалистов, занимающихся проблемой внеземных цивилизаций. Как это не покажется странным, ученые пришли к выводу, что цивилизация весьма успешно может обосноваться в атмосфере самой звезды. От корпускулярной радиации можно защититься с помощью магнитных полей, а от волнового излучения — с помощью специальных плазменных экранов. Андерсон, разрабатывающий этот вопрос, полагает, что конструкции в атмосфере звезды не должны превышать 100 метров (слишком сильно там гравитационное поле). Он считает, что сильные магнитные поля пекулярных звезд (их называют магнитными) могут поддерживать конструкцию в определенном положении. Таким образом, обилие металлов в разных местах на поверхности звезды можно рассматривать как «отходы инженерной деятельности высокоразвитых цивилизаций. Конечно, масштабы этой деятельности должны быть грандиозны и охватывать миллионы или даже миллиарды звезд».

В атмосферах холодных звезд также происходят непонятные вещи. Суть их состоит в том, что на их поверхности наблюдаются такие химические элементы, которые по нашим представлениям, исходя из эволюции звезд, там находиться не могут. Имеются различные типы этих звезд. Поэтому и избыточные элементы на их поверхностях различны. Так, в атмосфере двух из этих типов наблюдаются значительные количества радиоактивного элемента технеция. Как известно, его период полураспада составляет всего несколько сотен тысяч лет. Возраст этого типа звезд (их называют циркониевыми) составляет миллиарды лет. Совершенно непонятно, откуда взялся радиоактивный технеций. В некоторых из звезд этого типа наблюдается значительное содержание лития. При таких высоких температурах литий является короткоживущим элементом, а поэтому редким. Почему в атмосферах некоторых звезд (углеродных) его содержание увеличено в 100 000 раз? В углеродных звездах также сильно (в 100 раз) увеличено содержание тяжелых металлов — бария, стронция, лантана и др. Можно было бы полагать, что эти металлы выносятся из ядра звезды и они являются продуктами ядерных реакций. Но остается неясным, как это происходит, а точнее, по современным представлениям этого происходить не может. Образовавшиеся в ядре звезды тяжелые металлы должны оставаться там в продолжение всей жизни звезды.

Конечно, мы не можем считать, что все непонятное нам сегодня — невозможно. Завтра станет понятным то, что сегодня не укладывается ни в какие рамки физических представлений. Тем не менее сейчас мы должны смотреть на эти непонятные астрофизические явления с двух точек зрения: естественной и искусственной. Мы должны рассматривать вариант, что причиной этому может быть и деятельность сверхмощных цивилизаций, способных в течение миллионов и миллиардов лет изменить химический состав атмосфер холодных звезд.

Говоря об астрофизических явлениях, которые можно гипотетически приписать деятельности внеземных цивилизаций, нельзя не упомянуть о звезде, значащейся в каталоге под цифрой SS443. Она «передвигается» по диаграмме Герцшпрунга — Рассела в нарушение всех законов, которым подчиняются другие звезды. Это неизбежно должно кончиться ее взрывом. Если передвижение будет происходить теперешними темпами, то взрыв звезды должен произойти примерно через 50 лет. В атмосфере этой звезды в течение последних нескольких лет исчезает железо и увеличивается количество более тяжелых металлов. Эти изменения со звездой начали происходить в 1929 году. Чем их можно объяснить? На симпозиуме в Таллине специалисты задавались вопросом: «Не проводится ли над объектом SS443 гигантский физический эксперимент сверхцивилизации?»

Внеземные цивилизации во Вселенной можно обнаружить и по другим «следам» их деятельности. Можно, например, принять радиоизлучение, которое они не предназначали для других цивилизаций. Оно может излучаться при работе телевизионных установок, радиолокаторов и т. д. Это можно продемонстрировать на примере Земли. Так, работу наших телевизионных установок можно обнаружить на удалениях около 10 световых лет от Земли! Выдает себя излучение несущей частоты, которое могут на таких расстояниях регистрировать наши космические корреспонденты. Одной этой информации им будет достаточно, чтобы узнать очень многое о нашей планете и даже о нас. Так, они смогут определить все основные количественные характеристики Земли, скорость собственного вращения и направление оси, ее диаметр и даже наличие Луны. Естественно, приняв такое же излучение с другой планеты, мы сможем определить те же ее характеристики.

Внеземные цивилизации могут демаскировать себя и при межзвездных перелетах. Дело в том, что при движении заряженных частиц в магнитном поле возбуждается электромагнитное излучение. Его называют синхротронным радиоизлучением. Проведенные оценки интенсивности синхротронного излучения, возникающего в результате выброса плазмы двигателя ракеты, которая ускоряется или замедляется, показывают, что если скорость выброса плазмы и двигателя составляет пятую часть скорости света, а магнитное поле вокруг ракеты составляет 10–4 — 10–5 Гс, то возникающее синхротронное радиоизлучение можно обнаружить нашими земными средствами даже на удалениях до 100 световых лет. Если мощность двигателя равна мощности светового излучения Солнца (это очень даже «скромная» мощность), то возбуждаемое синхротронное излучение можно зарегистрировать в любой точке Галактики.

Первое такое «послание» было учебным. Оно нами уже описано.

Настоящее, а не учебное послание инопланетянам было отправлено с Земли 16 ноября 1974 года.

Оно также состояло из серии радиоимпульсов и было передано крупнейшим в мире 300-метровым радиотелескопом, который функционирует в Аресибо (Пуэрто-Рико). Он принадлежит Национальному астрономо-ионосферному центру США.

Радиосигналы были отправлены в сторону скопления звезд, которое находится в созвездии Геркулеса. Оно содержит примерно тридцать тысяч звезд. Радиосигнал будет находиться в пути к скоплению примерно 24 тысячи лет.

Послание также было составлено Ф. Дрейком (Корнеллский университет, США). Оно состояло из 1679 знаков — 23 знака в ширину и 73 знака в длину. Вверху изображены атомные числа химических элементов — водорода, углерода, азота, кислорода и фосфора. Вверху справа перечислены цифры от 1 до 10 (система двоичная). Затем показаны элементы молекулы основного наследственного вещества клетки ДНК. Ниже показана «двойная спираль» — строение ДНК. По центру спирали показано число, равное количеству «основных пар» информационных единиц, которое имеется в ДНК человека. Показана также фигура человека. Слева от нее указано, что на Земле 4 миллиарда жителей. Справа от фигуры показан средний рост человека — 14 единиц (единица равна 12,6 сантиметра). Такова длина волны, на которой передано послание. Еще ниже дана информация о Солнечной планетной системе. В самом низу даны сведения о радиотелескопе в Аресибо.

Ответ на это послание мы получим через 48 тысяч лет. Но это, конечно, в том случае, если наши адресаты не будут слишком заняты своими собственными делами и за неимением времени не отложат ответ на наше послание на неопределенное время. Будем надеяться, что они — люди хорошо воспитанные и ответят сразу.

В начале марта 1972 года в США с космодрома имени Кеннеди был запущен космический корабль «Пионер-10». Он должен был исследовать Юпитер. 4 декабря 1973 года, преодолев за время полета свыше миллиарда километров, «Пионер-10» пролетел над Юпитером на высоте 130 000 километров. Космический корабль «Пионер-10» дал очень ценную информацию о планете и ее окружении. «Пионер-10» силой притяжения Юпитера был выброшен за пределы Солнечной системы. В 1987 году он пересек орбиту Плутона. Так «Пионер-10» ушел навсегда в космическое пространство. Он будет блуждать во Вселенной миллиарды лет. Но даже через миллиарды лет он внешне изменится мало, поскольку все время будет находиться в глубоком вакууме, который в условиях Земли недостижим. Конечно, такой вакуум не является полной пустотой. Ее в природе нет. На поверхность космического корабля будут время от времени налетать атомы водорода межзвездного газа. Под влиянием таких бомбардировок корабль покроется своего рода «окалиной», но это существенно не повлияет на сам корабль.

О «Пионере-10» мы рассказываем потому, что внутри него была заложена стальная пластинка. На ней были выгравированы рисунки, дающие некоторую информацию о нашей цивилизации. Они показаны на рисунке 49. О чем мы сообщаем нашим братьям по разуму, которым суждено взять в руки эту пластинку?

Рис. 49. Пластинка-послание внеземным цивилизациям, отправленная в 1972 году на космическом корабле «Пионер-10».

Мы видим на рисунке мужчину и женщину, представителей нашей цивилизации. Слева вверху показаны два кружочка. Они обозначают протон и электрон, которые образуют атом водорода. Они соединены горизонтальным отрезком прямой.

Длина этого отрезка равна 21 сантиметру. Атом водорода излучает волны с такой длиной. Этот отрезок, а точнее, длина волны, излучаемой водородом, должна служить для наших адресатов масштабом. Пользуясь им, они определят рост представителей нашей цивилизации.

В самой нижней части рисунка изображена схема Солнечной системы. Слева показано Солнце. А справа от Солнца выстроены в ряд все планеты нашей Солнечной планетной системы. Удаления планет от своей звезды — Солнца указаны цифрами (в двоичной системе счисления). Длина дана не в километрах или других наших единицах длины (инопланетяне не знают наших единиц длины!), а в длинах, равных 21 сантиметру. Этoт мacштaб уже указан. Стрелкой, которая берет начало от третьей планеты — Земли, показан космический корабль «Пионер-10». Стрелка проходит вблизи Юпитера и затем удаляется от планет. Изображение космического корабля (а точнее, автоматической космической станции) показано и в большем масштабе (позади фигур людей). Автоматическая станция состояла из двух частей: параболической антенны и коробки. Это и показано на рисунке.

В левой части пластинки показана звездообразная фигура. Ее назначение — сообщить инопланетянам о том, где мы находимся или, другими словами, откуда послан наш космический корабль. Эта фигура содержит информацию и о том моменте времени, когда корабль был послан во Вселенную. Как это сделано?

Известно, что имеются звезды, излучающие радиоимпульсы. Их называют пульсарами. Так вот, рисунок дает привязку места и времени запуска корабля к пульсарам. Каждый нарисованный луч отражает направление от Солнца на один из пульсаров. Длина этого луча выбрана не произвольно. Она пропорциональна удалению данного пульсара от Солнца. Каждый пульсар излучает радиоимпульсы, которые повторяются через определенный интервал времени. Этот интервал называется периодом радиоизлучения данного пульсара. Эти периоды указаны (в двоичной системе счисления) на каждом луче. Периоды выражены через частоту, которая соответствует длине волны, равной 21 сантиметру. Эта частота равна 1 420 000 000 колебаний в секунду или 1420 мегагерц. Самый длинный луч в этой звездообразной фигуре показывает расстояние от Солнца до центра Галактики.

Осталось уточнить, как фигура сообщает о времени запуска корабля. Дело в том, что периоды пульсаров изменяются во времени. Когда инопланетяне будут расшифровывать это послание, периоды будут другие. Но они не только должны знать все пульсары в Галактике (их не менее 100 000), но и знать законы, по которым меняются эти периоды. На основании этих знаний они и определят исходный момент. Кстати, за время полета изменится и положение пульсаров относительно Солнца. Но и это не страшно. Инопланетяне должны справиться и с этой трудностью — ведь их познания наверняка не ниже, чем наши, и они смогут рассчитать, где и когда во Вселенной реализовалась ситуация, которая изображена в виде звездообразной фигуры на пластинке-послании.

Следующее послание к инопланетянам было отправлено с Земли летом 1977 года. Оно было установлено на борту каждого из двух космических кораблей, запущенных в США для изучения планет Солнечной системы. Это послание инопланетянам было значительно сложнее описанных выше. Два послания (по одному для каждого корабля) были изготовлены в виде фонографической записи на медной пластинке с золотым покрытием. Эта пластинка была запакована в алюминиевую защитную оболочку. Затем болтами каждая из пластинок была прикреплена к бортам космических кораблей.

Специалисты считают, что по крайней мере в продолжение одного миллиарда лет пластинки сохранятся практически невредимыми. Если инопланетяне встретят наши корабли и обратят внимание на прикрепленные к их бортам пластинки-послания, то им надо будет их прочитать. На этот раз им надо будет их воспроизвести, а не просто рассмотреть. Для этого кроме самой фонографической записи были упакованы и отправлены инопланетянам и фонографическая капсула и игла, с тем чтобы они смогли прослушать наше послание. Информация о том, как установить иглу на поверхности записи, на какой скорости осуществлять проигрывание, была выгравирована на футляре записи. Там же была выгравирована схема преобразования видеосигналов в изображение.

Как и в послании, помещенном на «Пионере-10», был указан временной и пространственный масштаб в виде схемы излучения атома водорода. Приведена также карта пульсаров и их расположение относительно Солнца.

Что же предстоит увидеть и услышать инопланетянам, когда они нашу пластинку поставят на проигрывание?

Послание инопланетянам готовил целый коллектив во главе с Ф. Дрейком, о котором читатель уже знает. В его состав входили не только ученые-физики и биологи, занимающиеся изучением проблемы внеземных цивилизаций, но и журналисты, художники, писатели, фотограф и радиоинженер.

Послание составлялось целым коллективом. Описывая его, мы иногда будем цитировать слова одного из членов этого коллектива художника Дж. Лосиберга, который сделал доклад об этом послании на совещании по проблеме внеземных цивилизаций в 1981 году в Таллине. «Всем понравилась идея включить музыку как часть послания… 75 % записей «Вояджера» посвящено музыкальным формам выражения многих культур… Мы выбрали 27 различных произведений для записи. Западная классическая музыка представлена Бахом, Бетховеном, Моцартом и Стравинским, а западная легкая музыка — Чаком Берри (рок-энд-ролл), Луи Армстронгом (джаз) и Блайндом Вилли Джонсоном (блюз)… Остальная запись включает классическую музыку Индии, Явы и Японии, а также китайское произведение для семиструнной гитары, сочиненное 2500 лет назад. Была включена и народная музыка Перу, Болгарии, Австралии, Африки и две народные мелодии из Советского Союза: азербайджанская музыка для волынки и грузинское хоровое пение. В запись вошла игра на свирели с Соломоновых островов, а из Новой Гвинеи — ритуальное пение, которое датируется, возможно, каменным веком, когда первобытные люди только еще начинали сочинять музыку…

Остальные 25 % записей «Вояджера» состояли из голосов людей, различных звуков Земли и 116 рисунков, закодированных как видеосигналы…

Человеческие голоса были записаны в форме приветствий на 55 наиболее распространенных языках Земли…

Мы не надеялись, что есть хоть малейшая возможность, что эти приветствия будут переведены внеземными существами. Но поскольку эта запись являлась символом общества, а также действительным посланием в другие миры, казалось, есть необходимость включить такие приветствия как способ показать, что эти послания идут от всего мира… Из вежливости мы включили в эти приветствия песенку горбатого кита, чтобы показать, что на Земле могут быть другие разумные существа кроме нас.

Мы собрали 50 голосов и звуков нашей планеты. Они начинаются с естественных звуков природы, океана и суши, которые внеземные существа могут распознавать на основании своих собственных исследований земноподобных планет и которые могут дать сведения о плотности нашей атмосферы. Затем идут звуки биологического мира: птиц и насекомых, лягушек, собак, львов, шимпанзе, волков. Далее записаны звуки людей и их деятельности, шаги, удары молотка и звук пилы, удары топора о дерево, звук машины, сирены реактивного самолета, звук запуска ракеты, плач ребенка, которого успокаивает мать, и, наконец, регулярное щелканье пульса (этот звук легко узнается чужими астрономами и даст ключ к разгадке природы карты пульсаров на обложке записи). Самая первая часть записи послания «Вояджера» и самая богатая в смысле реальной информации — это последовательность из 116 фотографий и схем, расположенных таким образом, чтобы, как мы надеемся, послужить ключом для дешифровки. Первая фотография — простой круг, который также изображен на обложке в конце инструкции, — сообщает о том, как расшифровать рисунки. Затем мы попытались создать «словарь». Цифры были определены путем соотнесения двоичных и арабских знаков и групп точек. Затем были показаны математические действия. Используя схему водорода, мы опять определили единицы веса, длины и времени. Таким образом были установлены единицы, которые могут быть использованы в остальных рисунках для определения размеров и веса объектов.

…Мы приняли одно из спорных решений — не включать фотографий войны, каких-либо проявлений несправедливости, угнетения или фотографий, отражающих другие серьезные проблемы, беспокоящие человечество, так как рисунки ядерного оружия могут, например, быть поняты внеземными существами как некая угроза, а мы, конечно, не хотим передавать угрозы в качестве приветствия с Земли. Мы приняли это решение также потому, что считаем правильным показать лучшее в человечестве, ибо надеемся, что оно сможет решить свои проблемы, вместо того чтобы глупо разрушить планету.

Кроме того, мы решили избегать показа любых памятников религии и идеологии.

Последовательность начинается после кружка и словаря со схематического изображения Солнечной системы и фотографий ее планет…

Затем мы показываем Землю, как ее видно из космоса, с помощью фотографии, сделанной с низкой орбиты, для того чтобы показать, что мы находимся на этой голубой планете. Схематически показаны атомы для ознакомления с элементным составом газов в нашей атмосфере. Эти же самые атомные схемы используются для показа структуры и деления молекулы ДНК. Далее следует серия фотографий и анатомических схем, которые показывают различные стадии митотического деления клетки, оплодотворение яйца спермой, развитие эмбриона и рождение. Восемь анатомических схем, расположенных одна под другой, показывают внешнюю и внутреннюю анатомию человека…

После этого показаны фотографии различных пейзажей и ландшафтов, пустынь и гор, морских побережий и островов, горных массивов и рек. Затем идут изображения форм жизни на Земле, деревья и поля, коралловые рифы, насекомые и цветы, моллюски, дельфины, животные морских глубин…

Поскольку человечество в настоящее время использует простую и сложную технологию, мы показали огромный диапазон деятельности. На одной фотографии ремесленник из Таиланда вырезает из дерева слона, в то время как на другой роботы управляют сложным оборудованием на сборке линии. Бушмен охотится за антилопой с помощью копья, и большой комбайн работает на хлопковых плантациях. Ряд фотографий демонстрирует хижины бедняков и Тадж-Махал. Идентичные фотографии небоскребов в Нью-Йорке днем и ночью показывают, что у нас бывает ночь и что мы освещаем наши города с наступлением темноты. Снята улица в Пакистане, где продемонстрирован широкий диапазон наземных транспортных средств: повозки, запряженные волами, велосипеды, мотоциклы и автомобили. Высокоразвитая техника представлена реактивными самолетами и радиотелескопами, запуском ракеты «Титан-Центавр», которая вывела на орбиту космический корабль «Вояджер», показан астронавт в космосе…»

К этому описанию одного из авторов послания инопланетянам мы хотим добавить, что космические корабли «Вояджер» будут существовать миллионы лет! За это время они пересекут всю Галактику, и очень вероятно, что они встретят на своем пути оазисы жизни. Обитатели этих оазисов получат возможность узнать о нас очень многое.