Глава 16. Белые дыры

Некоторые теоретические расчёты показывают, что наряду с чёрными дырами во Вселенной могут существовать их антиподы – белые дыры. Из чёрной дыры ничто не может вырваться. В белую дыру ничто не может попасть.

Для всех нас, то есть людей, живущих в причинно-следственном мире, принципиально важно в какую сторону течёт время. Для абстрактной физики это абсолютно безразлично. В какую бы сторону ни была направлена стрела времени, фундаментальные законы природы всегда одинаковы. Это не предположение, а научно установленный факт.

В нашей Вселенной время направлено в будущее. Так сложилось в результате особенностей конфигурации Большого Взрыва. Однако, ничто не препятствовало иному сценарию. Перед Большим Взрывом вероятность была равнозначной. Реализуйся иной вариант, «стрела времени» Вселенной могла быть направлена в прошлое. Эволюция протекала бы в режиме «тому назад».

Нам очень сложно представить себе такой мир. Но это совершенно субъективное и интуитивное неприятие. Мы привыкли думать и действовать вперёд, а не назад.

Физике такой субъективизм не свойственен. Математические формулы успешно работают и со знаком «плюс», и со знаком «минус». Для конкретных уравнений это совершенно не принципиально. Математикам хорошо известна эта особенность любых вычислений.

Так вот, если сохранить все необходимые параметры, связанные с гравитационным коллапсом материи, но направить «стрелу времени» в прошлое, то вместо чёрной получится белая дыра.

Это ещё более трудно понимаемый объект.

Белая дыра способна самостоятельно рождать материю из ничего. Она спонтанно возникает посреди пустоты, взрывается и выбрасывает в космос вещество и излучение.

В процессе эволюции белой дыры вокруг её горизонта событий рождается новое пространство-время. Не правда ли, такое описание подозрительно напоминает Большой Взрыв?

Неудивительно, что некоторые исследователи убеждены, что вся наша Вселенная находится внутри огромной чёрной дыры, которая, в свою очередь, расположена в другой вселенной. Тогда чёрная дыра на входе в одном мире является белой дырой на выходе в другом. А процесс Большого Взрыва на самом деле является формированием чёрной дыры в иной вселенной.

При таком допущении чёрные и белые дыры могут быть связаны между собой пространственно-временными туннелями. Теоретические расчёты показывают, что практически любая чёрная дыра в космосе может быть элементом подобной двойной системы.

Кстати, в этом случае весьма успешно преодолевается информационный парадокс. Законы квантовой физики не нарушаются. Информация никуда не исчезает. Сквозь чёрные и белые дыры она естественным образом «перетекает» из одной вселенной в другую.

Глава 17. Солнечная система

4 миллиарда 567 миллионов лет назад в том месте космоса, где сейчас располагается Земля, произошли исключительно важные для всех нас события.

В этой области пространства сформировалось огромное облако из газа, пыли, микрочастиц льда и минералов. Его размер составлял 24 млрд. километров. Облако было непрозрачным и достаточно плотным. Оно содержало в себе около миллиона атомов в кубическом сантиметре, и было очень холодным, с температурой —260° C.

Облако, в основном, состояло из водорода. Тяжёлых элементов в нём было не больше 1%.

Как только где-то во Вселенной группируется вещество, так тотчас на арену выходит гравитация. Сила тяготения не замедлила проявиться и в рассматриваемом случае. Под её воздействием облако начало сжиматься. При этом оно ускоряло своё вращение, сплющивалось и разогревалось. Образовался протопланетный диск.

Температура была максимальной в центре облака. Там же концентрировался основной объём вещества.

Когда температура достигла четырёх миллионов °C, внутри огромного огненного шара произошли первые реакции термоядерного синтеза. Водород начал сгорать и превращаться в гелий. Освободившаяся энергия стала излучаться в окружающее пространство в виде тепла и света. Зажглась новая звезда.

99.87% массы первичного газопылевого облака было затрачено исключительно на одну цель – образование светящегося космического объекта, который мы сегодня называем Солнцем.

За счёт излучения света современное Солнце ежесекундно сжигает миллиард килограмм вещества.

Тем временем, не менее значимые для нас события происходили недалеко от центра протопланетного облака.

В какой-то момент две маленькие пылинки сблизились друг с другом на близкое расстояние. Этого оказалось достаточно, чтобы электростатические силы притянули их друг к другу. Образовавшееся микроскопическое зёрнышко вещества стало зародышем нашей планеты – Земли.

В других областях пространства формировались ещё семь комочков материи, которые в дальнейшем стали Меркурием, Венерой, Марсом, Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном.

В разных частях газопылевого облака концентрировался разный объем твёрдого вещества. Там, где его было больше, сформировались планеты-гиганты типа Юпитера. Там, где меньше – небольшие планеты земного типа, которые имеют плотный состав и металлическое ядро.

Остатки строительного материала до сих пор сохранились. Они располагаются за границей орбиты Нептуна в поясе Койпера¹⁵. Пояс Койпера содержит «недоразвитые» планеты – плутоиды, а также кометы, астероиды и пыль.

Со временем земной комочек значительно укрупнился. В течение всего лишь нескольких тысяч лет он вырос до километрового размера, постоянно притягивая к себе всё больше пыли и мелких космических обломков.

Когда размер комка достиг 800 километров, он стал достаточно большим, чтобы занять главенствующее положение на орбите, по которой вращался в протопланетном диске. Можно сказать, что произошёл момент реального рождения Земли. Однако, это была всё ещё не полноценная планета. В астрофизике подобные небесные объекты называются планетезималями.

Когда радиус будущей Земли достиг тысячи километров, железо и более тяжёлые элементы сформировали ядро, а кремний и более лёгкие элементы образовали поверхностный слой. Температура на молодой планете в то время составляла +1 700° C. Земля была полностью покрыта жидким океаном магмы.

Планета остывала достаточно долго. Лишь через 250 млн. лет температура на её поверхности достигла +550° C, и расплавленная магма стала застывать, образовав твёрдую земную кору.

Ещё через некоторое время появилась первая газовая атмосфера, состоявшая из азота и двуокиси углерода.

4 млрд. 200 млн. лет назад на Земле заплескались первые океаны. Сложились первоначальные условия для зарождения жизни.

Конечно, для нас интереснее всего понять эволюцию своего дома. Но не стоит забывать о том, что Земля лишь один из элементов сложной планетной структуры. Сегодня уже не вызывает сомнения тот факт, что возникновение жизни, а тем более разума на нашей планете не состоялось, если бы не общее уникальное строение Солнечной системы.

Поэтому я чуть подробнее расскажу об её эволюции и современном состоянии.

В Солнечной системе есть внутренняя часть. Её образуют четыре планеты земной группы – твёрдые и относительно небольшие Меркурий, Венера, Земля и Марс.

Ближайшая планета к Солнцу – Меркурий, её расстояние до звезды составляет 57 910 000 километров. Это самая лёгкая планета в Солнечной системе, она в 20 раз легче Земли.

Диаметр Меркурия равен 4 878 километров. Это в 2.5 раза меньше земного, но в 1.5 раза больше лунного.

Меркурий постоянно обращён к Солнцу одной стороной. Поэтому на одной половине планеты стоит жуткая жара, а на другой – вечный космический холод.

Вторая планета от Солнца – Венера. По своим параметрам она почти что близнец Земли.

Радиус Венеры составляет 95% земного и равен 6 052 километра. Масса – 0.81 земной, средняя плотность – 0.95 земной, ускорение силы тяжести – 0.91 земной.

Но, в отличие от Земли, на поверхности Венеры поистине адские условия. Температура достигает +470° C. Практически нет водяного пара. Однако, учёные практически уверены в том, что в далёком прошлом на Венере было много воды.

На планете очень высокое атмосферное давление – 93 кг/см², что в 90 раз больше земного. Плотность воздуха 65 кг/м³, тогда как на Земле – 1 кг/м³. Слой облаков состоит из капелек концентрированной серной кислоты.

Будущим исследователям Венеры предстоит летать над ней на высоте примерно 50 км на специальных аппаратах. Там условия примерно соответствуют земным. Температура около +20° C, давление – одна атмосфера, но высокая скорость ветра – около 100 м/с.

Главной загадкой остаётся, почему две планеты с такими схожими характеристиками, как Земля и Венера в настоящий момент являются такими разными. Почему Венера не стала второй Землёй?

Мы точно знаем, что примерно миллиард лет назад произошла загадочная глобальная катастрофа. В её результате вся поверхность планеты обновилась. Атмосфера Венеры испарилась. Глобальный парниковый эффект загубил все возможные зачатки биологической эволюции. Загадка в том, что мы не понимаем причины глобального катаклизма, на корню загубившего венерианские перспективы.

Четвёртой планетой земной группы является Марс, названный так древними астрономами в честь бога войны из-за красного цвета поверхности.

Эта планета, пожалуй, более всего известна широкой публике. Подобный интерес вполне объясним, поскольку имеются реальные шансы найти на Марсе внеземную жизнь. Конечно, не развитую цивилизацию, а примитивные живые формы типа бактерий.

Минимальное расстояние от Земли до Марса составляет 55 млн. 760 тыс. километров. Земля и Луна видны с Марса невооруженным взглядом как две рядом расположенные яркие звезды зеленоватого и жёлтого цвета соответственно.

Масса Марса в 10 раз меньше земной, объём – 15% земного, радиус – 53% земного. Это совсем не мало. Площадь поверхности Марса примерно равна площади всей суши Земли.

Год на Марсе равен 687-и земным дням. А вот сутки всего на 40 минут длиннее, чем на Земле.

На Марсе очень разряжённая атмосфера, на 95% состоящая из углекислого газа. Её давление у поверхности в 160 раз меньше привычного людям. Марсианское небо днём оранжевого цвета.

На красной планете расположены уникальные географические объекты – самая высокая в Солнечной системе гора Олимп высотой в 27 километров и самый крупный каньон в долине Маринера шириной 600 метров, глубиной 10 километров и длиной 4 000 километров.

На современном Марсе слишком сухо и холодно для существования жизни. Средняя температура составляет -63° C. Очень редко на короткое время в отдельных регионах Марса она достигает положительных значений до +20° C. В таких условиях не могут сформироваться стабильные жидкие водоёмы. Но вода всё-таки обнаружена, правда, исключительно в состоянии льда.

Сегодня погода на Марсе крайне суровая. Однако, в прошлом марсианский климат был значительно благоприятнее. Было намного теплее, атмосфера была достаточно плотной, а по поверхности текла вода. Поэтому теоретически могла зародиться примитивная жизнь, которая сегодня «спряталась» под поверхностью планеты, либо в глубоких пещерах.

Марс очень активно изучается. На его орбите работают искусственные спутники, а на поверхности марсоходы. В скором времени будут осуществлены пилотируемые миссии. Если какая-то простейшая жизнь на Марсе существует, она, рано или поздно, обязательно будет найдена.

У Марса есть два небольших естественных спутника – Фобос и Деймос, что в переводе с древнегреческого означает страх и ужас.

Пятая планета от Солнца, Юпитер – самая крупная в Солнечной системе.

Её радиус в 11 раз превышает радиус Земли. Масса Юпитера в 2.5 раза больше массы всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых.

Планета хорошо видна с Земли невооруженным взглядом, хотя нас разделяет при минимальном удалении 588 млн. километров.

Юпитер – газовый гигант, как и остальные три внешние планеты. Он на 99% состоит из водорода и гелия в пропорции 10 к 1. У него нет твёрдой поверхности, если не считать таковой внутреннее каменное ядро. По мере повышения температуры и давления в атмосфере газообразный водород постепенно становится жидким, а потом металлическим.

Фактически Юпитер – это недоразвитый коричневый карлик. Он «всего лишь» в 1 000 раз меньше Солнца, а его плотность сопоставима со звёздной. Юпитер самостоятельно излучает энергию и поэтому уменьшается на 2 сантиметра ежегодно. Когда планета только образовалась в юной Солнечной системе, она была в два раза больше.

Розовый цвет Юпитера объясняется тем, что в его атмосфере в небольшом количестве содержатся фосфор, углерод, сера и даже, возможно, органические соединения, как предположил Карл Саган¹⁶.

На диске Юпитера хорошо различается Большое красное пятно. Его размер в 2.5 раза больше диаметра Земли. Это особое образование в атмосфере, вызванное гигантским ураганом, который продолжается, по меньшей мере, 400 лет.

Неоднократно наблюдались и другие огромные штормы. Скорость ветра на Юпитере может быть выше 600 км/ч. В центре ураганов периодически вспыхивают молнии длиной в тысячи километров. Кроме того, на Юпитере можно увидеть красивые полярные сияния.

У планеты-гиганта не менее 100 спутников, в том числе четыре крупных, которые были открыты ещё Галилео Галилеем¹⁷ – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Их наблюдение стало в то время, пожалуй, самым наглядным подтверждением гелиоцентрической модели Николая Коперника¹⁸.

Самый интересный спутник для будущих исследователей космоса – Европа. Под её ледяной поверхностью находится огромный океан глубиной до 100 километров. По объёму он больше всего мирового океана Земли. В таком большом количестве жидкой воды за длительный период времени неоднократно могли создаться условия для возникновения жизни. Более того, если в океане Европы достаточно кислорода, то в нём, возможно, развились не только простые, но и очень сложные организмы.

Не исключено существование аналогичного подлёдного океана на Каллисто и Ганимеде. Последний также интересен тем, что является крупнейшим спутником планет во всей Солнечной системе и по своему размеру превосходит даже Меркурий. Отличительная особенность Ио заключается в том, что на этом спутнике Юпитера функционируют действующие вулканы.

Шестая по удалённости от Солнца планета – Сатурн.

От нашей звезды её отделяет расстояние в 1 млрд. 430 млн. километров. Один оборот вокруг Солнца Сатурн совершает за 29.5 лет. Планета хорошо видна с Земли невооружённым глазом, но различить вокруг неё кольца невозможно.

По своему химическому составу этот газовый гигант мало чем отличается от Юпитера и состоит в основном из водорода с примесями гелия.

Правда, климат на Сатурне ещё более экстремальный. Скорость ветра может превышать 1 800 км/ч.

Масса Сатурна в 95 раз больше Земли. Но его средняя плотность очень мала. Это единственная планета в Солнечной системе, у которой она меньше плотности воды.