Жизнь как она есть: её зарождение и сущность - Фрэнсис Крик

Несмотря на все те новые экспериментальные данные, которые были накоплены за последние десять и более лет при исследовании космоса, общепринятой теории возникновения Солнечной системы, к сожалению, не существует. В самом начале нашего века было высказано предположение, что Солнечная система образовалась из длинной узкой полосы материи, вытянутой из Солнца при сближении с другой звездой. По существу, это должно было быть очень необычным событием, и, следовательно, лишь немногие звезды, вероятно, имеют планетарную систему. Более тщательная теоретическая проработка показала, что такое событие вряд ли приведет к возникновению таких планет, какие мы знаем сегодня. Более поздние идеи связаны с возникновением самого Солнца. Считается, что оно сгустилось под действием силы тяжести из медленно вращающегося облака пыли и газа, вращение которого ускорялось по мере уменьшения диаметров системы, вследствие сохранения углового момента. Это вращение создало сплющенный диск материи, из которого, как считается, возникли планеты путем дальнейшего сгущения, вновь вызванного гравитационным притяжением. Как именно это произошло, например: необходим ли был поблизости взрыв сверхновой звезды для того, чтобы привести в движение систему, не вполне ясно. Поэтому невозможно сказать с полной уверенностью, лишь на основании теоретических положений, что планетарные системы могут быть распространенными, хотя можно предполагать, что дело обстоит именно так. Поэтому мы должны изучить экспериментальные данные.

Оказывается, что они очень скудные. Планеты слишком малы, и свет, который они отражают от своей родительской звезды слишком тусклый, чтобы мы могли обнаружить с помощью непосредственного наблюдения даже те из них, которые вращаются вокруг ближайших звезд. Крупная планета слегка повлияет на орбиту звезды, вокруг которой она вращается; они обе будут вращаться вокруг точки, которая является их общим центром тяжести. При очень благоприятных условиях обнаружить смещение такой звезды можно, и, действительно, в одном случае возникло предположение, что такое колебание смогли обнаружить. Однако сейчас все сильнее становится уверенность, что наблюдаемые эффекты возникли из-за ошибки в эксперименте, потому что ожидаемое смещение слишком мало.

Тогда, на первый взгляд, задача выглядит безнадежной. Если дело обстоит именно так, то мы только можем ничего не делать и ждать появления новых или значительно усовершенствованных методов обнаружения. Но есть одно явление, которое можно наблюдать достаточно легко и которое может дать своего рода ключ. Распределение углового момента (грубо говоря, количества вращения, сумма которого в закрытой системе должна оставаться постоянной) в нашей Солнечной системе довольно странное. Большая часть определенного таким способом вращения приходится на планеты, и довольно небольшое количество — на само Солнце. Кажется вполне вероятным, что протосолнце первоначально вращалось намного быстрее, при этом облако пыли, которое вращалось вокруг Солнца, перемещалось, соответственно, медленнее. С помощью некоего механизма (и высказаны глубокие предположения, как это могло случиться), вращение передалось от Солнца к облаку пыли, замедляя таким образом первое и ускоряя последнее.

По счастливой случайности, часто можно определить скорость вращения звезды с помощью тщательного исследования света, который она излучает, поскольку на одной из ее кромок вещество вращающейся звезды может двигаться по направлению к нам, а на другой — удаляться от нас. Эти смещения, из-за эффекта Доплера, изменяют частоты света, который доходит до нас. Экспериментально установлено, что звезды, размером примерно с Солнце, делятся приблизительно на два класса. Некоторые из них вращаются очень быстро, что, как можно предположить, обусловлено способом их первоначального формирования, тогда как другие, по-видимому, вращаются намного медленнее. Считать, что последний тип звезд замедлился, потому что он имеет планетарную систему, весьма заманчиво. Если этот ход рассуждений верен, тогда планеты окажутся вполне распространенным явлением.

К сожалению, это действительно единственное доказательство существования планет, которым мы располагаем. В науке всегда чувствуешь себя комфортнее, если два или более различных направления рассуждений приводят к одному и тому же выводу. Здесь мы располагаем только одним. Опыт доказал, что такое заключение можно принимать с оговоркой. Сказав это, необходимо признать, что прямое доказательство вращения звезд действительно очень убедительно, вывод о существовании планет, двигающихся по орбите вокруг медленно вращающихся звезд, довольно достоверен и совместим с нашими общими теориями о том, как могли возникнуть звезды и планеты. С учетом всего вышесказанного, по-видимому, более вероятно, что планеты скорее являются достаточно распространенным явлением, нежели очень редким.

Есть еще один фактор, который мы должны рассмотреть относительно возможных планетарных систем. Поскольку на основании подробного исследования света, который звезда нам посылает, довольно легко обнаружить ее вращение, то точно так же мы можем обнаружить двойные звезды, то есть, две звезды, находящиеся довольно близко к друг другу, которые вращаются друг вокруг друга и удерживаются на своих орбитах взаимным гравитационным притяжением. Обе звезды не обязательно должны быть одинакового размера или типа, и на поверку они часто несколько отличаются друг от друга. Оказывается, что такие сложные системы довольно распространены, являясь скорее почти правилом, чем исключением. Итак, планетарная система, вращающаяся вокруг пары звезд, которые вращаются друг вокруг друга, вероятно, окажется несколько менее устойчивой по сравнению с такой как наша, которая имеет в своем центре только одиночную звезду. Двойные звезды, если они не находятся очень близко к друг другу (в этом случае их гравитационное воздействие на планеты приближается к действию одиночной звезды), могут возмущать орбиты планет, поскольку иногда планета будет находиться ближе к одной звезде, а затем, немного позже, к другой. Это не только приведет к тому, что энергия, падающая на определенную планету, может периодически изменяться, но, что еще важнее, возрастет опасность столкновения планет друг с другом. Постоянные условия в течение длительных периодов времени, которые, как мы полагаем, необходимы для развития высших форм жизни, не могут с легкостью возникнуть в таких планетарных системах. Таким образом, несмотря на то, что многие двойные звезды могут иметь планеты, они могут оказаться не идеальными для развития жизни. Конечно, некоторые колебания, как мы знаем, могут оказаться полезной вещью, и время от времени могут резко двигать эволюцию вперед, но трудно поверить, что какая-либо форма жизни переживет реальное столкновение двух планет.

Остается проблема атмосферы планеты. Мы уже обсуждали ее в главе 6. Здесь мы должны расширить рамки обсуждения, чтобы охватить планеты за пределами Солнечной системы. Как мы уже видели, в настоящее время трудно решить, какой именно была древняя атмосфера Земли. Еще труднее это сделать, если мы даже не знаем размер звезды, точный размер планеты и насколько они удалены друг от друга. В Солнечной системе Венера не слишком отличается от Земли, при этом она находится немного ближе к Солнцу и немного меньше по размеру. Несмотря на это, ее атмосфера очень отличается от нашей: она очень горячая, очень плотная (давление на поверхности более чем в сто раз превышает атмосферное давление здесь) и состоит главным образом из СО2- Высокая концентрация углекислого газа создает парниковый эффект, который поглощает излучение, пытающееся проникнуть в космическое пространство, и это, наряду с более интенсивным потоком энергии от Солнца, повышает температуру почти до 720°K. Именно эта высокая температура приводит к такому значительному количеству CO2 в атмосфере, так как она достаточно высока, чтобы из горных пород испарялось некоторое количество солей угольной кислоты. На Земле, несмотря на довольно значительные запасы углекислой соли, как, например, в белых утесах Дувра, температура просто достаточно низкая, и она почти вся остается в твердом состоянии или растворяется в океанах. Короче говоря, относительно небольшое различие в планетарных условиях может вызвать значительную разницу атмосферы планет.

Вероятно поэтому, можно было бы найти планету, которая массивнее Земли, хотя она находится на таком расстоянии от своей звезды, что может иметь на своей поверхности жидкую воду. Если планета достаточно массивна, то распространенный в облаке пыли водород мог бы удержаться на планете (как на наших внешних планетах, таких как Юпитер) или, по крайней мере, улетучиваться намного медленнее. Появившаяся в результате атмосфера, будучи восстановительной, может быть очень благоприятна для производства хорошего «вкусного» бульона на ее поверхности. И поэтому, по крайней мере, возможно, что во Вселенной есть больше подходящих мест для зарождения жизни, чем найдено в нашей собственной Солнечной системе.