Станислав Лем - Библиотека XXI века (сборник)
Протосолнечное облако оказалось, как видим, тем игроком, который сел за рулетку с необходимым начальным капиталом, потом, выигрывая раз за разом, увеличил свой капитал и покинул казино в самую пору, не подвергая опасности проигрыша все то, что принесла ему «полоса удач». Похоже, что «биогенные» планеты, способные породить цивилизации, следует искать прежде всего вблизи коротационной окружности Галактики.
Если принять предложенную здесь реконструкцию истории нашей системы, то придется радикально пересмотреть прежние оценки плотности космических цивилизаций.
Мы знаем почти наверное, что ни одна из звезд в окрестностях Солнца – в радиусе примерно 50 световых лет – не является обиталищем цивилизаций, располагающих техникой сигнализирования, по меньшей мере не уступающей нашей.
Радиус коротационной окружности составляет около 10,5 тыс. парсеков, то есть около 34 000 световых лет. Во всей Галактике насчитывается свыше 150 миллиардов звезд. Если считать, что третья их часть находится в ядре и в широких основаниях спиральных рукавов, то на сами рукава приходится 100 миллиардов звезд. Неизвестно, насколько широк тор (фигура в виде автомобильной шины), который следует описать вокруг коротационной окружности, чтобы охватить всю зону, благоприятствующую возникновению «жизнеродящих» планет. Так что будем считать, что этот «биогенный тор» содержит в себе одну стотысячную часть всех звезд галактической спирали – то есть миллион. Периметр коротационной окружности составляет около 215 000 световых лет. Если бы каждая из находящихся там звезд освещала хотя бы одну цивилизацию, то среднее расстояние между ближайшими обитаемыми планетами составляло бы пять световых лет. Это, однако, невозможно, потому что звезды на коротационной окружности расположены неравномерно; при этом звезды с рождающимися планетами следует искать скорее внутри спиральных рукавов, а звезды, в планетном семействе которых имеется хотя бы одна планета, на которой эволюция жизни протекает без гибельных помех, – в пространстве между рукавами, в условиях долговременной изоляции от звездных катастроф. Между тем звезд больше всего внутри рукавов, так как здесь их плотность максимальна.
Таким образом, сигналы «внеземного разума» следовало бы искать на коротационной дуге перед Солнцем и за Солнцем в галактической плоскости, то есть между звездными туманностями Персея и Стрельца: именно здесь могли бы находиться звезды, которые, подобно нашему Солнцу, уже прошли через галактический рукав, а теперь вместе с нашей системой движутся в пространстве между рукавами.
Но дальнейший анализ показывает, что простые статистические умозаключения, к которым мы прибегли, немногого стоят.
Вернемся еще раз к реконструкции истории Солнца и его планет. Там, где коротационная окружность пересекает спиральные рукава, их толщина составляет около 300 парсеков. Протосолнечное газовое облако, двигаясь по орбите, наклоненной под углом 7—8 градусов к плоскости Галактики, впервые вошло в ее рукав около 4—9 миллиардов лет назад. На протяжении 300 миллионов лет это облако, проходя через всю толщину рукава, подвергалось бурным воздействиям, а с тех пор, как вышло из него, странствует в спокойной пустоте. Это странствие продолжается дольше, чем прохождение через рукав, поскольку коротационная окружность, вблизи которой движется Солнце, пересекает спиральные рукава под острым углом, в результате чего дуга солнечной орбиты между рукавами длиннее, чем дуга внутри рукава.
Эволюция газово-пылевого протосолнечного облака в спиральной структуре Галактики, обусловленной волнами плотности. Орбита облака пересекает спиральный рукав только один раз. При вхождении в волну сжатия (показана пунктиром) облако может подвергнуться воздействию вспыхнувшей рядом сверхновой. В процессе движения внутри рукава, в течение приблизительно 300 миллионов лет, облако эволюционирует. Выйдя из рукава, оно движется в галактическом пространстве между спиральными рукавами 4,6 миллиардов лет; при этом спиральная структура не оказывает влияния на эволюцию облака, приводящую к возникновению Солнечной системы.
На рисунке, согласно Л.С. Марочнику («Природа», 1982, № 6), изображена наша Галактика, радиус коротационной окружности, а также орбита, по которой Солнечная система обращается вокруг центра Галактики. Скорость, с которой Солнце вместе с планетами движется относительно спиральных рукавов, остается предметом споров. Судя по рисунку, наша система уже прошла через оба рукава. Если так было в действительности, то первое прохождение она совершила, будучи еще газово-пылевым облаком, которое по-настоящему стало конденсироваться лишь при пересечении второго спирального рукава.
Вопрос о том, имеем ли мы за собой один переход или два, в данном случае несущественен: он касается возраста протозвездного облака, то есть того, когда оно начало формироваться, а не того, когда оно стало подвергаться фрагментации, вступив тем самым в стадию астрогенеза. Подобным образом звезды возникают и сегодня. Изолированное облако не может сконденсироваться в звезду под влиянием гравитации: сохраняя (согласно законам динамики) вращательный момент, оно обращалось бы вокруг своей оси тем быстрее, чем меньше ее радиус, и в конце концов возникла бы звезда, обращающаяся на экваторе со скоростью, превышающей скорость света, что невозможно. Центробежные силы разорвут ее гораздо раньше. Поэтому звезды возникают скоплениями, из отдельных фрагментов протозвездного облака, в ходе процессов сначала медленных, а потом все более бурных. Рассеиваясь в ходе конденсации, фрагменты облака отбирают у молодых звезд часть их вращательного момента. Если показателем «производительности астрогенеза» считать отношение между первоначальной массой облака и совокупной массой образовавшихся из нее звезд, то производительность эта окажется невелика. Галактика – «производитель», который крайне расточительно обращается с первоначальным капиталом материи. Но рассеянные части протозвездных облаков через какое-то время снова начинают конденсироваться под влиянием гравитации, и процесс повторяется.
Когда начинается звездогенный коллапс, различные фрагменты облака ведут себя неодинаково. Центр облака плотнее периферии, поэтому массы протозвездных фрагментов различны. Они составляют от 2 до 4 солнечных масс в центральной части облака и от 10 до 20 – на периферии. Из внутренних конденсатов возникают малые звезды; они долговечны, а их светимость почти не меняется в течение миллиардов лет. К ним принадлежит Солнце. А большие периферийные звезды могут становиться сверхновыми, которые, после короткой по астрономическим меркам жизни, взрываются мощными вспышками.
О том, как начало конденсироваться облако, из которого возникли и мы, ничего не известно; воссоздать можно лишь судьбу той его небольшой части, где возникло Солнце с планетами. Когда этот процесс начался, вспыхивающие поблизости сверхновые «загрязнили» протосолнечное облако своим радиоактивным излучением. Такое «загрязнение» имело место по меньшей мере дважды. В первый раз протосолнечное облако подверглось «загрязнению» изотопами иода и плутония – вероятно, вблизи внутренней кромки спирального рукава; а во второй раз, через 300 000 000 лет, уже в глубине спирали, другая сверхновая бомбардировала облако радиоактивными изотопами алюминия.
По времени, через которое эти изотопы, распадаясь, превращаются в другие элементы, можно примерно установить, когда произошли оба эти «загрязнения». Краткоживущие изотопы иода и плутония в конце концов образовали стабильный изотоп ксенона, а радиоактивный изотоп алюминия превратился в магний. Этот ксенон и магний обнаружен только в метеоритах нашей системы. Сопоставляя эти данные с возрастом земной коры (установленному по времени распада содержащихся в ней долгоживущих изотопов урана и тория), можно в приближении реконструировать различные «сценарии» солнечной космогонии.
Рисунок соответствует сценарию, согласно которому газовое облако в первый раз прошло через спиральный рукав 10,5 миллиардов лет назад. Его плотность была тогда ниже критической, поэтому фрагментация не началась. Это случилось лишь после вхождения в следующий спиральный рукав, 4,6 миллиардов лет назад. Условия на периферии фрагментов благоприятствовали возникновению сверхновых, а в центре – рождению менее ярких звезд типа Солнца. Под влиянием сжатия и взрывов сверхновых протосолнечное облако превратилось в молодое Солнце вместе с планетами, кометами и метеоритами. Этот космогонический сценарий не свободен от упрощений. Фрагментация газовых облаков происходит случайным образом; через огромные пространства рукавов движутся ударные фронты, вызванные различными катаклизмами; возникновению подобных фронтов могут способствовать взрывы сверхновых.
