Вселенная, жизнь, разум - Иосиф Шкловский

Такое измерение для современной электрофотометрии на пределе еще доступно. Следует помнить, что если направление «наблюдатель — Солнце» будет составлять всего лишь несколько угловых минут с плоскостью орбиты Юпитера, то покрытие Юпитером Солнца уже нельзя будет наблюдать. Таким образом, прямыми астрономическими наблюдениями обнаружить большие планеты даже у ближайших к нам звезд практически невозможно.

Но это, конечно, не означает, что в процессе образования звезд из туманности не могут одновременно с массивной звездой создаваться космические тела достаточно малой массы, типа планет. Китайский астроном Су Шухуанг, работающий в США, анализируя эту проблему, пришел к выводу, что должна существовать непрерывная последовательность масс космических тел, образующихся из туманностей, идущая от обычных звездных масс через массы невидимых звезд типа спутника 61 Лебедя до планетных масс типа Земли, Марса, Меркурия. Отсюда непосредственно следует, что планетные системы типа Солнечной должны быть весьма распространены в Галактике. К этому же выводу можно прийти из совершенно других соображений.

Большое значение для современной планетной космогонии имеет анализ вращения звезд различных типов. Вращение звезд было открыто спектроскопическим методом свыше тридцати лет тому назад О. Л. Струве и советским астрономом, ныне покойным Г. А. Шайном.

Оказывается, что сравнительно массивные горячие звезды характеризуются очень быстрым вращением. Самые горячие звезды (спектральные классы Oe, Be), массы которых в десятки раз больше солнечной, вращаются с экваториальной скоростью 300–500 км/с. Менее горячие и массивные, очень часто встречающиеся в Галактике звезды спектрального класса A вращаются обычно со скоростью, несколько меньшей ~ 100–200 км/с. Вплоть до спектрального класса F5 главной последовательности скорости вращения превышают несколько десятков километров в секунду. Однако скорость вращения звезд около спектрального класса F5 резко, скачком обрывается. Для звезд-карликов классов G, K, M, температура поверхности которых меньше 6500°, а масса меньше 1,2 солнечной массы, экваториальные скорости вращения очень малы — порядка немногих километров в секунду. К этой части главной последовательности звезд принадлежит и Солнце.

Мы сталкиваемся здесь с чрезвычайно интересным и важным явлением: в то время как основные характеристики звезд (температура поверхности, светимость, масса) меняются вдоль главной последовательности непрерывно, такая важная характеристика, как скорость вращения, по какой-то неизвестной причине, почему-то в районе спектрального класса F5 резко, скачком меняется. Малая скорость вращения у звезд поздних спектральных классов означает, что их момент количества движения в десятки раз меньше, чем у звезд, более ранних, чем F5. Но массы последних сравнительно незначительно отличаются от масс карликов класса G. Между тем следует иметь в виду, что массы образующихся звезд определяются массами «материнских» туманностей, а их моменты количества движения — беспорядочными скоростями газовых масс в этих туманностях. Очень трудно, если не невозможно, представить себе, что при достаточно близких массах внутренние движения в туманностях, из которых образуются карлики класса G, должны качественно отличаться от внутренних движений в туманностях, порождающих звезды класса F5. Скорее всего, причиной аномально малого момента количества движения у карликовых звезд поздних спектральных классов служат движущиеся вокруг них невидимые маломассивные космические тела, орбитальный момент количества движения которых в десятки раз превосходит момент количества движения самой звезды, связанный с ее вращением. В этой связи укажем, что если бы весь момент количества движения Солнечной системы был сосредоточен в Солнце, экваториальная скорость его вращения достигла бы 100 км/с и стала бы такой же, как у большинства звезд спектральных классов A — F5.

В самое последнее время видный английский астроном В. Мак-Кри развил космогоническую теорию, в которой вышеизложенные качественные соображения даны количественно. По мысли Мак-Кри, первоначальная туманность в процессе ее конденсации разбивалась на большое число сгустков. В результате взаимодействия этих сгустков в конечном итоге образовалось массивное центральное тело — Солнце и некоторое количество планет, причем, согласно его расчетам, 96 % момента количества движения системы сосредоточено в орбитальном движении планет. Это находится в превосходном согласии с наблюдаемым распределением момента количества движения в Солнечной системе.

Хотя расчеты Мак-Кри, разумеется, еще нельзя считать строгим доказательством, все же они подтверждают вывод, к которому астрофизика пришла в последние годы чисто эмпирически, т. е. с большой степенью вероятности можно утверждать, что большинство звезд-карликов спектральных классов G, K, M должны быть окружены семействами планет. Но это означает, что по крайней мере несколько миллиардов звезд в Галактике могут (или, вернее, должны) обладать планетными системами. Напомним, что всего в Галактике насчитывается свыше 150 миллиардов звезд всех типов. Как известно, наше Солнце расположено вблизи плоскости галактического экватора, около одного из спиральных рукавов. В сфере радиусом в 100 световых лет насчитывается около 10000 звезд, причем значительная часть их, если не большинство, — карлики спектральных классов G, K, M.

Вполне естественно предположить, что при благоприятных обстоятельствах на планетах, окружающих эти звезды, должна возникнуть и развиваться жизнь. Проблема возникновения жизни на Земле есть одна из основных проблем естествознания. В 1957 г. в Москве впервые состоялся Международный конгресс, на котором эта проблема подверглась всестороннему обсуждению. Рядом виднейших специалистов было показано, что образование сложных органических молекул — «кирпичей жизни» — с необходимостью должно иметь место на сравнительно раннем этапе эволюции планеты.

На протяжении дальнейшей эволюции жизни, насчитывающей сотни миллионов и миллиарды лет, организмы постепенно развивались, достигая высокой степени совершенства, причем одни виды непрерывно сменяли другие. На достаточно позднем этапе эволюции на Земле появилось разумное существо — человек.

Коль скоро есть все основания предполагать, что планетных систем, сходных с Солнечной, в Галактике насчитывается несколько миллиардов, вполне естественно принять, что процесс зарождения жизни и ее эволюции там в общих чертах по своему характеру сходен с тем, что было на Земле. Разумеется, не на каждой планете возможно зарождение и развитие жизни.

1. Планеты, на которых возможно зарождение и развитие жизни, не могут обращаться вокруг звезды слишком близко или слишком далеко. Необходимо, чтобы температуры их поверхностей были благоприятны для развития жизни. Учитывая, однако, что одновременно с звездой должно образоваться сравнительно большое число планет (скажем, ~ 10), с большой вероятностью можно ожидать, что хотя бы одна или две планеты будут обращаться на расстоянии, при котором температура лежит в нужных пределах.

Заметим еще, что по мере перехода от сравнительно горячих звезд главной последовательности к более холодным зона расстояний планет от звезды, при которых температурные условия благоприятствуют развитию жизни, непрерывно уменьшается и приближается к поверхности звезды. Поэтому красные карлики спектрального класса M и даже поздние подклассы K вряд ли можно рассматривать как очаги, поддерживающие на своих планетах жизнь, так как энергия их излучения для этого недостаточна.

2. Массы образовавшихся планет не должны быть ни слишком большими, ни слишком маленькими. Это обстоятельство в свое время подчеркивал В. Г. Фесенков. В первом случае гигантские атмосферы этих планет, богатые водородом и его соединениями, исключают возможность развития жизни. Во втором случае за время эволюции атмосферы будут рассеиваться (тому пример Меркурий). Однако, учитывая сравнительно большое число образующихся планет, можно ожидать, что некоторое, пусть малое количество их, будет обладать нужной массой. При этом необходимо, чтобы такие планеты одновременно удовлетворяли первому условию.

Заметим, что первое и второе условия не являются независимыми. Ведь не случайно планеты Солнечной системы со сравнительно малой массой (так называемые планеты земной группы) находятся относительно близко от Солнца, а планеты-гиганты с атмосферами, богатыми водородными соединениями, находятся сравнительно далеко от Солнца. Поэтому мы можем считать, что по крайней мере значительная часть образовавшихся планет с подходящей для развития жизни массой в то же время находится и на подходящем расстоянии от звезды.