Из темноты
Субботним утром 17 февраля 1600 года великого итальянского гуманиста эпохи Возрождения Джордано Бруно вывели из камеры и сняли с него одежду. Голый, с кляпом во рту, связанный Бруно шел по улицам Рима, а насмехающиеся инквизиторы толпой следовали за ним. Процессия остановилась на площади Цветов перед Театром Помпеи, на месте казни. Один из убийц Бруно, стоя с факелом в руке, держал перед осужденным портрет Иисуса Христа и требовал покаяться. Бруно гневно отвернулся. Костер разгорелся, и один из величайших умов в истории человечества был сожжен заживо.
Бруно убили за то, что он заявлял в дискуссиях и сочинениях: Вселенная бесконечна, у других звезд, как и у Солнца, должны быть планеты, причем некоторые из них должны быть обитаемыми, и эти планеты, подобно нашей Земле, обращаются вокруг своих светил. И наблюдатели, живущие в тех других мирах, смотрят в небеса и видят наше Солнце и Землю, обращающуюся вокруг него, и поэтому «мы в небесах».
Это откровение стало шоком для средневекового человека, но почему нужно было убивать для того, чтобы не дать ему распространиться? Почему Галилею, младшему современнику Бруно, грозили смертью и десятилетиями держали его под домашним арестом? Почему астрономия, наука, которая вроде бы не имеет большого практического значения, вызывала такой гнев инквизиции в эпоху Возрождения? Проще говоря, почему небеса были столь недостижимы?
Костры инквизиции взметнулись так высоко, потому что астрономия подвергала сомнению сами основы западной цивилизации, знания, а значит, и власти. Со времен Вавилона небеса вместе с бесчисленными звездами и пятью блуждающими планетами считались священными и непознаваемыми для всех, кроме нескольких избранных: астрологов и жрецов в Вавилоне, церковников во времена Джордано Бруно. Послушайте, как библиотекарь из Александрии Клавдий Птолемей, живший во II веке н. э., защищал астрономическую теорию, согласно которой в центре Вселенной находилась Земля, а Солнце и пять известных планет двигались вокруг нее по эпициклам, небольшим окружностям – их центры перемещались с постоянной скоростью по более крупной окружности, центром которой была Земля. Отвечая на возражения по поводу нелогичной системы эпициклов (дополнительные орбиты снова и снова добавлялись в модель, чтобы она могла объяснить наблюдения), Птолемей сказал: «Непозволительно считать, что наши человеческие условия равны условиям бессмертных богов, и рассматривать священные вещи с житейской точки зрения, совершенно для них неподходящей… Поэтому мы должны построить наше суждение о небесных событиях не на основе того, что происходит на Земле, а скорее должны положиться на их внутреннюю сущность и неизменный курс всех небесных движений». Птолемей считал, что законы небес полностью отличаются от законов, господствующих на Земле. Вселенная была непознаваема, неизменна и неподконтрольна человеку. И пока божественный замысел оставался чем-то недоступным пониманию, только правящее духовенство, имеющее исключительный доступ к мистическому и сверхъестественному, могло говорить людям, что правильно и как поступать.
Так продолжалось веками, пока не настало время, когда несколько мыслителей решились опровергнуть представление о том, что Вселенная всегда будет за пределами понимания человечества. Изменения начались с работ Николая Коперника, который между 1510 и 1514 годами вновь развил давно забытую гелиоцентрическую теорию строения Вселенной (с Солнцем в центре мироздания), впервые постулированную греческим философом Аристархом Самосским, жившим в III веке до н. э. В гелиоцентрической системе мира планеты движутся вокруг Солнца по круговым орбитам. Эта идея была революционной, даже еретической и не могла точно описать наблюдаемые движения планет, хотя некоторые ученые того времени находили привлекательной ее фундаментальную простоту. Главным из них был Иоганн Кеплер.
Иоганн Кеплер родился в 1571 году, рос набожным лютеранином, хотя одновременно был убежденным платонистом и стремился познать истинную природу Вселенной, используя строгие законы геометрии. Позже он напишет: «Геометрия едина и вечна, она блистает в Божьем духе. Наша причастность к ней служит одним из оснований, по которым человек должен быть образом Божьим».
Эта цитата является ключевой не только для всей деятельности Кеплера. Если человеческий разум способен постичь Вселенную, это значит, что он подобен божественному разуму. А если так, то система, согласно которой Бог строил Вселенную, ее «геометрия», должна быть доступна человеческому пониманию, и, таким образом, если мы ищем и размышляем достаточно усердно, мы можем найти разумное объяснение для чего угодно. Это основополагающая задача науки. Это дело, за которое умер Бруно. Это утверждение, которое стремился доказать Кеплер и тем самым рассеять тьму в умах западной цивилизации. И сделал он это в значительной мере благодаря планете Марс.
В феврале 1600 года, в том же месяце, когда казнили Джордано Бруно, Кеплер пошел работать к Тихо Браге, без сомнения, великому астроному-наблюдателю своего времени. У Браге была своя теория устройства Вселенной, и он поручил двадцативосьмилетнему Кеплеру вычислить орбиту Марса, разумеется, чтобы найти подтверждение своим расчетам. Когда в октябре 1601 года ученый умер, император Священной Римской империи Рудольф II повелел Кеплеру сменить Браге в должности придворного математика и продолжить его исследования. Теперь у Кеплера было все необходимое, чтобы заняться Марсом в полную силу.
Со времен Аристотеля астрономы незатейливо полагали, что планеты движутся по неизменным круговым орбитам, поскольку, как утверждал сам Аристотель, круг – идеальная форма и только круговое движение может быть бесконечным. Как Кеплер ни старался, он не мог подобрать такую круговую орбиту, которая бы соответствовала наблюдениям Тихо Браге. Он мог бы прибегнуть к эпициклам, однако отказывался это делать. Система эпициклов выглядела тут совершенно неприменимой, но где же тогда решение? Что это могло быть, если не круговые орбиты? Кеплеру понадобились восемь лет напряженной работы, чтобы осознать, что показывают наблюдения: Марс движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится Солнце. Сейчас мы знаем, что орбита Марса наиболее эллиптичная во всей Солнечной системе,[8] если не считать орбиту Плутона,[9] который был открыт только в XX веке, став лакмусовой бумажкой для любой астрономической теории. Действительно, если бы орбита Марса была круговой, теория Аристарха и Коперника, вероятно, быстро прошла бы проверку, и никто бы не обратил внимания на детали.
Кеплер опубликовал результаты своих трудов в 1609 году в работе, озаглавленной как «Новая астрономия, причинно обоснованная, или небесная физика, следующая из исследований движений звезды Марса, опирающихся на наблюдения достопочтенного Тихо Браге». В отличие от многих предшественников, астрономов и философов, Кеплер объявил свою новую астрономию не просто математической концепцией, которая объясняет движение небесных тел. Напротив, это был трактат об «истинной реальности» небес, грандиозная работа, которая ниспровергала догму, существовавшую две тысячи лет, – на ее место приходила астрономия, основанная на причинах и доказательствах. В этой работе ученый изложил то, что мы сейчас знаем как первый и второй закон Кеплера о движении планет. Согласно этим законам, каждая планета движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится Солнце, а радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, за равное количество времени описывает равные площади. Эти законы верны, и их можно найти в любом современном учебном пособии по астрономии и звездной динамике. Однако не менее важна и ошибочная гипотеза Кеплера о том, что планеты движутся вокруг Солнца за счет исходящей от него «магнитной» силы, распространяющейся «подобно свету». Когда оппоненты обвинили его в смешении физики и астрономии, Кеплер ответил: «По моему мнению, обе науки так тесно связаны, что одна не сможет достичь совершенства без другой». Другими словами, Кеплер не описывал модель Вселенной, чья геометрия совершенна по умолчанию, он изучал Вселенную, в которой причинно-следственные связи могут быть понятны человеку. Тем самым Кеплер резко изменил статус человечества во Вселенной. Хотя люди перестали быть центром мироздания, у них появилась возможность его постичь. Поэтому, согласно словам Кеплера, адресованным Галилею и ставшим эпиграфом для этой главы, Вселенная была доступна не только человеческой мысли, но и для непосредственного изучения.
Труды последующих десяти лет позволили Кеплеру опубликовать его важнейшее сочинение «Гармония мира». В нем он изложил свое последнее великое открытие – третий закон движения планет: квадрат периодов обращения планет пропорционален кубу расстояния от планет до Солнца. Применяя этот закон, достаточно просто математически вывести выражение, которое сейчас известно как закон всемирного тяготения Ньютона. Законы Ньютона легли в основу классической физики, новой мощной науки, которая сделала возможной промышленную революцию XVIII–XIX веков. Исследования Кеплера ознаменовали окончание Темных веков, и начались научная и промышленная революции – первая встреча с Марсом принесла богатые плоды.
Путешествия с телескопом
Кеплер использовал Марс, чтобы доказать что Земля – тоже планета. Следовательно, планеты, те маленькие движущиеся огоньки в небе, на самом деле были огромными мирами, похожими на Землю. Но как исследовать эти невероятные небесные тела? Вскоре инструмент оказался под рукой. Меньше чем через год после того, как Кеплер опубликовал свою «Новую астрономию», Галилей обратил в небо новый инструмент – телескоп. Открытые им за несколько недель наблюдений горы на Луне и «три маленькие звездочки», танцующие вокруг Юпитера, стали дополнительным подтверждением кеплеровой модели мира. Довольно скоро линзы множества телескопов были устремлены к Марсу.
Итальянский астроном Франческо Фонтана в 1636 году сделал первый набросок Марса, видимого в телескоп, хотя сегодня узнаваемые детали на этом рисунке найти не удается. В 1659 году нидерландский астроном Христиан Гюйгенс создал первое изображение Марса, где такая деталь была: похожее на треугольник темное пятно, которое выделяется на диске планеты, сейчас известно как Большой Сирт. Тщательно наблюдая Сирт и другие детали, астрономы прошлого определили, что марсианский день, или сол, близок по продолжительности к земному. В 1666 году итальянец Джованни Кассини измерил продолжительность марсианских суток, которая оказалась равна 24 часам, 37 минутам и 22 секундам. Хотя Кассини, по-видимому, также был первым, кто заметил полярные шапки Марса, первый набросок одной из шапок в 1672 году сделал Гюйгенс. Используя наблюдения, сделанные в 1770–1783 годах, Уильям Гершель, открыватель Урана, заметил, что на Марсе должны меняться времена года, так как его полярная ось имеет наклон в 30 градусов (современное значение – 24 градуса).
Наблюдения Марса продолжались десятилетиями, особенно в периоды противостояний, когда Марс (строго говоря, любая планета, находящаяся дальше от Солнца, чем наша) находится предельно близко к Земле, формируя линию «Марс – Земля – Солнце». В такое время Марс светит в небе особенно ярко. К началу XIX века астрономы накопили множество сведений о Марсе: орбитальный период, продолжительность суток, массу и плотность планеты, расстояние до Солнца и силу тяжести на поверхности. Но больше всего исследователей сбивал с толку изменчивый вид марсианского диска. Годами в окуляры телескопов можно было видеть, как на нем со временем то появляются, то исчезают небольшие темные пятна, похожие на рябь. Точно так же яркие белые пятна, которые были замечены наблюдателями у полюсов планеты, меняли форму, расширяясь и уменьшаясь в течение марсианского года. По всей видимости, у Марса была атмосфера, поскольку некоторые наблюдатели заметили смутные намеки на облака.
Противостояние 1877 года оказалось особенно удачным для наблюдателей и исследователей Марса. Асаф Холл из старой военно-морской обсерватории США открыл два маленьких спутника Марса и в скором времени назвал их Фобосом и Деймосом – страхом и ужасом. Подобающая свита для планеты, названной в честь бога войны. Но, если задуматься, 1877 год, вероятно, больше всего запомнился благодаря серии наблюдений, которые послужили отправной точкой для одного беспокойного эпизода в истории изучения Марса и одной из самых странных глав в истории астрономии.
Среди тех, кто обратил вооруженный глаз к Марсу в 1877 году, был итальянский астроном Джованни Скиапарелли, директор Брерской обсерватории в Милане. В сообщениях Скиапарелли о его наблюдениях фигурировали более шестидесяти объектов, обнаруженных на диске Красной планеты. Но помимо прочего среди них были линейные отметины, пересекающие диск Марса крест-накрест. Скиапарелли назвал их в честь земных рек – Инда, Ганга, – но в своих письмах именовал «canali», что по-итальянски означает каналы или ручьи. Он был не первым, кто обратил внимание на эти странные отметины, но первым идентифицировал их как обширную сеть «каналов». Через десять с небольшим лет воодушевление Персиваля Лоуэлла сделает Марс и его «каналы» самой популярной темой для обсуждения во всем мире.
Лоуэлл родился в Новой Англии в семье известных поэтов, просветителей, государственных деятелей и промышленников (великая поэтесса Эми Лоуэлл была его сестрой, а его брат Эббот стал президентом Гарвардского университета), а Марсом заинтересовался ближе к сорока годам, особенно его привлекли наблюдения Скиапарелли. Для Лоуэлла существовала только одна интерпретация: в «canali» он видел не русла рек или природные углубления, а дороги или искусственно созданные канавы. А значит, они должны были служить отражением коллективной работы ума, жизни. По непонятным причинам Лоуэлл решил, что Марс требует его внимания, и он посвятил себя Марсу с такой страстью и финансовой щедростью, на какие способны немногие.
Для своих исследований Лоуэлл построил обсерваторию в аризонском Флагстаффе, которая открылась в апреле 1894 года, то есть за несколько недель до очередного противостояния Марса. Лоуэлл и его подчиненные провели на Марсианском холме во Флагстаффе более десяти лет, изучая и картографируя Красную планету. Лоуэлл вместе с ассистентами нанес на карту сотни каналов. В их нумерации и структуре Персиваль Лоуэлл видел историю инопланетной расы, пытающейся выжить в засушливом, обреченном на смерть мире.
Этой гипнотической картиной Лоуэлл захватил людское воображение. Эффект, произведенный его трудами, был в дальнейшем усилен писателями-фантастами, в том числе Эдгаром Райсом Берроузом – он использовал лоуэлловский Марс как декорации, в которых разворачивалась романтическая история выдающейся цивилизации, называющей свою планету Барсумом. Новеллы Берроуза о Марсе рассказывали о лихих героях, спасающих отважных и прекрасных принцесс, которым угрожают чудовища, дикари и одержимые жаждой власти марсианские тираны. Лоуэлловский Марс, приняв облик Барсума, очаровал миллионы читателей.
Однако ни красноречие Лоуэлла как писателя и докладчика, ни его энергия и энтузиазм не могли защитить его теории от претензий астрономического сообщества. Шквал критики против Лоуэлла поднялся, когда другие наблюдатели, используя более мощные инструменты, не увидели на Марсе ничего похожего на каналы. Сейчас известно, что Лоуэлл заблуждался, но он действительно оставил после себя внушительное наследие: он подстегнул воображение людей, помог им представить марсианский мир. Пусть эти представления и оказались ошибочными, но они воодушевили хотя бы ту публику, которая через три столетия после Кеплера придерживалась и в значительной степени до сих пор придерживается античного геоцентрического мировоззрения, где планета Земля является единственным миром в окружении звезд. Лоуэлл сделал Марс обитаемым, пусть только в воображении, но именно силами воображения создается реальность. Именно работы Лоуэлла вдохновили пионеров ракетостроения, включая Роберта Годдарда и Германа Оберта, на начало работы над устройствами, которые позволят человеку путешествовать по Солнечной системе, а не только рассматривать ее. Именно дух Лоуэлла прикоснулся к поверхности Марса, когда на нее высадился «Викинг».
«Викинг» ищет жизнь
Жизнь привела «Викинг» на Марс. Хотя мечты Лоуэлла давно канули в Лету, сама идея того, что на Марсе может существовать жизнь, никогда не забывалась. Пролетев мимо планеты в июле 1965 года, американский аппарат «Маринер-4», который должен был посетить Марс, разумеется, навсегда развеял лоуэлловские представления о Красной планете, показав пустынную, покрытую кратерами поверхность, больше напоминающую о Луне, чем о Барсуме. Те, кто надеялся получить открытку из далекого мира, где есть жизнь, вместо этого получил траурные изображения старой, мертвой планеты, космической окаменелости по выражению писателя-фантаста Артура Кларка. Летом 1969 года «Маринер-6» и «Маринер-7» подтвердили то, что увидел их предшественник. Научные эксперименты показали: давление в атмосфере, богатой углекислым газом, составляет всего 6–8 миллибар (1 миллибар – одна тысячная доля атмосферного давления на уровне моря на Земле). Температуры вблизи южного полюса говорили о том, что полярные шапки сформированы замороженным углекислым газом – сухим льдом. Марс, согласно результатам пролетов «Маринеров», был холодной, мертвой, покрытой кратерами планетой, местом, где не хочется задерживаться. А потом полетел «Маринер-9».