Земля погибнет еще до того, как Солнце достигнет предельных размеров красного гиганта
Пышные зеленые ландшафты уступят место унылым пустошам. Исчезнут растения, которые формировали почву и укрепляли ее. Это значительно ускорит эрозионные процессы. Там, где простиралась безмерная толща воды, будут расстилаться бескрайние пустыни-солончаки. Прекратится движение литосферных плит, а вместе с тем перестанут расти горы. Земная поверхность станет однообразно гладкой.
Значительно изменится и состав земной атмосферы. Под действием ультрафиолетового излучения молекулы воды расщепляются. При этом более легкий водород постепенно улетучивается в космическое пространство, поскольку земное притяжение не способно удерживать его очень долго. Более тяжелый кислород скапливается в атмосфере, и потому давление воздушной оболочки будет нарастать. Через полтора миллиарда лет оно окажется в сотни раз выше, чем теперь. Железо, содержащееся в минералах, будет поглощать кислород, и вся поверхность Земли со временем окрасится в цвета ржавчины. «Голубая планета» Земля станет двойником «Красной планеты» – Марса.
Теперь перенесемся на 7,5 миллиарда лет вперед (этот сценарий предложили американские планетологи Джеффри Карджел, Брюс Фегли и Лаура Шефер). К тому времени радиус Солнца увеличится в 250 раз по сравнению с нынешним. Нашу планету можно назвать тогда пленницей своего светила. Одна ее сторона вечно обращена к Солнцу, там длится нескончаемый день. Другая сторона погружена в вечную ночь. На границе этих двух областей царят непреходящие сумерки.
Температура в океане магмы, простершемся на «солнечной стороне» Земли, достигнет 2200 °C. В таком пекле даже магма начнет испаряться. Труднее оценить то, что будет происходить на «ночной стороне» Земли. Если к тому времени там сохранится плотная атмосфера, то и эта половина планеты раскалится. Но если воздушная оболочка, удерживающая тепло, исчезнет, то там станет очень холодно, предполагает Карджел. Тогда Земля будет напоминать Меркурий. В полуденные часы эта ближайшая к Солнцу планета разогревается до 460 °C, а ночью промерзает до минус 170 °C. На «ночной стороне» Земли, как показывают расчеты, температура и вовсе может опуститься до 240 градусов ниже нуля.
Итак, климат на нашей планете станет очень причудливым. На ее «солнечной стороне» испарятся кремний, железо и магний. В «сумеречной зоне» они будут конденсироваться. «Там на поверхность планеты будут обрушиваться дожди из жидкого железа и, может быть, осадки в виде снега из моноксида кремния», – предполагает Карджел. А на «ночной стороне» Земли начнут выпадать снежные хлопья из натрия и калия.
Посреди океанов из расплавленных пород будут громоздиться материки, сложенные из натрия, калия, алюминия и кальция, покрытые ледниками, состоящими из кремния, железа и магния. Но не только! Температура на «ночной стороне» будет достаточно низкой для того, чтобы там возникли огромные ледяные шапки из углекислого газа, диоксида серы и аргона. Возможно, под ними еще будут плескаться целые моря воды – грустное напоминание о прежнем прошлом планеты.
Но разве к тому времени она уцелеет? Разве ее не поглотит Солнце? Расчеты показывают, что неимоверно увеличившееся Солнце все слабее будет удерживать внешние слои своей оболочки. Почти треть массы оно потеряет в виде солнечного ветра. Соответственно, оно слабее будет и притягивать к себе планеты. Радиусы их орбит возрастут тоже почти на треть. В частности, радиус орбиты, по которой движется Земля, увеличится до полутора астрономических единиц, а значит, наша планета успеет выскользнуть из «пламенных объятий» светила. Ее поверхность расплавится, но, пусть и выжженная дотла, она все так же будет обращаться вокруг Солнца, превратившись в каменный шар, залитый огнем. Этот вывод обнародовали в 2001 году немецкий астроном Клаус-Петер Шрёдер и его британские коллеги Роберт Коннон Смит и Кевин Эппс.
Но история на этом не заканчивается. В своем новом сценарии, опубликованном несколько лет спустя, Шрёдер и Смит учли дополнительные факторы, в том числе действие приливных сил. Эта поправка оказалась очень важной. Когда выжженная Земля будет кружить в непосредственной близости от Солнца, ставшего гигантской звездой, – подобно тому, как Луна кружит рядом с Землей, – то из-за приливного торможения она начнет двигаться по своего рода «спирали смерти», и задержать ее падение будет нельзя. Земля, как шарик, покатившийся по склону горы, соскользнет навстречу Солнцу, в его огненную топку.
Итак, судя по последним расчетам, Земля погибнет еще до того, как Солнце достигнет предельных размеров. Она сгорит примерно через 7,59 +/– 0,05 миллиарда лет. К такому результату пришли Шрёдер и Смит, опубликовавшие статью об этом на страницах авторитетного журнала «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society». «Мы, в общем-то, уверены в том, что Земле не удастся избежать трагического финала, – говорит один из авторов этого сценария, Шрёдер. – Чтобы уцелеть, она должна была находиться на 22,5 миллиона километров дальше от нашего светила, чем она располагается сейчас».
Таким образом, судьба четырех планет земного типа, похоже, предрешена. Марс останется в стороне от этого крушения миров, ну а Меркурий и Венера сгорят еще раньше, чем Земля. Или новые гипотезы астрономов все-таки подарят нашей планете хотя бы один шанс?
А, кстати, может ли уцелеть в этом апокалипсисе жизнь? Каковы прогнозы ученых? Как известно, в окрестности звезды существует так называемая зона жизни. Ее очертания со временем меняются. Так, через 7 миллиардов лет планета Марс станет вполне пригодной для жизни – такой же, как сейчас Земля. Но это продлится «недолго» – 100 миллионов лет. Затем и там станет слишком жарко для всего живого. Зато через 7,4 миллиарда лет на спутнике Юпитера, Европе, климат будет таким же, как на Земле. Через несколько миллионов лет в зоне жизни окажутся уже спутник Сатурна, Титан, и спутник Урана, Оберон. Так что, нашим далеким потомкам, ежели таковые уцелеют, придется постоянно переселяться из одного региона Солнечной системы в другой. Со временем в окрестности Солнца появятся сотни водных миров. Растают толщи льда, сковывавшие спутники планет-гигантов, а также малые планеты из пояса Койпера, и их поверхность покроется морями и океанами. Но все эти водные миры просуществуют лишь несколько сотен миллионов лет, – пожалуй, слишком мало для того, чтобы там могла зародиться хотя бы примитивная жизнь. Когда же Солнце погаснет, все эти малые планеты снова будут скованы льдом – и теперь уже навсегда!
Можно ли сдвинуть Землю?
Время немилосердно и к людям, и к планетам. В расчетах астрономов Земля гибла не раз. Ее выжигало Солнце, ее удушала атмосфера, ей грозили метеориты. Пусть беды заставят себя ждать сотни миллионов лет, спасением ее жителей стали заниматься уже сейчас. Одни ученые ведут наблюдение за нашими космическими окрестностями. Другие обдумывают, как переселиться на соседние планеты. Третьи намечают, как… отвезти на безопасное расстояние саму Землю.
Недавно свой проект спасения Земли опубликовали три американских астронома: Дональд Корикански и Грегори Лафлин из Калифорнийского университета (Корикански – автор идеи), а также Фред Адамс из Мичиганского университета.
Идея такова. Надо изменить траекторию какого-нибудь астероида. Он будет время от времени пролетать мимо Земли, всякий раз невольно выталкивая ее на новую – более дальнюю – орбиту. Пусть Солнце пылает все сильнее – Земля, словно мяч под ногой футболиста, будет откатываться все дальше, вовремя уходя от иссушающего огня.
Астероиды в будущем могут стать спасителями человечества
Если спортивное сравнение раздражает, можно сопоставить труд астрономов с подлинно высоким искусством механиков XVIII–XIX веков, мастеривших уникальные машины из колесиков, кривошипов, пружин. Теперь рабочим столом мастеров-астрономов может стать вся Солнечная система. Она сама напоминает механизм, где вокруг центрального колеса – Солнца – равномерно обращаются сотни самых разных «зубчатых колес»: больших планет, астероидов, комет. Пусть планетарный механизм давно отлажен, можно придумать, какое из колес «толкнуть», чтобы наша Земля – заурядная деталь – сдвинулась, не нарушив слаженный ход всей системы.
Тут, прежде всего, важен расчет. Начнем его с постановки задачи. Известно, что через 6,3 миллиарда лет светимость Солнца возрастет в 2,2 раза. В то же время, если увеличить радиус земной орбиты в полтора раза, то планета по-прежнему будет получать столько же световых лучей, сколько и теперь. Как же достичь этой орбиты? Для этого, как посчитали, придется затратить огромное количество энергии – 8,7 × 10
32
Если бы Земля была ракетой, если бы ее оснастить ракетными двигателями… Подобная идея, кстати, приходила в голову новым архимедам, готовым сдвинуть Землю без всякой «точки опоры», но уж очень она опасна. Лучше довериться движителям, испытанным Природой, – законам Ньютона и Кеплера. Эти влиятельные формулы могут воплотиться для нас в образе астероида или кометы. Те и другие пригодны для astronomical engineering, «космической кройки» – искусства нового тысячелетия.
Между Юпитером и Марсом протянулся пояс астероидов. Множество малых планет снует здесь, иногда уклоняясь к Юпитеру, а то и к Земле. Все это дано «инженерам от астрономии» для своих опытов. Лучше всего им подошло бы небесное тело диаметром 100 километров. Его масса составляет 10
22
27
Конечно, это немного, но ведь мы стронули с места «колесико», и, перекатываясь по небосводу, оно вновь и вновь будет возвращаться к Земле. Через каждые 6000 лет, по расчетам ученых, на расстоянии 10 тысяч километров от Земли станет проноситься астероид. Всякий раз нашу планету будет отбрасывать в сторону – словно волной пловца, мимо которого промчался катер. Примерно через шесть миллиардов лет Земля окажется на расчетной орбите – к этому времени раз и навсегда потревоженный астероид промчится мимо нее миллион раз.
В принципе, подобные маневры в чести у космических конструкторов. Еще в конце 1970-х годов, когда стартовал межпланетный зонд «Вояджер-2», его маршрут был рассчитан мастерски. Каждая планета, мимо которой пролетал зонд, словно «перекидывала» его к следующей планете. Гравитационное поле каждой из них придавало ему дополнительное ускорение.
Но одно дело раскачивать в космической пустоте небольшой летательный аппарат и другое дело – целый астероид, чье случайное падение может погубить жизнь на Земле. Да и легко ли сдвинуть его с места?
В распоряжении, прозвучавшем ранее: «Отдать 10
27
Нет, до взрывов дело не дойдет. Источником энергии станет мощный ядерный реактор. Сырьем послужит дейтерий (тяжелый водород). Сколько же надо сырья? Чтобы получить столько дейтерия, надо растопить ледяную комету диаметром около 100 километров. Еще двадцать астероидов такого же размера будет израсходовано ради добычи лития – он нужен при производстве трития, еще одного изотопа водорода.
И ведь это побочная проблема! Самое главное, как вмешаться в тончайший небесный механизм, не повредив его! Неожиданное движение астероида заставит отклониться и другие соседние планеты. По расчетам Корикански, радиус орбиты Юпитера, например, уменьшится после этого «космического футбола» на 1,5 миллиона километров. Придется постоянно корректировать орбиту астероида и для этого направлять его все ближе к Юпитеру или Сатурну. Как это получится, можно лишь гадать.
А что станется с Луной?! Двинувшись в сторону от привычной орбиты, Земля может потерять Луну. Это приведет к катастрофе. Ведь именно Луна стабилизирует климат на нашей планете. Чтобы не лишиться ее, надо будет все чаще направлять к Земле астероид или же удерживать его дальше от нашей планеты, невольно замедляя бегство из опасной части космоса.
И все-таки это не безнадежное предприятие. Это – дело будущего! «Никто не требует, чтобы задуманное непременно было выполнено, – подчеркивает автор идеи. – Кто угадает, что еще придумают наши потомки! Зато мы точно знаем, что Солнце со временем станет светить все ярче, и тогда придет пора действовать».
Пока возраст у космонавтики младенческий. Мы только учимся подолгу оставаться в стороне от своей колыбели – на околоземной орбите, – а уже мечтаем о том, как будем править целыми небесными телами, словно игрушечными машинками! Впрочем, можно и не замахиваться на эти грандиозные дела – можно выбрать что-то попроще, не сдвигая напропалую планеты, как стулья в комнате, где затеваем уборку. Можно заставить работать на себя те астероиды, что и так пересекают орбиту Земли. Можно отправиться на окраину Солнечной системы и доставить оттуда большое количество льда и руды, переправив их не на Землю, а, например, на Марс. «Быть может, наши потомки воссоздадут там условия, напоминающие земные, и обустроят на этой планете свои обширные колонии», – этой фразой Дональд Корикански лишний раз указал, в каком направлении будет развиваться космонавтика.
Как родилась Луна?
Вплоть до начала 2000-х годов рассматривалось несколько основных сценария происхождения Луны.
Наша «небесная соседка» могла сформироваться из того же газопылевого облака, что и Земля. Эту идею отстаивала, например, советская исследовательница Евгения Рускол. Луна и Земля возникли одновременно, образовав двойную планетную систему. Но почему тогда рядом с Марсом и Венерой не появилось своей Луны? Непонятна и аномалия железа: Земля содержит почти 35 % железа, Луна – всего 5 %. На Луне почти нет легкоплавких металлов. Очень заметно разнятся плотности обеих планет. Для Луны этот показатель составляет 3,3 грамма на кубический сантиметр, а для Земли – 5,5.
По другой гипотезе, Луна могла оказаться крупным астероидом, который случайно сблизился с Землей и был захвачен ею. В 1962 году такое предположение выдвинул американский геофизик Гарольд Юри. Однако сама по себе вероятность такого захвата почти равна нулю. Еще страннее было объяснить, почему изотопный состав лунных пород, – а в середине 1960-х – начале 1970-х годов советские автоматические станции и американские астронавты доставили на Землю большое число образцов лунного грунта, – так схож с составом верхних слоев нашей планеты. Именно эта схожесть убедила ученых в том, что происхождение Луны и Земли одинаковое.
Луноход-1 – первый советский исследовательский робот. Был доставлен на поверхность Луны 17 ноября 1970 г.
Вот и третий сценарий. Луна «отделилась» от Земли после столкновения нашей планеты с другим крупным небесным телом. Теперь большинство астрономов склоняются именно к этой гипотезе. На момент катастрофы Земля (точнее говоря, Протоземля) достигла 90 % своих нынешних размеров. Она уже обладала железным ядром, как и неизвестная планета, столкнувшаяся с ней. Большая часть ядра этого «космического молота» слилась с ядром Земли. А вот мантия и кора были отброшены после этого удара и, оказавшись на околоземной орбите, постепенно соединились друг с другом, образовав новую планету – Луну, которая расположилась на расстоянии в 20–30 тысяч километров от поверхности Земли. Значительная часть земной коры также была снесена этим ударом и пошла на «строительство» Луны. Это случилось 4,527 миллиарда лет назад.