Вселенная намного старше нашего мира, и вопрос о том, когда в ней появились первые твердые планеты и жизнь, остается одной из самых захватывающих загадок космоса. В новом выпуске программы Science & Futurism ведущий Исаак Артур отправляет зрителей в путешествие к истокам времен, чтобы выяснить, как формировались «миры рассвета» и когда человечество сможет заявить права на новые, только что родившиеся планеты.
🌌 Рождение материи и парадокс звездного синтеза 0:01
Всего через секунду после Большого взрыва условия во Вселенной были настолько жаркими и плотными, что превосходили недра сверхновой . Менее чем за минуту сформировались практически все существующие ныне частицы водорода, гелия, дейтерия и лития. По мнению Исаака Артура, иронично, что люди считают воссоздание термоядерного синтеза в лаборатории сложным из-за попыток копировать внутренности звезд.
На самом деле, как утверждает ведущий:
- Синтез любой конкретной частицы в ядре типичной звезды происходит реже, чем раз в миллиард лет .
- Если бы мы построили реактор размером с дом, наполненный 100 тоннами вещества звездного ядра, он вырабатывал бы энергию, достаточную лишь для работы нескольких лампочек .
- Для получения полезной мощности необходимо воссоздать условия внутри умирающей звезды, где и ковалось вещество, из которого состоят планеты.
Исаак Артур подчеркивает, что если бы Вселенная расширялась чуть быстрее, в ней почти не осталось бы гелия и лития . Если бы медленнее — мы могли бы получить Вселенную без водорода, заполненную никелем и железом, которые со временем превратились бы в черные дыры .
⚛️ Металличность и звездные поколения 5:49
В астрономии все элементы тяжелее водорода и гелия называют «металлами». Металличность звезды позволяет примерно оценить её возраст, хотя это и не самый точный метод из-за неоднородности вещества в галактиках .
Исаак Артур выделяет следующие типы звезд:
- Популяция I: Звезды вроде нашего Солнца, богатые тяжелыми элементами. Солнце сформировалось через 9 миллиардов лет после Большого взрыва и содержит чуть менее 2% «металлов» по массе .
- Популяция II: Старые звезды с низкой металличностью (от 1/10 до 1/1000 от солнечной) .
- Популяция III: Гипотетические первые звезды Вселенной с практически нулевой металличностью .
Ведущий отмечает, что большинство железа и никеля во Вселенной рождается не при взрывах сверхновых массивных звезд, а в результате гибели белых карликов, поглощающих материю соседей (Сверхновые типа 1a) . В то время как магний, кислород и фосфор в основном поставляют сверхновые массивных звезд (Тип 2) .
🏔️ Хтонические планеты и первые скалистые миры 10:22
Исаак Артур считает, что первые каменистые планеты могли появиться уже 10 миллиардов лет назад . Даже при низкой металличности газового облака тяжелые элементы слипаются легче, так как при той же температуре они движутся медленнее легкого водорода .
Одним из способов появления твердой планеты в ранней Вселенной является формирование «хтонической планеты»:
- Газовый гигант (размером с Сатурн или Юпитер) оказывается настолько близко к своей звезде, что солнечный ветер сдувает его массивную водородно-гелиевую атмосферу .
- Оставшееся скалистое ядро становится твердым миром, похожим на Меркурий, но, скорее всего, непригодным для жизни из-за близости к светилу .
- По мнению автора, такие сценарии могли происходить миллиарды раз в истории Вселенной .
🧊 Жизнь под льдом: спутники-океаны 14:48
Традиционно поиск жизни сосредоточен на планетах с жидкой водой на поверхности, но Исаак Артур предлагает рассмотреть альтернативу — ледяные луны вроде Европы .
Основные аргументы в пользу этого сценария:
- Глубоководные термальные венты считаются ведущим кандидатом на место зарождения жизни, и для них не нужен солнечный свет .
- По мере старения и разогрева звезды ледяная корка такого спутника может растаять, превращая его в океанический мир с островами .
- Первая жизнь во Вселенной могла возникнуть именно на таких «аномальных» объектах, которые не дожили до технологической стадии из-за климатической нестабильности .
🌍 Эволюция земной атмосферы и «Парадокс тусклого Солнца» 18:28
Ведущий напоминает, что Земля сейчас находится на этапе своей третьей атмосферы . Первая, богатая водородом и гелием, вероятно, была содрана при столкновении с протопланетой, в результате которого образовалась Луна .
Интересный факт из истории науки:
- Теория «деления» (Fission Theory), предполагавшая, что Луна откололась от Земли из-за центробежных сил, была предложена Джорджем Дарвином, сыном Чарльза Дарвина . Хотя сейчас она считается маловероятной, Исаак Артур вспоминает, что в детстве часто встречал её в книгах 1950-х годов .
Существует также «Парадокс тусклого Солнца»: 4 миллиарда лет назад Солнце светило лишь на 70% от нынешней мощности, и Земля должна была быть ледяным шаром . Однако геологические данные подтверждают наличие жидких океанов. Ведущий предполагает, что планету согревали парниковые газы (аммиак или метан) либо тепло, сохранившееся после формирования .
Кстати, работа над этим сценарием прерывалась по личному поводу: в декабре Исаак Артур официально усыновил троих детей — Кристофера, Изабеллу и Геометрию (Geometry) .
🚀 Колонизация «свежих» миров и звездные империи 28:49
Ежегодно в нашей Галактике рождается 6–7 новых звезд, большинство из которых — красные карлики . Для будущих цивилизаций такие молодые системы станут настоящей «золотой жилой» для терраформирования.
Исаак Артур прогнозирует развитие в следующих регионах:
- Скопление Гиады (Hyades): Находится в 150 световых годах от нас. Это может стать ближайшим конкурентом Земли как центра будущей цивилизации .
- Плеяды (Pleiades): Возраст около 100 миллионов лет. Огромный потенциал для добычи ресурсов и заселения тысяч систем .
Автор считает, что сверхновые могут работать как «фильтр Парадокса Ферми», уничтожая жизнь в плотных молодых скоплениях . Однако высокотехнологичные цивилизации смогут предотвращать взрывы, используя «звездный лифтинг» (starlifting) или двигатели Шкадова для удаления опасных звезд из кластера .
В завершение Исаак Артур подчеркивает, что из-за компактности молодых звездных скоплений и возможности разгонять корабли до релятивистских скоростей, первые межзвездные империи могут возникнуть именно там, задолго до того, как волна экспансии с Земли достигнет этих рубежей .
