На Земле только и разговоров, что о космосе. Загадки Вселенной волнуют как научное сообщество, так и непричастных к астрономии и инженерии. И чем больше мы узнаем о космических материях и галактиках, тем больше появляется вопросов о мироздании.

Накануне Дня космонавтики редакция Enter встретилась с астрономом, кандидатом физико-математических наук и старшим научным сотрудником ГАИШ МГУ Владимиром Сурдиным. О сложных сущностях темного вещества и темной энергии, цене полетов на Луну и жизни за пределами Земли — читайте в простых ответах эксперта.

Зачем изучать космос? Из-за открытых планет и звезд картошка лучше не растет

Картошка откуда? Из Южной Америки. А почему открыли Южную Америку? Потому что научились ориентироваться по звездам и плавать в открытый океан. Если бы не узнали звездного неба и как по нему определять север и юг, Колумб не доплыл бы до Америки и картошки не было бы.

Опыт человечества показывает, что знания — это сила, которая дает возможность апеллировать людьми, убеждать их в чем-то, рассчитывать наперед процессы и создавать приборы. 200 лет назад Фарадей наматывал проволочку на гвоздь, чтобы возник ток. В эпоху пара и газа это казалось ненужным занятием. Что мы можем сейчас без электричества? Заниматься любой наукой — это задел, который всегда себя оправдывает.

Почему все планеты и звезды напоминают форму шара?

Это форма называется гидростатической. Любое тело пытается убрать лишние части: гравитация прижимает горы к поверхности, выпрямляет океанские впадины, старается выровнять овраги и холмы. Наиболее ровная форма любого тела — это шар. Булыжник не станет шаром, потому что для него гравитация — вещь незначительная. А вот более мягкое или жидкое тело примет эту форму.

Планеты такие большие, что гравитация сминает любое их сопротивление. Звезды вообще газовые, так что никакого сопротивления нет. Если тело вращается, то оно немного сплющивается. Все планеты и звезды вращаются, поэтому они не совсем шары, но мы этого не замечаем.

Что есть в космосе, кроме гравитации?

В космосе много невидимого. Две самые сложные сущности — это темное вещество и темная энергия. О темном веществе мы кое-что знаем: оно не сильно отличается от обычного вещества из протонов, нейтронов, электронов, элементов таблицы Менделеева — просто это частицы нового сорта. Они выдают себя гравитацией: мы видим по полету звезд, что их что-то притягивает. Физики разберутся с этим чем-то в ближайшее время, так как уже есть приборы и понятно, как искать.

А вот темная энергия — это вызов современной науки. Никто не подозревал, что может быть некая сущность (мы не можем назвать ее полем или свойством вакуума — нет подходящего слова), которая все расталкивает, обладает как бы антигравитационным свойством. «Темной» ее назвали не из-за цвета, а потому что она неизвестная; «энергией» — потому что заставляет двигаться галактики.

У всех сил есть понятная закономерность: чем ближе два тела, тем они сильнее взаимодействуют. Темная энергия работает наоборот: чем дальше два тела, тем сильнее они друг от друга отталкиваются. Поэтому в лаборатории, на Земле и даже Солнечной системе антигравитация никак себя не проявляет. Она работает в масштабах галактик, и пока остается самой всемогущей силой в космосе.

Зачем Земле Луна и что будет, если она исчезнет?

Как появилась Луна, мы пока не знаем. Зато в том, что она никуда не исчезнет, уверены. Вращение планет вокруг своей оси трудно изменить, но можно повернуть само тело. Тогда Северный и Южный полюса окажутся, например, на экваторе. У Марса нет Луны, поэтому с ним подобное случалось. У нас Луна есть, благодаря ей Земля устойчиво вращается и не двигается на оси.

Луну изучают уже 2 200 лет и до сих пор не выяснили, есть на спутнике вода или нет. Что сложного?

Чтобы долететь до Луны, нужно оторваться от Земли. У нас получилось вырваться из гравитационного плена всего 70 лет назад в 1957 году. Любой полет в космос дорого стоит. Доставить килограмм чего-нибудь на МКС обойдется в 25 000 долларов, на Луну — 50 000 долларов. Научный прибор весит десятки килограмм, а это уже миллионы. Поэтому космонавтика развивается так медленно.

Теперь насчет воды. Есть две гипотезы, как появилась Луна. Согласно первой, она, как Земля, собралась из космического мусора. Тогда наша планета и ее спутник должны быть похожими. По второй идее, о молодую Землю стукнулся небольшой объект, из-за чего от планеты откололось вещество, которое летало вокруг и со временем собралось в Луну. Если это так, то вода с осколков должна была испариться в вакууме. Все так и думали, так как никакой жидкости на Луне не было.

Недавно китайцы привезли лунный грунт, в котором нашли кристаллы циркона. Он мог родиться только в недрах спутника, как алмазы на Земле. Кристаллов в пробах немало, значит в глубине Луны есть вода. Получается, что с самого начала наш спутник не был сухим, а это ставит под сомнение вторую гипотезу. Чтобы узнать что-то наверняка, нужны буровые установки. Если бы геологи бурили Землю не глубже двух метров, мы много узнали о планете? Нет конечно. Тоже с Луной: нужно копать вглубь.

На Луне есть пещеры, для начала можно изучить их. Но люди в скафандрах не умеют лазать по гротам, а роботов-спелеологов у нас нет. Нужны паукообразные или змееобразные машины, которые смогут забраться глубоко в пещеру и посмотреть, из чего состоит Луна.

Зачем устраивать лунные гонки: не проще объединить знания и исследовать космос вместе?

А когда люди объединялись? Достижения, связанные с космосом, видит весь мир. Поэтому Луна до сих пор остается не целью научных исследований, а политической игрой и борьбой за экономические результаты. Китайцы научились летать на Луну и Марс. Все заговорили об их космической технике, которая с каждым разом становится качественнее и надежнее. Как итог люди начали покупать китайские автомобили: раз научились делать марсоходы, разве с легковой машиной не справятся.

Ради справедливости, в космонавтике бывают объединения. До 2022 года мы сотрудничали с Европой. У нас есть мощные ракеты и космодромы, у них — электроника. Первая МКС была продуктом сотрудничества России и США, потом присоединились остальные страны. Когда нет раздора и есть взаимное дополнение, получаются неплохие вещи.

Почему все хотят на Марс? Там же холодно и нет ничего, кроме радиации и соленой воды

Кроме Земли, это наиболее доступная для жизни планета. Микроорганизмы из Антарктиды и Якутии будут неплохо там себя чувствовать. Люди привыкли к комфорту и научились его организовывать, так что при желании мы тоже могли бы переселиться. Сейчас этой идеей вдохновлен Илон Маск. Проблема в том, что до Марса далеко лететь и по пути космонавты сильно облучатся — нужна специальная защита. Учитывая задел, опыт и деньги американцев, они изобретут ее и полетят на Марс первыми.

Ученые Марс только изучают. Его не бурили, не копали и лишь однажды прослушивали сейсмографом. Пока известно, что жить можно, а значит, на планете могут быть и свои непохожие на земные организмы. Если это так, открытие оригинальной генетики станет революционным для биологов.

Почему в фокусе только Луна и Марс: остальные спутники и планеты в аутсайдерах, потому что мы точно не сможем на них жить?

Ко всем планетам и даже некоторым спутникам Солнечной системы летают космические аппараты. Когда денег хватает, ученые равномерно распределяют ресурсы для изучения всего космоса. Например, к 2030 годам американский и европейский исследовательские зонды прилетят к спутнику Юпитера — Европе. Она полностью покрыта льдом, под которым океан жидкой воды. Периодически из трещин ледяного купола случаются выбросы, возможно, с органическими остатками. Аппараты летят это проверить.

Не всегда понятно, что именно открыли ученые. О сложных процессах в атмосфере, новых находках на далеких планетах мы пишем в специальных книжках. Пытаемся популярно об этом рассказывать, но людям интереснее то, что ближе.

Как ищут жизнь в космосе?

В космосе много планет, каждая со своими условиями. Земля уникальна благодаря климату и наличию воды. Чтобы понять, где еще может существовать жизнь, мы изучаем экстремальные места на нашей планете, например, Антарктиду. Континент когда-то был теплым с открытыми озерами, пока не сместился к южному полюсу и не замерз. Под льдами осталась вода, пробы которой разнятся: одни лаборатории находят признаки жизни (обрывки ДНК и белковых молекул), другие — нет. Это принципиальный вопрос, потому что если жизнь существует в экстремальных условиях на Земле, она может существовать и на других планетах с аналогичными условиями.

Если говорить о Солнечной системе, то мы наблюдаем за планетами и спутниками с Земли и отправляем к ним аппараты. Например, в облаках Венеры радиотелескопы нашли фосфин и глицин — аминокислота, из тех, что состоят белки животных и растений. К 2030 годам к планете планируют отправить целую флотилию космических аппаратов. Если подтвердится внеземное происхождение молекул, это станет важным открытием.

Телескоп Джеймса Уэбба в космосе почти пять лет. Что важного получилось найти с его помощью?

Это инфракрасный телескоп, который видит в длинноволновом диапазоне до края Вселенной. Он обнаружил самые далекие галактики, даже слишком далекие — мы не рассчитывали, что на таком расстоянии что-то есть. Как эти галактики могли родиться, когда Вселенная была еще горячей, плотной, расширяющейся и по сути однородно заполненной газом? Там же телескоп нашел огромные черные дыры. Теперь мы знаем, что в юные годы Вселенной (первые полмиллиарда лет) уже были гигантские по миллиарду масс Солнца черные дыры. Откуда они взялись? Астрономы по всему миру пытаются ответить на эти вопросы.

Телескоп видит сквозь непрозрачные облака пыли и газа, которые закрывают объекты даже рядом с нами. Мы стали лучше разбираться, как рождаются звезды внутри этих облаков, и кое-что открыли в атмосферах экзопланет — планет у других звезд. Есть намек, что одна из таких полностью покрыта океаном, в котором могут жить живые существа. В атмосфере над водой вроде бы есть молекула диметилсульфида, которую выдыхают одноклеточные морские микроорганизмы. В науке один эксперимент не считается открытием, нужно чтобы кто-нибудь еще это обнаружил и подтвердил. Так как телескоп типа Джеймса Уэбба один, это только намек.

Текст: Ксения Монастырская
Изображения: Марина Никулина