Мысли вслух 1001

О неполноте физики

В 1980 г. Стивен Хокинг вновь разжег интерес к теории всего; он прочел.лекцию под названием «Близится ли конец теоретической физики?», в которой сказал: «Возможно, мы увидим полную теорию еще при жизни некоторых из присутствующих здесь». Он утверждал, что с 50-процентной вероятностью полная и окончательная теория будет найдена в течение ближайших 20 лет. Но когда наступил 2000 г., а консенсуса по поводу теории всего по-прежнему не было, Хокинг изменил свое мнение и перенес ту же вероятность в 50% на следующие 20 лет.
Затем в 2002 г. Хокинг еще раз передумал и заявил, что теорема Гёделя о неполноте, вполне возможно, указывает на принципиальную ошибку в его первоначальных рассуждениях. Он написал: «Некоторые люди будут очень разочарованы тем, что не существует окончательной теории, которую можно сформулировать в конечном числе пунктов. Я раньше тоже принадлежал к этому лагерю, но теперь изменил мнение... Теорема Гёделя гарантирует, что для математиков работа всегда останется. Я думаю, что М-теория сделает то же самое для физиков».
Его аргументы не новы: поскольку математика неполна, а языком физики является именно математика, в физике всегда будут существовать неподвластные нам истинные утверждения, а потому теории всего быть не может. Теорема о неполноте, убившая мечту греков о том, чтобы все истинные утверждения в математике были доказаны, сделает невозможным и создание теории всего.
Фримен Дайсон был более красноречив: «Гёдель доказал, что мир чистой математики неисчерпаем; никакое конечное число аксиом и логических правил не в состоянии охватить всю математику... Я надеюсь, что аналогичная ситуация существует и в мире физики. Если мой взгляд на будущее верен, то мир физики и астрономии тоже неисчерпаем; не важно, сколько пройдет времени, — мы всегда будем наблюдать новые явления и получать новую информацию; всегда будут появляться новые миры, которые можно исследовать, — постоянно расширяющиеся владения жизни, сознания и памяти».
Астрофизик Джон Барроу так обобщил этот логический подход: «Наука основана на математике; математика не в состоянии раскрыть все истины; следовательно, наука не в состоянии раскрыть все истины».
Подобные аргументы могут быть верны или неверны, но потенциальные недостатки у такой точки зрения имеются. Профессиональные математики по большей части игнорируют в своей работе теорему о неполноте. Дело в том, что теорема о неполноте начинает с анализа утверждений, которые ссылаются сами на себя; в логике такие утверждения называют самоотносимыми. Приведем примеры парадоксальных утверждений:

Это высказывание ложно.
Я лжец.

Это утверждение невозможно доказать.
В первом случае, если высказывание истинно, это значит, что оно ложно. Если высказывание ложно, то само утверждение истинно. Точно так же и во втором: если я говорю правду, это означает, что я лгу; а если я лгу, то я говорю правду. В последнем случае, если высказывание истинно, то доказать его истинность невозможно.
(Второе высказывание—это знаменитый парадокс лжеца. Критский философ Эпименид обычно иллюстрировал этот парадокс следующим утверждением: «Все критяне лжецы». Однако св. Павел не уловил смысла этого высказывания и написал в послании к Титу: «Из них же самих один стихотворец сказал: "Критяне всегда лжецы, злые звери, утробы ленивые". Свидетельство это справедливо».)
Теорема о неполноте строится на утверждениях вроде «Это высказывание нельзя доказать при помощи аксиом арифметики» и сплетает сложную паутину подобных самоотносимых парадоксов.
Хокинг, однако, использует теорему о неполноте, чтобы показать, что теория всего невозможна. Он утверждает, что ключ к теореме Гёделя ?—тот факт, что математика вообще самоотносима и что физика тоже страдает этой болезнью. Наблюдателя невозможно изолировать от процесса наблюдения; это означает, что физика всегда будет ссылаться сама на себя — ведь мы не в состоянии покинуть Вселенную. В конце концов, наблюдатель тоже состоит из атомов и молекул, а потому неизбежно является составной частью и участником эксперимента, который проводит.
Но существует способ обойти возражения Хокинга. Чтобы не сталкиваться с парадоксами, присущими теореме Гёделя, профессиональные математики сегодня поступают очень просто: они заранее исключают из своей работы самоотносимые высказывания. В этом случае теорему о неполноте можно обойти. Вообще, взрывное развитие математики со времен Гёделя в значительной степени достигнуто за счет игнорирования его теоремы о неполноте, т. е. за счет постулирования того факта, что последние работы не допускают самоотносимых высказываний.
Точно так же может оказаться возможным сформулировать теорию всего, которая объяснит все известные экспериментальные данные вне зависимости от бесконечного спора об отделении наблюдателя от наблюдаемого явления. Если такая теория всего сможет объяснить все, начиная с Большого взрыва и заканчивая сегодняшней видимой Вселенной, то будет уже неважно, как именно мы опишем взаимодействие между наблюдателем и наблюдаемым. Более того, можно говорить об одном из критериев правильности такой теории: ее выводы должны быть совершенно независимы от того, как именно мы разделяем наблюдателя и наблюдаемое.
Скажем больше. Природа может быть беспредельной и неисчерпаемой, даже если она основана всего на нескольких принципах. Рассмотрим шахматную партию. Попросите пришельца с другой планеты определить правила только из наблюдений за игрой. Через некоторое время пришелец сможет уверенно сказать, как ходят пешки, слоны и короли. Правила игры просты и конечны. Но вариантов в ней поистине астрономическое количество. Точно также законы и правила природы, возможно, просты и конечны, но приложения этих правил могут оказаться неисчерпаемыми. Наша цель — отыскать эти правила.
В определенном смысле у нас уже есть полная теория многих явлений. Никто никогда не видел, чтобы нарушались уравнения Максвелла для света. Стандартную модель часто называют теорией почти всего. Представьте на мгновение, что мы можем исключить гравитацию. В этом случае Стандартная модель становится вполне надежной теорией всех явлений, за исключением гравитации. Может быть, эта теория некрасива, но она работает. Даже теорема о неполноте не мешает нам обладать разумной теорией всего (за исключением гравитации).
Мне представляется поистине замечательным, что на одном листе бумаги можно записать законы, которые управляют всеми известными физическими явлениями в пределах 43 порядков по величине — от дальних пределов космоса на расстоянии более 10 млрд световых лет до микромира кварков и нейтрино. На этом листе будет всего две формулы: теория гравитации Эйнштейна и Стандартная модель. По-моему, это говорит об абсолютной простоте и гармонии природы на фундаментальном уровне. Вселенная могла оказаться неправильной, случайной или непостоянной. Но мы видим, что на самом деле она едина, гармонична и красива.
Нобелевский лауреат Стив Вайнберг сравнивает наши поиски теории всего с поисками Северного полюса. На протяжении веков древние моряки пользовались картами, на которых Северный полюс просто отсутствовал. Стрелки всех компасов, все маршруты указывали на этот отсутствующий кусок карты, но в реальности никому не удавалось там побывать. Точно так же все наши данные и теории безошибочно указывают на теорию всего. Ее не хватает нам для полноты уравнений.
Всегда будут существовать вещи, лежащие далеко за пределами возможностей нашей науки; объекты и явления, которые невозможно исследовать (к примеру, точное положение электрона или мир, существующий по ту сторону скорости света). Но я убежден, что фундаментальные законы познаваемы и конечны. И ближайшие годы могут стать самыми интересными в истории физики — ведь нам предстоит исследовать Вселенную при помощи нового поколения ускорителей частиц, космических детекторов гравитационных волн и других новых технологий. Мы не в конце пути; скорее мы стоим на пороге новой физики. Но, что бы мы ни обнаружили, за любыми достижениями непременно откроются новые горизонты. Они ждут нас.
ТЕОРИЯ ВСЕГО
Серьезные ученые, занятые поисками возможной внеземной жизни, утверждают: об этой жизни — если, конечно, она существует — невозможно сказать ничего определенного. Тем не менее, исходя из наших знаний о физике, химии и биологии, можно сделать несколько общих предположений о природе внеземной жизни.
Первое. Ученые считают, что ключевым фактором для возникновения жизни во вселенной является жидкая вода. «Ищите воду» — такую мантру повторяют астрономы, занимаясь поиском свидетельств существования внеземной жизни. Жидкая вода, в отличие от большинства других жидкостей, является «универсальным растворителем» и способна растворять поразительное количество всевозможных химических веществ. Это идеальная среда для возникновения все более сложных молекул. Кроме того, сама молекула воды очень проста, ее можно найти повсюду во Вселенной, тогда как другие растворители встречаются редко.
Второе. Нам известно, что углерод — очень вероятный компонент жизни. Дело в том, что атом углерода четырехвалентен, а значит, может связываться с четырьмя другими атомами, создавая в результате молекулы невероятной сложности. В частности, он легко образует длинные углеродные цепочки — основной элемент углеводородных соединений и всей органической химии. У других четырехвалентных элементов ряд возможных химических соединений далеко не столь богат.
Наглядной иллюстрацией незаменимости и важности углерода может служить знаменитый эксперимент Стэнли Миллера и Гарольда Юри, проведенный в 1953 г. Эксперимент показал, что жизнь в принципе может возникнуть спонтанно как естественный побочный результат химических процессов с участием углерода. Ученые взяли раствор аммиака, метана и других токсичных веществ — тех, которые, по их мнению, должны были присутствовать на Земле в ее начальную эпоху, — поместили в замкнутый сосуд и подвергли действию слабого электрического тока. После этого оставалось только ждать. Уже через неделю в сосуде появились признаки спонтанного формирования аминокислот. Электрического тока было достаточно, чтобы разорвать связи в аммиаке и метане, а затем заново собрать атомы в молекулы аминокислот — предшественников протеинов. В каком-то смысле жизнь действительно может возникнуть спонтанно! (Позже аминокислоты удалось обнаружить в составе метеоритов и в газовых облаках в глубинах космоса.)
Третье. Основа жизни — способная к самовоспроизведению молекула под названием ДНК. В химии самокопирующиеся молекулы встречаются чрезвычайно редко. Потребовались сотни миллионов лет, чтобы на Земле, скорее всего в глубинах океанов, сформировались первые молекулы ДНК. Считается, что, если бы можно было провести эксперимент Миллера-Юри протяженностью в миллион лет в объеме земных океанов, ДНК-молекулы успели бы спонтанно возникнуть. Одна из самых вероятных площадок, где в начале земной истории могла случайно сложиться первая на планете молекула ДНК, — это места вулканических выходов на дне океана, так называемые «черные курильщики». Активность этих горячих источников могла послужить удобным источником энергии для первых молекул ДНК и первых клеток — задолго до возникновения фотосинтеза и растений. Нам пока неизвестны другие, помимо ДНК, углеродосодержащие молекулы, способные к самовоспроизведению, но скорее всего, все другие самокопирующиеся молекулы во Вселенной будут в чем-то похожи на молекулы ДНК.
Подведем итог. Для жизни, по всей видимости, необходима жидкая вода, углеводородные соединения и какая-то форма самовоспроизводящейся молекулы вроде ДНК. Пользуясь этими довольно общими критериями, мы можем примерно оценить, с какой частотой встречается во Вселенной разумная жизнь. Одним из первых такую оценку провел астроном Корнеллского университета Фрэнк Дрейк в 1961 г. Если взять 100 млрд звезд галактики Млечный Путь, можно оценить, какую долю среди них составляют звезды с такими же характеристиками, что и наше Солнце. Затем можно оценить долю подходящих звезд, возле которых есть планетные системы.
Говоря более конкретно, уравнение Дрейка позволяет рассчитать число цивилизаций в Галактике путем перемножения нескольких величин, включая:
• скорость рождения звезд в Галактике;
• долю звезд, у которых есть планеты;
• число планет с пригодными для жизни условиями возле каждой звезды;
• долю планет, на которых действительно возникает жизнь;
• долю планет, где развивается разумная жизнь;
• долю планет, цивилизации которых способны и хотят общаться с другими цивилизациями;
• ожидаемую продолжительность жизни цивилизации.
             Взяв за основу разумные оценки и перемножив все перечисленные вероятности, мы поймем, что в одной только галактике Млечный Путь может существовать от 100 до 10 000 планет, на которых имеется разумная жизнь. Если разумные формы жизни равномерно распределены по Галактике, то можно ожидать, что одна из таких планет может обнаружиться «неподалеку» — всего в нескольких сотнях световых лет от Солнечной системы. В 1974 г. Карл Саган сделал другую оценку; по его мнению, в нашей галактике Млечный Путь может существовать до миллиона цивилизаций.
Эти теоретические рассуждения, разумеется, дали дополнительные аргументы тем, кто пытается обнаружить признаки существования инопланетных цивилизаций. Оптимистичные оценки числа звезд в Галактике, пригодных для разумной жизни, дали ученым повод начать серьезные поиски радиосигналов извне; речь в данном случае идет о сигналах, которые может излучать планета с развитой цивилизацией — вроде телевизионных и радиосигналов, которые активно излучает наша собственная планета последние 50 лет.

Последние астрономические открытия говорят о том, что наши шансы обнаружить в космосе разумную жизнь сильно отличаются от тех, что вычислил Фрэнк Дрейк в 60-х гг. прошлого века. Вероятность того, что разумная жизнь во Вселенной существует, одновременно и больше, и меньше, чем считалось ранее.
Во-первых, новые исследования показали, что жизнь способна существовать в таких условиях, которые не предусматривались никакими уравнениями Дрейка. Прежде ученые считали, что жидкая вода может существовать только на определенном оптимальном расстоянии от звезды, в «зоне жизни», (Земля находится на «самом подходящем» расстоянии от Солнца. Не слишком близко — иначе океаны просто вскипят, и не слишком далеко — иначе океаны замерзнут; нет, расстояние от Земли до Солнца оптимально для жизни.)
Поэтому ученые испытали настоящий шок, когда астрономы обнаружили свидетельства того, что жидкая вода может существовать под ледяной корой на Европе, спутнике Юпитера. Европа находится далеко за пределами «зоны жизни» и на первый взгляд не удовлетворяет условиям уравнения Дрейка. Тем не менее на ней действуют приливные силы, которых может быть достаточно, чтобы растопить ледяной покров спутника и образовать на Европе постоянный жидкий океан. Европа обращается вокруг Юпитера, и гигантское гравитационное поле планеты сжимает спутник, как резиновый мячик, создает напряжения и трение глубоко в коре, а это в свою очередь может вызвать таяние льда. Только в нашей Солнечной системе больше сотни спутников; это означает, что в ней, за пределами «зоны жизни», может оказаться немало лун с пригодными для жизни условиями. (И у 300 известных гигантских планет в других солнечных системах тоже могут быть замороженные луны, пригодные для жизни.)
Более того, ученые считают, что во Вселенной, вполне возможно, имеется множество блуждающих планет, которые не обращаются больше вокруг своей звезды. Благодаря приливным силам любой спутник такой блуждающей планеты может иметь под коркой льда жидкие океаны, а значит, и жизнь. Но такие планеты (и, естественно, их спутники) невозможно обнаружить нашими инструментами — ведь мы в своих поисках опираемся на свет центральной звезды.
С учетом того, что число лун в любой солнечной системе, скорее всего, намного превосходит число планет, а также с учетом вероятного присутствия в Галактике миллионов блуждающих планет, число астрономических тел с теми или иными формами жизни во Вселенной может оказаться гораздо больше, чем считалось ранее.
Однако другие астрономы, исходя из целого ряда факторов, делают вывод, что шансы на существование жизни на планетах в пределах «зоны жизни», должны быть, вероятно, гораздо ниже, чем оценивал Дрейк.
Во-первых, компьютерные расчеты показывают, что для существования в солнечной системе жизни необходимо присутствие в ней планеты-гиганта вроде Юпитера (такая планета будет отбрасывать пролетающие кометы и астероиды, постоянно расчищая пространство своей системы). Если бы в нашей Солнечной системе не было Юпитера, Землю постоянно бомбардировали бы метеориты и кометы, и жизнь на нашей планете была бы невозможна. Согласно оценке д-ра Джорджа Уэзерилла, астронома из Института Карнеги в Вашингтоне, не будь в Солнечной системе Юпитера и Сатурна, Земля испытывала бы в тысячу раз больше столкновений с астероидами, а страшные катастрофы, угрожающие жизни на планете (вроде той, что 65 млн лет назад уничтожила динозавров), происходили бы каждые 10 000 лет. «Трудно представить, как жизнь могла бы выжить в подобных условиях», — говорит Уэзерилл.
Во-вторых, у нашей планеты есть дополнительное сокровище — большой спутник, который помогает стабилизировать ее вращение. Ученые создали гравитационную модель (на основании законов тяготения Ньютона) и просчитали движение тел на миллионы лет; получилось, что без Луны наклон земной оси, вероятно, не был бы постоянным, и планета могла бы даже перевернуться. Жизнь при этом тоже оказалась бы невозможна. Согласно оценкам французского астронома д-ра Жака Ласкера, без Луны наклон земной оси колебался бы в пределах от 0 до 54 °С; следствием этого стали бы экстремальные колебания климата, несовместимые с жизнью. Таким образом, наличие у планеты крупного спутника также следует причислить к необходимым для жизни условиям, которые фигурируют в уравнении Дрейка. (Тот факт, что Марс имеет лишь два крохотных спутника, слишком мелких для стабилизации его вращения, означает, что в прошлом Красная планета, возможно, переворачивалась и может снова перевернуться в будущем.)
В-третьих, недавно полученные геологические данные указывают на то, что в прошлом жизнь на Земле много раз оказывалась на грани исчезновения. Около двух миллиардов лет назад Земля, вероятно, полностью покрылась льдом; жизнь на ней едва теплилась. В другие периоды поставить жизнь на планете на грань полного исчезновения могли, скажем, извержения вулканов или падение крупных метеоритов. Итак, процесс возникновения и развития жизни легко может быть прерван; он куда более хрупок и уязвим, чем казалось нам ранее.
В-четвертых, разумная жизнь на Земле в прошлом тоже не раз оказывалась на грани исчезновения. Примерно 100 000 лет назад на планете, по результатам последних исследований ДНК, жило всего лишь от нескольких сотен до нескольких тысяч людей. В отличие от большинства животных, которые даже в пределах одного вида имеют значительные генетические различия, человеческие существа генетически почти идентичны. В сравнении с царством животных мы все почти что клоны друг друга. Этот феномен можно объяснить только тем, что в истории человечества были «узкие места», т. е. времена, когда почти весь род человеческий оказывался стертым с лица Земли. К примеру, извержение крупного вулкана могло вызвать резкое похолодание климата и погубить тем самым чуть ли не все человечество.
Можно отметить и другие благоприятные случайности, без которых жизнь на Земле не возникла бы. Среди них:
• Сильное магнитное поле. Оно необходимо для защиты от космических лучей и радиации, способных уничтожить все живое на Земле.
• Умеренная скорость вращения. Если бы Земля вращалась слишком медленно, обращенная к Солнцу сторона успевала бы выгореть, тогда как другая сторона надолго замерзала бы. Если бы Земля вращалась слишком быстро, погода была бы чрезвычайно неустойчивой; постоянно дули бы чудовищные ветры и бушевали бури.
• Расположение на оптимальном расстоянии от центра Галактики. Если бы Земля располагалась слишком близко к центру галактики Млечный Путь, она постоянно находилась бы под ударом опасного излучения. Если бы наша планета находилась слишком далеко от центра Галактики, на ней не нашлось бы достаточного количества тяжелых элементов для возникновения молекул ДНК и протеинов.
Учитывая все вышесказанное, астрономы в настоящий момент считают, что жизнь могла бы существовать за пределами «зоны жизни», на спутниках планет или блуждающих планетах, но шансы на существование пригодных для жизни планет земного типа в пределах этой зоны значительно ниже, чем считалось ранее. В целом большинство исследователей уравнения Дрейка сходятся в том, что шансы обнаружить цивилизацию в Галактике, вероятно, ниже, чем предполагал сам Дрейк.
Профессоры Питер Уорд и Дональд Браунли утверждают: «Мы считаем, что жизнь в форме микробов и подобных им существ вполне обычна во Вселенной — возможно, даже более обычна, чем полагали Дрейк и Саган. Однако сложная жизнь — животные и высшие растения — встречается, скорее всего, гораздо реже, чем обычно считают». В действительности Уорд и Браунли допускают даже возможность, что Земля может быть единственной планетой в Галактике, где существует животная жизнь. (Безусловно, эта теория может погубить в зародыше всякие поиски разумной жизни в нашей Галактике, но вопрос о существовании жизни в других, отдаленных галактиках она все же оставляет открытым.)
Уравнение Дрейка, разумеется, имеет чисто гипотетический характер. Именно поэтому обнаружение за пределами Солнечной системы планет дало толчок поиску внеземной жизни. При этом исследование планет в других солнечных системах сильно затруднено тем фактом, что планету невозможно увидеть даже в самый сильный телескоп — ведь она не излучает собственного света. Как правило, планета в миллион, а то и в миллиард раз тусклее своей звезды.
Чтобы обнаружить в чужих звездных системах планеты, ученым приходится анализировать крохотные колебания центральной звезды — ведь уже планета-гигант вроде Юпитера вполне способна изменять орбиту звезды. (Представьте себе собаку, которая гоняется за собственным хвостом. Точно так же звезда и обращающаяся вокруг нее планета размером с Юпитер на самом деле «гоняются» друг за другом вокруг общего центра масс. Телескоп не в состоянии разглядеть темную планету, но центральная звезда системы при этом ясно видна и заметно колеблется из стороны в сторону.)
Первую достоверную внесолнечную планету обнаружил в 1994 г. Александр Волчан из Университета штата Пенсильвания. Он сумел пронаблюдать планеты, обращающиеся вокруг мертвой звезды, вращающегося пульсара. Поскольку центральная звезда этой системы, по всей видимости, когда-то взорвалась как сверхновая, эти планеты тоже, скорее всего, выжжены и мертвы. В следующем году два швейцарских астронома из Женевы, Мишель Майор и Дидье Кело, объявили, что им удалось обнаружить более многообещающую планету массой примерно с Юпитер около звезды 51 Пегаса. Вскоре после этого «плотину прорвало», и экзопланеты стали появляться одна за другой.
В последние десять лет число планет, которые астрономы ежегодно обнаруживают возле далеких звезд, быстро растет. Геолог Брюс Джакоски из Университета Колорадо в Боулдере говорит: «Сейчас особый период в истории человечества. Мы первое поколение, у которого есть реальный шанс обнаружить жизнь на другой планете».
Но ни одна из обнаруженных до сих пор солнечных систем не похожа на нашу. Когда-то астрономы считали, что Солнечная система типична и что такие системы часто встречаются во Вселенной. Ее основные черты — круговые орбиты планет и четкое деление планет на три типа: каменные планеты возле центральной звезды, далее газовые гиганты и, наконец, кометный пояс из летающих ледяных гор.
Но астрономы, к своему большому изумлению, обнаружили, что ни одна из планет в других системах не соответствует этой простой схеме. В частности, планеты-гиганты вроде Юпитера, казалось бы, должны располагаться далеко от центральной звезды; на самом же деле многие из них обращаются или по очень близкой к звезде орбите (даже ближе, чем Меркурий в Солнечной системе), или по очень сильно вытянутой. В любом из этих случаев на существование маленькой планеты земного типа в пределах «зоны жизни» надеяться не приходится. Если планета класса Юпитера обращается по очень близкой к звезде орбите, это означает, что она мигрировала туда с далекой орбиты и теперь по спирали приближается к центру своей системы (вероятно, ее постепенно тормозит пыль). В какой-то момент эта гигантская планета должна была пересечь орбиту маленькой планеты земного типа; при этом меньшая планета оказалась бы выброшенной в глубины космоса. Если же планета величиной с Юпитер обращается вокруг звезды по сильно вытянутой орбите, это означает, что она регулярно пересекает «зону жизни», опять же отбрасывая при этом прочь от звезды любую встреченную планету земного типа.
Такие результаты, конечно, разочаровали охотников за планетами и астрономов, рассчитывавших на планеты земного типа, но по зрелому размышлению именно таких результатов и следовало ожидать. Наши инструменты настолько грубы, что регистрируют только самые крупные, самые стремительные планеты-гиганты, способные оказать на центральную звезду заметное влияние. Поэтому неудивительно, что сегодняшние телескопы регистрируют только чудовищно большие планеты, которые к тому же стремительно перемещаются в пространстве. Если бы где-нибудь существовал точный близнец нашей Солнечной системы, наши грубые инструменты, вероятно, не смогли бы его обнаружить.
Возможно, ситуация изменится после запуска космических аппаратов «Коро», «Кеплер» и TPF (что означает «Искатель землеподобных планет»). Предполагается, что эти обсерватории сумеют отыскать в космосе несколько сотен планет земного типа.
«Коро» и «Кеплер», к примеру, должны искать слабую тень, которую отбрасывает планета земного типа на поверхность центральной звезды, чуть ослабляя при этом ее свет. Хотя саму планету увидеть не удастся, спутник сможет зарегистрировать легкое падение блеска центральной звезды.
Французский спутник «Коро» (его название составлено из букв французских слов «конвекция», «вращение» и «прохождение планеты») успешно запущен в декабре 2006 г.; это новая точка отсчета, первый космический зонд для поиска планет за пределами Солнечной системы. Ученые надеются обнаружить с его помощью от десяти до сорока планет земного типа. Если их ожидания оправдаются, то можно будет говорить об обнаружении каменных планет — а не газовых гигантов, — всего в несколько раз превосходящих по размеру нашу Землю. Кроме того, «Коро», вероятно, добавит новые строки в уже имеющийся список юпитероподобных планет. «Коро», в отличие от нынешних приборов наземного базирования сможет обнаруживать планеты любых размеров и любой природы», — говорит астроном Клод Катала. Ученые надеются, что этот спутник просканирует до 120 000 звезд.
В любой момент можно ожидать сообщения о том, что «Коро» обнаружил в космосе первую планету земного типа, и этот момент станет поворотным пунктом в истории астрономии. Возможно, в будущем люди испытают шок при взгляде на звездное небо — ведь они будут точно знать, что там, у далеких звезд, есть планеты, пригодные для разумной жизни. Глядя в небеса, мы, возможно, станем всерьез задаваться вопросом: а не смотрит ли кто-нибудь оттуда на нас?
Запуск спутника «Кеплер» NASA в настоящий момент намечает на май 2009 г. Спутник снабжен настолько чувствительной аппаратурой, что сможет, как ожидается, обнаружить в космосе до нескольких сотен землеподобных планет. Он должен будет измерить яркость 100 000 звезд и обнаружить при этом прохождения планет по звездному диску. За четыре года, на которые рассчитана программа его работы, «Кеплер» должен пронаблюдать и проанализировать тысячи звезд на расстояниях до 2000 световых лет от Солнца. По приблизительным оценкам ученых, за первый год на орбите спутник должен обнаружить:
• 50 планет размером примерно с Землю;
• 185 планет крупнее Земли примерно на 30%;
• 640 планет примерно в 2,2 раза крупнее Земли.
Возможно, самые верные шансы обнаружить планеты земного типа имеет обсерватория TPF, или Terrestrial Planet Finder. После нескольких задержек запуск предварительно назначен на 2014 г. ; этот спутник должен будет с большой точностью проанализировать сто звезд на расстояниях до 45 световых лет. Предполагается оборудовать его двумя отдельными приборами для поиска далеких планет. Первый из них — коронограф, особый телескоп, который блокирует свет центральной звезды, ослабляя его в миллиард раз. Этот телескоп будет в три-четыре раза круп нее и в десять раз точнее космического телескопа имени Хаббла. Вторым прибором на TPF станет интерферометр, способный за счет интерференции световых волн ослабить свет центральной звезды в миллион раз.
Тем временем Европейское космическое агентство планирует в 2015 г. или позже запустить собственную космическую систему для поиска далеких планет под названием «Дарвин». Предполагается, что она будет состоять из трех телескопов примерно по 3 м в диаметре, которые будут летать «строем» и работать как один большой интерферометр. Эта обсерватория также будет заниматься поиском в космосе планет земного типа.
Если ученым действительно удастся найти в космосе несколько сотен землеподобных планет, это, кроме всего прочего, позволит более рационально распределить усилия по программе SETI. Вместо того чтобы просматривать все ближние звезды подряд, астрономы смогут сосредоточить усилия на небольшом числе звезд, возле которых, возможно, имеются планеты земного типа.