Приветствую вас! Вы на канале "Лунный Буржуй".
Тот, кто увлекается научной фантастикой, наверняка знает Татуин, Пандору, Солярис и Арракис. Эти планеты в произведениях становятся почти равноправными действующими лицами наряду с персонажами. Однако насколько правдоподобны эти вымышленные вселенные с научной точки зрения?
Вопрос может показаться преждевременным, учитывая, что до межзвёздных путешествий человечеству ещё очень далеко. Тем не менее современные астрономические исследования экзопланет предоставили достаточно информации для определённых заключений. Давайте проанализируем несколько известных фантастических миров и оценим их реалистичность, опираясь на данные современной науки.
Татуин
Пожалуй, начнём с самой узнаваемой планеты из культовой фантастической франшизы — с той самой засушливой планеты, где юный Люк Скайуокер наблюдал восхитительные двойные закаты и грезил о героизме и приключениях.
Долгое время учёные в области астрономии придерживались мнения, что подобные впечатляющие виды возможны лишь в научно-фантастических фильмах. Они предполагали, что из-за гравитационного влияния планет в системах с двумя звёздами их формирование невозможно, а если они и появятся, то будут быстро разрушены или вытолкнуты за пределы системы.
Но сегодня нам известно, что это не так. Безусловно, планеты, вращающиеся вокруг одиночных звёзд, встречаются намного чаще, но их существование в двойных системах также не является чем-то уникальным. Астрономам уже известны десятки подобных миров. Некоторые вращаются вокруг одной из звёзд системы, а другие — вокруг обеих. Более того, учёным удалось обнаружить экзопланеты в системах с тремя и даже четырьмя звёздами!
На данный момент все найденные планеты в двойных звёздных системах значительно крупнее Земли. Однако это, скорее всего, связано с ограничениями современных методов обнаружения и не означает, что меньших объектов там не существует. Могут ли планеты в двойных системах поддерживать жизнь? Вполне возможно. В таких фильмах, как "Звёздные войны" и "Чёрная дыра", они представлены как выжженные пустыни, но это, по сути, художественный вымысел. В действительности всё зависит от орбиты планеты и сочетания других факторов. При благоприятных условиях мир у двух звёзд может вообще не иметь ни одной пустыни.
Арракис
В мире "Дюны", созданном Фрэнком Гербертом, Арракис вращается вокруг Канопуса – ослепительной звезды южного полушария, удалённой от нашей системы на три сотни световых лет. Канопус, являясь сверхгигантом, превышает массу Солнца в девять раз. По меркам космоса, жизнь таких звёзд скоротечна: существуя всего 30 миллионов лет, Канопус уже исчерпал свои запасы водорода и начал процесс расширения, в отличие от Солнца, которому это предстоит лишь через 4 миллиарда лет.
Несмотря на усилия, обнаружить планеты у Канопуса пока не удалось. Однако если они существуют, их будущее незавидно: расширение звезды приведёт к поглощению внутренних планет, а дальнейшая судьба системы зависит от массы Канопуса – либо взрыв сверхновой, уничтожающий все оставшиеся объекты, либо сброс атмосферы и превращение в тусклого белого карлика. В последнем случае некоторые планеты могут избежать гибели, но, учитывая юный возраст системы, вероятность развития на них сложных форм жизни крайне мала.
В то же время возникновение планеты-пустыни, потерявшей практически всю воду, представляется вполне возможным. Примером может служить Марс, послуживший, вероятно, одним из источников вдохновения для Герберта. В ранние периоды своей истории Красная планета обладала более плотной атмосферой и значительными запасами воды, о чём свидетельствуют многочисленные следы на её поверхности. Однако в результате ряда процессов Марс лишился атмосферы и большей части воды, превратившись в знакомый нам мир пыли, песка и древних кратеров.
Пандора
В кинематографической вселенной "Аватара" Пандора — луна газового гиганта Полифема, вращающегося вокруг звезды А в системе Альфа Центавра. По версии фильма, её масса составляет 72% от земной, а диаметр — 90% от диаметра Земли.
Оставив в стороне вопрос о синих инопланетянах, обратим внимание на саму планету. В настоящее время в астрономических базах данных нет ни одной подтвержденной экзолуны, хотя кандидатов уже немало. Это связано не с отсутствием спутников у экзопланет, а с ограниченными возможностями современных телескопов, не позволяющих выделить их слабый сигнал.
Вероятность существования экзолун очень высока, учитывая обилие спутников у газовых гигантов в нашей Солнечной системе. Например, Ганимед и Титан превосходят по размерам Меркурий, а Титан даже имеет атмосферу.
Несмотря на то что масса вымышленной Пандоры в 30 раз превышает массу реального Титана, нет причин сомневаться в возможности существования крупных спутников у газовых гигантов. Некоторые кандидаты в экзолуны даже превосходят Землю по массе. Астрономы с оптимизмом оценивают потенциальную обитаемость таких миров, особенно лун с подповерхностными океанами, таких как Европа, Энцелад и Титан, которые считаются приоритетными для поиска внеземной жизни.
В отличие от многих других миров, Альфа Центавра – это реальная звёздная система, и вопрос о существовании аналога Пандоры там очень интересен. Хотя наличие экзопланет у двух основных звёзд, похожих на Солнце, пока не подтверждено, в 2021 году было опубликовано изображение небольшого объекта вблизи звезды А, потенциально являющегося планетой размером с Нептун на земной орбите. Если его существование подтвердится и у него найдутся спутники, они будут получать примерно столько же энергии, сколько и Земля.
Хот
Хот, ледяная планета из "Звездных войн", радикально отличается от Татуина и Арракиса. Она служила временным убежищем для базы повстанцев. Несмотря на экстремальный холод, Хот обладает пригодной для дыхания атмосферой и населена не слишком дружелюбными существами.
Чтобы найти аналоги Хота, не обязательно изучать далёкие звёзды – достаточно "обычной" машины времени. Если бы мы отправились примерно на 700 миллионов лет в прошлое, то увидели бы нашу планету, превращённую в гигантский снежный ком. Речь идёт о периоде глобального оледенения, когда почти вся поверхность Земли была покрыта льдом. Температура упала настолько, что даже на экваторе было так же холодно, как в современной Антарктиде. Свободными ото льда оставались лишь участки океана, удалённые от континентов. Вероятно, именно эти оазисы позволили жизни на Земле выжить во время этой катастрофы.
Геологи утверждают, что Земля пережила как минимум два периода глобального оледенения (2400 и 700 миллионов лет назад). Парадоксально, но первое оледенение было вызвано появлением жизни, точнее, фотосинтезирующих организмов, производящих кислород. Кислород, соединяясь с метаном, превращал его в углекислый газ и воду. Поскольку метан – мощный парниковый газ, его внезапное исчезновение нарушило тепловой баланс планеты, вызвав масштабное оледенение. Второе событие было связано с химическим выветриванием, в результате которого атмосфера потеряла почти весь углекислый газ.
В обоих случаях планету спасла вулканическая активность. Постепенное накопление углекислого газа и метана, выбрасываемых вулканами, привело к парниковому эффекту и таянию льда в тропиках.
Крематория
Планета Крематория, фигурирующая в "Хрониках Риддика", без сомнения, является одной из самых ярких и запоминающихся локаций фильма. Этот суровый мир с его экстремальными температурными колебаниями (от -180 °C ночью до +300 °C днем) врезается в память.
Конечно, сами по себе такие перепады температур не являются чем-то совершенно невозможным. Вспомним, к примеру, Меркурий, где дневная температура достигает +430 °C, а ночная опускается до -190 °C. Однако ключевое отличие заключается в наличии атмосферы у Крематории, которая должна была бы смягчать температурные контрасты. Сравните Землю и Луну, находящиеся на одинаковом расстоянии от Солнца. На Луне, лишённой атмосферы, наблюдаются резкие колебания: от -170 °C ночью до +120 °C днём.
В действительности ночная сторона Крематории не успевала бы так сильно остывать, и планета, вероятнее всего, напоминала бы Венеру. Благодаря плотной атмосфере на Венере разница температур между дневной и ночной сторонами незначительна, всего несколько десятков градусов, несмотря на то что ночь там длится 120 земных суток.
Тем не менее, хотя Крематория в том виде, в котором она представлена в фильме, вряд ли могла бы существовать, учёным известны планеты с похожими температурными скачками, обусловленными вытянутыми орбитами, напоминающими кометные. Пример тому – HD 20782, газовый гигант, вращающийся вокруг звезды, подобной Солнцу, на расстоянии 117 световых лет от Земли. За 585 дней обращения вокруг звезды планета приближается к ней на 9 миллионов километров (в пять раз ближе, чем Меркурий к Солнцу), а затем удаляется на 375 миллионов километров (дальше, чем Марс от Солнца). Это вызывает резкие колебания температуры и, вероятно, порождает мощнейшие ураганы.
Вполне возможно, что в Млечном Пути существуют и каменистые планеты с атмосферой, движущиеся по столь же экстремальным орбитам. В течение года на таких планетах происходят последовательные фазы нагрева до температур плавления металлов и заморозки, которые затем повторяются.
Солярис
Когда речь заходит о планетах, целиком покрытых водой, сразу вспоминается знаменитый "Солярис" Лема. Впрочем, миры, где суша отсутствует как таковая, фигурировали и в "Звёздных войнах", и в других фантастических произведениях.
Оставив в стороне вопрос о разумности океана, зададимся вопросом: может ли существовать планета, где нет ни единого клочка земли? Ответ утвердительный, и, по всей видимости, такие объекты весьма распространены в космосе. В нашей собственной Солнечной системе есть пример подобного небесного тела – Европа, спутник Юпитера, чья поверхность представляет собой ледяную оболочку. Под этой корой скрывается океан, объём которого превышает суммарный объём всех земных морей и океанов.
В далёком прошлом Европа была полноценным водным миром. После своего формирования Юпитер сильно нагрелся. Его тепла было достаточно, чтобы поверхность Европы оставалась жидкой на протяжении миллионов лет. Возможно, подобное происходило и с другими ледяными спутниками Юпитера.
Что касается экзопланет, то астрономам известно множество миров, чьи размеры и масса указывают на высокое содержание воды. Например, K2-18 b, экзопланета в 110 световых годах от нас. Она вращается в обитаемой зоне, получая от своей звезды примерно столько же энергии, сколько Земля от Солнца. В 2019 году в её атмосфере обнаружили значительное количество водяного пара. При этом средняя плотность планеты составляет 2,7 г/см³, что сопоставимо с плотностью Европы. Учёные предполагают, что K2-18 b окружена плотной атмосферой, под которой плещется гигантский океан.
Стоит отметить, что если глубина океана превышает 100 км, то в его нижних слоях вода будет находиться под колоссальным давлением, что приведёт к формированию экзотических форм льда (например, лёд V и лёд VII). В нашей системе подобное может происходить в недрах Ганимеда, который, вероятно, также имеет подповерхностный океан.
Планета Миллер
Один из самых запоминающихся моментов в фильме Кристофера Нолана "Интерстеллар" – это высадка команды на планете Миллер. Уникальность её расположения вблизи сверхмассивной чёрной дыры Гаргантюа приводит к тому, что один час там соответствует семи годам на Земле. Дополнительную опасность представляют колоссальные километровые волны, периодически обрушивающиеся на её поверхность. Возникает вопрос: возможно ли существование подобного экстремального мира?
Ответ на этот вопрос не так очевиден. Распространено заблуждение, что чёрные дыры – это всепоглощающие объекты. Однако это не соответствует действительности. Например, сверхмассивная чёрная дыра Стрелец А в центре нашей галактики окружена множеством звёзд, вращающихся по близким орбитам. Звезда S4714 – рекордсмен по приближению к чёрной дыре. В перицентре её расстояние до горизонта событий Стрельца А сравнимо с расстоянием между Солнцем и Сатурном, а скорость достигает 8% от скорости света.
Но что насчёт планет? Известно о существовании планет-изгоев, выброшенных из звёздных систем. Не исключено, что гравитация сверхмассивной чёрной дыры может захватить такие объекты, превратив их в свои спутники.
Ещё более интересно предположение о формировании планет вокруг чёрной дыры из вещества аккреционного диска. Такие гипотетические объекты получили название "бланеты". Компьютерное моделирование, проведённое в 2019 году, показало, что бланеты могут существовать на стабильных орбитах вокруг неактивных сверхмассивных чёрных дыр, к которым относится и Гаргантюа из "Интерстеллара".
Астроном Кип Торн, научный консультант фильма, рассчитал, что столь сильное замедление времени возможно на последней устойчивой орбите вокруг чёрной дыры. Масса Гаргантюа, по его словам, равна 100 миллионам масс Солнца, а скорость вращения составляет 0,9999999999999 от максимально допустимой. Хотя масса вполне типична, скорость вращения является крайне маловероятной, но теоретически возможной.
В фильме размер Гаргантюа на небе Миллера был уменьшен в 20 раз, чтобы приберечь эффектные кадры для финала. Гигантские волны, показанные в фильме, могли быть вызваны колебаниями планеты относительно чёрной дыры.
Планета Миллер – это, скорее, интересный мысленный эксперимент. Однако, учитывая огромные масштабы Вселенной, нельзя исключать возможность существования подобного мира в далёкой галактике.
Мустафар
В заключение вспомним о Мустафаре – планете, почти целиком залитой лавой, где развернулась памятная битва между Оби-Ваном и Энакином и где позднее обосновался Дарт Вейдер. Если отвлечься от некоторых допущений, например, наличия пригодной для дыхания атмосферы, то само существование подобного мира вполне реально. Вероятно, интенсивная вулканическая активность возникает из-за приливного разогрева недр небесного тела под воздействием гравитационного поля его планеты-компаньона.
Примером может служить Ио, спутник Юпитера. На этой луне расположены сотни действующих вулканов, постоянно извергающих потоки серы и силикатной магмы, простирающиеся на десятки, а иногда и сотни километров. Её поверхность покрыта многокилометровыми слоями вулканических отложений и непрерывно меняется из-за извержений. По этой причине на Ио до сих пор не обнаружено ни одного кратера от ударов. Для более полной картины стоит упомянуть, что на спутнике есть множество настоящих лавовых озёр, а под его корой скрывается океан магмы. Если вам понадобится наглядная демонстрация ада в классическом понимании, просто взгляните на Ио.
Но это далеко не предел возможностей природы. Астрономы обнаружили объекты, чья дневная сторона представляет собой непрерывный океан лавы. Это возможно на каменистых планетах, вращающихся на очень близком расстоянии от своей звезды. Самый известный пример – CoRoT-7b. Эта суперземля вращается вокруг своей звезды на расстоянии всего 2,5 миллиона километров и всегда обращена к ней одной стороной. Из-за этого её дневное полушарие нагревается до +2500 °C. Это выше температуры плавления железа и большинства известных минералов.
Ночное полушарие, напротив, никогда не освещается, поэтому там должно быть значительно холоднее, и, вероятно, существует твёрдая поверхность. При желании на этой стороне даже можно построить жилище. Однако его обитателю явно потребуется чрезвычайно прочный защитный костюм (желательно чёрного цвета) и надёжная крыша над головой или способность использовать Силу, чтобы отражать камни, падающие с неба. Дело в том, что горная порода, испаряющаяся из лавового океана, скорее всего, переносится в виде пара на ночное полушарие, конденсируется и выпадает в виде дождя. Так что прогноз погоды для CoRoT-7b мог бы звучать так: "Облачно, возможны осадки в виде камней".