Писать статьи о научных открытиях – это здорово, но узнавать о том, что творится на переднем крае астрономии из первых уст ещё круче. Поэтому мы решили поговорить с астрофизиком Николаем Горькавым, который сейчас работает в NASA. Николай стал одним из авторов гипотезы мультиимпакта, согласно которой Луна образовалась в результате обстрела Земли крупными планетезималями. Как психологический барьер не давал найти воду в образцах «Аполлонов»? Есть ли вечная мерзлота на Луне? Какие современные российские и западные фильмы о космосе стоит посмотреть? Как знания по астрономии помогают писать романы? Рассказывает доктор физико-математических наук и автор научно-фантастического цикла «Астровитянка» Николай Горькавый.
В 2007 году вы сформулировали гипотезу мультиимпакта, которая противоречит более популярной гипотезе столкновения Земли с планетой по имени Тейя. Правильно ли я понимаю, что, согласно вашей теории, Тейи никогда не существовало? Как именно тогда появилась Луна?
Никакой «случайной» гигантской Тейи, сопоставимой по массе с Марсом или Землей, не существовало. Это была гипотеза теоретиков, и она уже лопнула. Когда образование обычного спутника (а Луна выделяется среди других собратьев только своим положением возле Земли) приписывается маловероятной катастрофе – это типичный признак слабости теории. Давно доказано, что Земля подвергалась обстрелу крупных планетезималей размером в сотни и тысячи километров, которые по массе были меньше 1% от массы Земли, то есть уступали даже Луне. Мне удалось показать, что многие удары таких небольших (по сравнению с Тейей) тел образовали вокруг Земли диск из материала земной коры, из которого и собралась Луна. Расчет роста такого диска был опубликован в 2007 году в «Известиях Крымской астрофизической обсерватории».
Гипотеза мультиимпакта выдвигалась задолго до меня и не раз, но это были лишь идеи в разных книжках. Опубликовать научную статью о мультиимпактной теории в рецензируемом журнале было практически невозможно. Ведь в США теория «мегаимпакта» была предметом национальной гордости, парадигмой, в рамках которой работало множество учёных. Поставить их работу под сомнение какой-то другой теории никто бы не дал. И создатель такой теории был бы изгнан из науки. Я не шучу: в свое время мой соавтор, знаменитый американский академик, прямо и сочувственно предупредил меня, что выступление против популярного мегаимпакта разрушит любую научную репутацию. Ситуация изменилась лишь после накопления экспериментальных фактов, которые прямо противоречили теории мегаимпакта. Например, моделирование показывало: если Луна возникла при ударе Тейи о Землю, то она должна состоять, в основном, из материала Тейи, а не из земного материала. Следовательно, у Луны должен быть изотопный состав Тейи, отличный от состава земной коры. Но экспериментаторы показали, что изотопный состав кислорода на Луне и Земле практически одинаков. Теоретики, конечно, ответили на вызов, предположив, что в какой-то момент у Луны и Земли была совместная кислородная атмосфера.
Когда же выяснилось, что у тугоплавкого титана на Луне и Земле тоже одинаковый изотопный состав, то некоторые теоретики стали утверждать, что у нашей планеты и у Луны была совместная атмосфера из испаренного титана! Тут у учёных возникло чувство «испанского стыда», когда от происходящего становится просто неловко. Сара Симмонс, работающая над теорией мегаимпакта, в интервью «Вашингтон Пост» прямо признается: «Каждый такой трюк делал теорию мегаимпакта ещё более невероятной… Если вы делаете это слишком часто, то все начинают чувствовать неловкость». Вот тогда-то в 2017 году в Nature появилась статья Р. Руфу с соавторами, в которой была исследована мультиимпактная гипотеза образования Луны и показана её реалистичность. По выводам эта статья полностью совпала с моей работой 2007 года.
С 2007 года исследования Луны значительно продвинулись, учёные открыли запасы воды у полюсов, нашли лунные пещеры, Китай сумел высадить на наш спутник два лунохода и доставил на Землю лунный грунт. Даже старые запасы грунта со времен Apollo удается исследовать новыми методами. Новые данные подтверждают или опровергают теорию мультиимпакта?
Новые экспериментальные данные, например, уже упомянутые исследования совпадения изотопного состава лунных и земных пород, однозначно подтверждают мультиимпактную теорию. Само обилие воды и летучих веществ на Луне показывает, что она не проходила стадию глобального расплавления – как и Земля, кстати. Теория мегаимпакта утверждает, что Луна – это гора выжженного сухого шлака, где не должно быть никакой воды. Это убеждение было реальным психологическим барьером, который не давал найти воду в образцах «Аполлонов» — всё, что там находилось водяного, списывалось на земные загрязнения. Теория мегаимпакта привела также к проблеме воды на Земле – испарив её при ударе Тейи, ученые сломали голову в поисках способа, как снова заполнить наши океаны.
В июле этого года с космодрома «Восточный» планируется запуск «Луны-25». Какие открытия, сделанные «Луной-25» и другими похожими миссиями, смогут подтвердить теорию мультиимпакта?
Любая информация, которая поможет уточнить модель Луны, ее строение и химический состав, будет работать на теорию мультиимпакта, просто потому что она точнее описывает реальность, чем теория мегаимпакта. Очевидно, что современная наука двигается только благодаря экспериментальным результатам, которые заставляют менять теории. Саморазвитие теоретических моделей практически невозможно, прогресс достигается только из-под эмпирической палки, то есть благодаря фактам, от которых теоретикам нельзя отвертеться. Ключевым экспериментом на Луне может быть исследование изотопного состава льда – если он совпадёт с земной водой, то это значит, что лунный лёд имеет земное происхождение, а не прилетел с кометами. Это докажет верность мультиимпактной теории.
В конце XX века вы предсказали местоположение новых спутников Урана – и спустя некоторое время данные Voyager 2 подтвердили ваши предсказания. В 2016 году астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин предположили существование Девятой планеты. Как вы считаете, их предсказания сбудутся?
Расположение колец Урана очень убедительно указывало на неслучайность, а их резонансные орбиты позволили найти орбиты невидимых спутников, открытых через полгода после публикации нашей с А. М. Фридманом статьи. Гипотеза Брауна и Батыгина основана на довольно сложной комбинации динамических и статистических аргументов. Я не изучал их расчёты, но знаю, что есть авторы, которые с ними не согласны. Поэтому хочу напомнить, что Плутон был предсказан по гравитационным возмущениям орбиты Нептуна, и, благодаря длительным поискам, открыт. Потом выяснилось, что предсказание было неверным – планета такого размера не могла повлиять на Нептун. Поэтому расчёт Брауна и Батыгина можно только приветствовать, даже если он основан на достаточно шатких основаниях. Интенсификация поисков новой планеты не пропадет даром: если не откроют одну крупную планету, то откроют много мелких транснептуновых объектов.
А какими космическими исследованиями вы сейчас занимаетесь? Продолжаете работать над гипотезой о происхождении Луны? Ищете новые тела в Солнечной системе? Изучаете спутники других планет?
В «Астрономическом вестнике» скоро выходят две статьи в соавторстве с Павлом Трофимовым об образовании Главного пояса астероидов и Марса. Известно, что пояс астероидов потерял 99,9 процентов своей массы, но как это произошло – никто не знает. Мы показали, что эта проблема должна решаться вместе с проблемой дефицита массы зоны Марса, которая потеряла вещества по абсолютной величине в три раза больше, чем пояс астероидов. Ключевым фактором таких потерь является метеоритная эрозия, которая порождает поток пыли с поверхности астероидов: поэтому они такие каменистые – достаточно сравнить астероид Бенну и равнины Луны. Расчет влияния солнечного излучения и гравитации Юпитера на мелкие частицы показывает, что наша Солнечная система пылит на всю Галактику.
А прошлым летом я увлекся изучением снимков полярных областей Луны, сделанных с окололунной орбиты, и нашел там явные признаки вечной мерзлоты, аналогичные мерзлоте на Марсе и Земле. Сделал об этом сообщение в декабре 2021 года на конференции AGU и, видимо, подготовлю статью на эту тему. Но главная задача сейчас для меня – сдать весной в печать книгу «Пульсирующая Вселенная», основанную на космологических работах, которые мы сделали с соавторами – А. Васильковым, С. Тюльбашевым и Дж. Мазером. Обычно космос для людей – это звёзды и планеты, но на самом деле Вселенная состоит, в основном, из чёрных дыр и гравитационных волн. Да и сами мы, как выяснилось, живём в чёрной дыре, вернее, между двумя поверхностями чёрных дыр.
Как это понять?
Альберт Эйнштейн полагал, что наша Вселенная стационарна и замкнута. Это, по его мнению, было эстетично. Александр Фридман показал, что Вселенная неустойчива и должна расширяться. Считается, что в этом споре Фридман победил Эйнштейна. На самом деле, они оба оказались правы. Усилиями многих авторов и научных групп, которые работали над разными частями головоломки, в последние годы сложилась удивительная, но логичная картина Вселенной. Она заключается в том, что Вселенная, как и предполагал Эйнштейн, должна быть расположена в стационарной чёрной дыре с радиусом порядка триллиона световых лет. Её можно назвать Мегадырой. Внутри неё расширяется наблюдаемая нами часть Вселенной, диаметр которой сейчас достигает примерно ста миллиардов световых лет. А в самом центре нашего мира растет Большая Чёрная Дыра, образованная при коллапсе Вселенной предыдущего цикла. Она пока вряд ли больше миллиарда световых лет, но быстро увеличивается, поглощая реликтовые гравитационные волны. Поэтому сейчас наш Млечный Путь и разбегающееся поле наблюдаемых галактик находится между двумя поверхностями чёрных дыр – внешней Мегадыры и внутренней Большой Чёрной Дыры.
Через сотню миллиардов лет Большая Чёрная Дыра догонит нас, проглотит и обратит расширение Вселенной в сжатие. Сама Большая Дыра уйдёт на периферию мира и сольется с Мегадырой. При этом с нашими галактиками ничего драматического не будет, разве что их красное смещение сменится на голубое. Пройдёт ещё сотня миллиардов лет до того момента, когда наблюдаемая часть Вселенной сожмётся в огненный шар примерно в десяток световых лет. Там возникнет новенькая Большая Чёрная Дыра размером около светового года, а остальная часть шара сжатой Вселенной будет разбросана антигравитацией – начнется новый Большой Взрыв и цикл расширения.
Наша Вселенная – это стационарная Вселенная Эйнштейна, в которой бьётся беспокойное сердце Вселенной Фридмана. По расчётам, циклов у Вселенной было, как минимум, около тысячи, но, вероятно, гораздо больше, — миллиарды миллиардов. Все основные детали этого сценария получили строгое математическое обоснование и опубликованы в ведущих астрономических журналах мира и России. В этой модели циклической Вселенной нет ни одной выдуманной сущности, вроде новых полей или гипотетических частиц, и ни одной нерешённой принципиальной проблемы, вроде гравитационной сингулярности или накопления энтропии от цикла к циклу. Удалось создать Вселенную только из чёрных дыр, гравитационных волн и небольшой примеси обычной материи, из которой мы состоим. Циклическая космология основана исключительно на проверенной общей теории относительности. Никаких гипотез ad hoc, все неизбежно логично. Из этой периодической модели сделан целый ряд проверяемых предсказаний, и часть из них уже подтвердилась. Например, консорциумы радиотелескопов в прошлом году открыли гравитационные волны наногерцового диапазона, подтвердив наше предсказание о существовании реликтового фона гравитационных волн, эха от сливающихся при Большом Сжатии чёрных дыр.
Мы знаем, что вы не только учёный, но и писатель-фантаст, автор научно-фантастического цикла «Астровитянка». Как пришла идея писать фантастику о космосе, а не только его изучать?
Фантасты, даже научные, очень небрежно обращаются с фактами. Поэтому у них то в пещерах на Меркурии живут аборигены, то стойкие космонавты героически ползут по Венере в разорванных скафандрах. В конце 80-х я много изучал цветные фото, которые присылали «Вояджеры» из систем Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Они были малоизвестны широкой публике, ведь интернета тогда не было (кому-то, наверное, в это не верится). И мне захотелось написать фантастическую книгу, сюжет которой развивался бы в очень реалистичных, но от этого не менее эффектных космических декорациях. Прошло много лет, прежде чем эта идея была реализована, но все-таки, к моему удивлению, удалось.
Ваши знания о космосе помогали или мешали вам при создании книжной вселенной?
Конечно, помогали. Детальность и реалистичность обстановки, в которых действуют книжные герои, очень важны. Я живу в космосе полвека и знаю о нём столько, что стоит мысленно оглянуться в любой точке Солнечной системы — и можно начинать описывать окружающий пейзаж.
В последнее время выходит много фильмов и сериалов про космос. Вам нравятся современные картины? Или ближе советская кинофантастика?
Мне интересны, с рядом оговорок, зарубежные фантастические фильмы про космос: «Марсианин», «Гравитация», «Интерстеллар», а также сериал «Экспансия». Книжная космическая фантастика в СССР блистала братьями Стругацкими, а вот тогдашнее фантастическое кино было скудным. Комедийная «Кин-дза-дза» была хороша, но космос там — лишь антураж, как и в несмешном «Солярисе».
Мне нравятся современные российские фильмы «Время первых», «Салют-7» и сериал «Частица Вселенной». Хорошо, что героизм отечественных космических полетов стал темой для фильмов. Но это не фантастика, а беллетризованная история. А в фантастическом космокино — многочисленные провалы. Мне трудно назвать космической фантастикой коммерчески успешные «Притяжение» и «Вторжение», где к городской фэнтези с магией воды добавлены брызгающиеся «космические» сноповязалки. Космический же (или инопланетный) «Вычислитель» 2014 года, невзирая на хороших актеров, утонул в прокате, перегруженный тюремной мрачностью и отсутствием интриги.
Мои книги «Курьер-619» и трилогия «Астровитянка», написанные в жанре твердой научной фантастики, оптимистичны и имеют закрученный сюжет. Извините за прямоту, но полагаю, что их недорогая экранизация могла бы помочь отечественной научной фантастике. Но киномир самоуверен и готов без науки летать по космосу. Правда, есть интересная новость: недавно со мной связались двое братьев-кинематографистов, которые предложили грандиозную идею фильма, основанную не на моих фантастических книгах, а на научной теории о циклической Вселенной. Сейчас мы обсуждаем сценарий такого фильма, который, полагаю, будет и научнее, и не менее зрелищным, чем «Интерстеллар».
Беседовала Екатерина Шутова / Открытый Космос
