Дмитрий Вибе : Будущее Солнечной системы

Конспект

В 1089 году великий князь Всеволод занялся браконьерством — и был жестоко наказан. С небес спустился «змий зело велик», распугавший всю княжескую компанию так, что желание безобразничать пропало у них навсегда. Так, во всяком случае, рассказывает «Летописец небесных знамений» — книга XVII века. Змий, конечно, был не змием, а болидом — примерно таким же, как тот, что осветил небо над Челябинском в феврале 2013 года. Люди тысячелетиями наблюдали, как с неба на них что-то падает, но природу этих явлений разгадали совсем недавно. А вместе с разгадкой пришёл и страх: у Солнечной системы, оказывается, есть будущее, и не все его сценарии радужны.

Как небо перестало быть безопасным

Долгое время бояться неба было решительно нечего. Планеты вращаются вокруг Солнца по почти круговым непересекающимся орбитам — никаких столкновений, никаких даже тесных сближений. Всё изменилось в начале XVIII века, когда Эдмунд Галлей, сподвижник Ньютона, доказал: кометы — полноправные жители Солнечной системы. И движутся они по орбитам, совсем не похожим на планетные — сильно вытянутым, пересекающим пути планет. А значит, теоретически комета может с планетой и столкнуться.

Точную дату, когда человечество начало бояться космоса, назвать даже можно. Май 1773 года: французский астроном Жозеф Лаланд выступил в Парижской академии наук с докладом о гипотетической возможности сближения кометы и Земли. Пока новость добралась до прессы, «гипотетическая возможность» превратилась в предсказание неминуемого столкновения 20 мая 1773 года. Лаланду пришлось срочно публиковать опровержение — первая в истории паника вокруг астероидно-кометной угрозы.

Дальше открытия посыпались одно за другим. В XIX веке нашли астероиды между Марсом и Юпитером. В 1898 году открыли Эрос, который подходит к Солнцу гораздо ближе основной массы своих собратьев. А 30 июня 1908 года над Подкаменной Тунгуской взорвалось тело поперечником около 50 метров, повалившее лес на площади в две тысячи квадратных километров. Стало окончательно ясно: с неба на нас может упасть что-то серьёзное, и падает оно в нашу собственную эпоху.

Каталог космических соседей, которые могут в нас врезаться

Сегодня за опасными небесными телами следят пристально. На 12 июля 2026 года было известно около 42 тысяч астероидов, сближающихся с Землёй, — тех, что подходят к Солнцу ближе 1,3 астрономической единицы. Из них по-настоящему опасными числятся чуть больше 2500. Опасное тело — это то, что имеет диаметр больше 140 метров (достаточно, чтобы стереть с лица земли целый регион) и способно приблизиться к Земле ближе чем на 0,05 астрономической единицы. Почему именно 0,05? Потому что это типичная ошибка расчёта орбиты: если тело может подойти так близко, то с учётом погрешности это уже означает возможность столкновения.

Есть и хорошая новость. Все километровые астероиды — те, что способны вызвать глобальную катастрофу, — нам уже известны. Вводятся в строй новые телескопы, разрабатываются более хитрые алгоритмы, а число таких гигантов не меняется. Ни один из них не подберётся к нам незаметно.

А теперь плохая новость. С мелкими телами всё иначе. Астероиды размером с Челябинский или Тунгусский мы не знаем в подавляющем большинстве — недостача известных объектов достигает многих порядков величины. Они ещё очень долго будут прилетать неожиданно. Челябинские события случаются примерно раз в столетие, тунгусские — раз в тысячу лет, а раз в сто тысяч лет можно ждать удара с энергией в тератонны тротилового эквивалента. Для сравнения: кратер Чиксулуб, чей возраст совпадает с гибелью динозавров, оставило тело поперечником около 10 километров с энергией взрыва порядка 72 тератонн.

Солнце, которое сходит с ума

Вторая реальная угроза висит гораздо ближе — прямо над нами. 1 сентября 1859 года астроном Ричард Кэррингтон зарисовывал солнечное пятно, когда на его фоне вспыхнули две ярких точки. Он бросился искать свидетеля, но, вернувшись через несколько минут, ничего уже не застал. А спустя примерно восемнадцать часов на Земле разразилась магнитная буря чудовищной силы. По всем Соединённым Штатам сошли с ума телеграфные аппараты: они работали даже отключённые от батарей, а в них загоралась бумажная лента.

Чтобы понять масштаб происходящего на Солнце, стоит взглянуть на цифры. Старая стоваттная лампочка выдаёт около 100 джоулей в секунду. Всё человечество за год потребляет 10²² джоулей. А одна мощная солнечная вспышка выбрасывает 10²⁵ джоулей — в тысячу раз больше годового потребления всей цивилизации. И это лишь десятки долей от того, что Солнце излучает за единственную секунду.

Проблема в том, что за Солнцем мы наблюдаем меньше двухсот лет. А в древесных кольцах и ледяных залежах остаются следы куда более грозных событий: около 780 года Земля подверглась облучению частицами высоких энергий, и если это была солнечная вспышка, то по мощности она могла в тысячу раз превосходить всё, что мы фиксировали. Наблюдения солнцеподобных звёзд телескопом Kepler показали: на подобных Солнцу светилах примерно раз в 800 лет случаются вспышки в сотню раз мощнее самых сильных, что мы видели. Предсказывать вспышки мы не умеем. А представьте, что на огромной территории Земли одновременно пропало электричество — не интернет, а именно свет, а с ним и всё остальное. Как в марте 1989 года в Квебеке, где от магнитной бури в буквальном смысле горели обмотки трансформаторов.

Планеты, которые могут разлететься

Ещё Ньютон понимал коварную вещь: закон всемирного тяготения даёт красивое решение только для двух тел. Добавьте третье — и аналитического решения уже нет. Казалось бы, в век компьютеров это не беда, всё можно посчитать численно. Но при расчёте эволюции Солнечной системы на миллиарды лет вперёд ошибки накапливаются так быстро, что даже всей нашей вычислительной мощи не хватает. Мы просто не умеем этого делать.

Приходится хитрить. Ласкар и Гастино в 2009 году просчитали 2500 моделей на пять миллиардов лет вперёд, каждый раз сдвигая начальное положение Меркурия на 47,5 сантиметра. В некоторых вариантах эксцентриситет Меркурия вырастает почти до единицы — он начинает пересекать орбиты Венеры и Земли, устраивая хаос: Марс может пролететь в 800 километрах от Земли, планеты могут столкнуться, кого-то выбросит из Солнечной системы. Звучит устрашающе, но вероятность такого сценария крохотная. Мы ведь уже 4,6 миллиарда лет как-то протянули без катастроф.

Куда нагляднее пример Марса. Когда-то у него был тёплый влажный климат, стоячие водоёмы, речные русла, а может быть, и океан. Три миллиарда лет назад всё исчезло — вероятно, из-за резких колебаний угла наклона его оси. Изменился угол — изменился климат — потеряна плотная атмосфера, и когда угол вернулся к прежнему, климат уже не восстановился. Процесс оказался необратимым. Землю от такой участи спасает Луна: своим притяжением она стабилизирует наклон земной оси, не давая ей раскачиваться, как это случилось с беззащитным Марсом.

Опасности из глубин Галактики

Солнечная система не заперта в вакууме — она несётся сквозь Галактику, и звёзды вокруг неё вовсе не «неподвижные», как считали до Галлея. Данные проекта Gaia показывают: каждый миллион лет в пределах одного парсека от нас оказывается около двадцати звёзд. Восемьдесят тысяч лет назад звезда Шольца прошла прямо сквозь внешний край облака Оорта — гигантского роя кометных ядер, окружающего Солнце. Такое сближение может встряхнуть облако и усилить кометную бомбардировку. Но не стоит рисовать картину, где кометы всей толпой обрушиваются на Землю за одну бедственную ночь: расчёты показывают, что усиление потока комет растягивается на тысячелетия и не имеет сколько-нибудь заметной амплитуды. Мы, кстати, прямо сейчас находимся в области повышенного потока от давнего сближения со звездой Альголь — и ничего экстремального не наблюдаем.

Есть угроза посерьёзнее — взрывы сверхновых. Когда массивная звезда (в десять и более раз тяжелее Солнца) исчерпывает топливо, её внешние слои обрушиваются на железное ядро, и следует вспышка, на время затмевающая целую галактику. Ближайшие кандидаты — Бетельгейзе и Антарес, до них 150–170 парсек. Но у нас есть природная защита — гелиосфера, пузырь, выдуваемый солнечным ветром. Чтобы остаток сверхновой навредил земной атмосфере, он должен продавить гелиосферу до орбиты Земли, а для этого взрыв должен произойти в пределах десятка парсек. Бетельгейзе на своих 150 парсеках нам разве что испортит красивый рисунок созвездия Ориона. Следы близкой сверхновой в прошлом, впрочем, есть: слои горных пород возрастом три миллиона лет обогащены радиоактивным железом-60 — но никакого вымирания в ту эпоху не зафиксировано.

Единственное, чего не избежать

Всё, о чём говорилось до сих пор, — это то, что может случиться, а может и нет, причём с большей вероятностью нет. Но есть беда, которой не миновать, — эволюция самого Солнца. Оно не будет вечно таким, как сейчас.

И проблемы начнутся задолго до эффектного финала. По мере исчерпания водорода в ядре Солнце уже сейчас медленно становится ярче. А земной климат настолько чувствителен, что даже небольшого роста светимости хватит: примерно через полтора миллиарда лет Земля превратится в подобие Венеры, а затем во что-то ещё более адское. Расчёты показывают, что к возрасту Солнца в 6 миллиардов лет Земля перестанет быть пригодной для жизни, а благоприятные условия на Марсе наступят лишь к 11 миллиардам лет — эти пять миллиардов лет разрыва человечеству придётся как-то пережить.

Дальше Солнце раздуется в красный гигант радиусом 1,2 астрономической единицы — а это больше нынешней земной орбиты. Меркурий и Венера обречены наверняка. Земля будет балансировать на грани: с одной стороны, приливное торможение и аэродинамическое сопротивление тянут её внутрь, с другой — Солнце теряет массу (к концу останется лишь половина), и орбиты планет отодвигаются наружу. Чем закончится этот баланс, сказать пока трудно. В финале Солнце сбросит оболочку и станет белым карликом — звёздным остатком размером с Землю, но с плотностью, которую любят измерять в «слонах на чайную ложку».

Итог такой. За 4,6 миллиарда лет Земля пережила множество катаклизмов — оледенения масштабнее любого известного нам ледникового периода, вымирания, стиравшие до 90% живого. И нет гарантий, что подобное не повторится. Но вероятность катастроф мала, а узнавать о них мы будем очень заблаговременно — если, конечно, не бросим наблюдений. Избежать нельзя лишь эволюции Солнца: она диктуется простыми и хорошо известными законами физики. Это уже не игра разума. Зато времени на подготовку у нас — невообразимо много.