Второе - мы не можем рассматривать Землю - одну из планет Солнечной системы изолированно. Мы не существуем изолированно, мы слишком зависимы от всего того окружения, которое называется Космосом. И, наконец, как это всегда бывает в науке, то, что сегодня кажется просто неким удовлетворением любопытства, в дальнейшем становится ключевым для дальнейшего развития человечества, для его прогресса.
Так вот, если говорить концептуально, прежде всего, мы должны знать - а как это вообще все получилось, как Солнечная система произошла, как она эволюционировала? Второе - мы должны попытаться ответить на вопрос, что выделило Землю из тех девяти планет, которые мы традиционно называем большими планетами, оставляя в стороне Плутон, поскольку Плутон в настоящее время носит статус планеты чисто исторически, являясь очень крупным телом в занептуновом поясе, кометно-астероидном поясе.
Поэтому, повторяю, надо понять, что выделило Землю, и, изучая Землю в сравнительном планетологическом аспекте, дать ответы на многие ключевые вопросы, которыми занимаются геология, климатология, геохимия и так далее. То есть необходимо экстраполировать, генерализировать, что ли, эти данные на всю ту научную область, которая прошла определенный эволюционный путь в своем развитии.
И с этой точки зрения, первостепенный интерес, если угодно, в потребительском смысле, для лучшего понимания Земли представляют две модели, нам более всего близкие, - Венера, со стороны более близкой к Солнцу, и Марс, находящийся в противоположной стороне. Эти планеты удалены от Земли по космическим масштабам на ничтожные расстояния. Венера - на 0.3 астрономических единицы (астрономическая единица - это 150 миллионов километров), а Марс находится в полтора раза дальше от Солнца, чем наша Земля. Так вот, это две предельные модели, которые решительным образом не похожи на Землю, и соответственно сама природа дала нам возможность изучать их и понимать, за счет какого эволюционного пути они стали столь разительно отличными от Земли.
Наконец есть еще один аспект, а может быть, даже два. Третий аспект, который бы я выделил, - это, конечно, понимание того, как зародилась жизнь на Земле, была ли сама Земля колыбелью жизни? В представлениях некоторых людей присутствует своего рода земной «шовинизм», заключающийся в утверждении, что жизнь могла возникнуть только на Земле. Но может быть, это более распространенное явление? И мы можем говорить о том, что Земля не является исключением, а является одним из пристанищ жизни - не будем сейчас говорить о том, примитивной или более высокоразвитой.
Наконец, последний аспект, который мне бы хотелось упомянуть, - это то, что мы должны думать о поступательном развитии человечества. Задумаемся о том, каких успехов мы достигли всего за полвека, менее чем полвека. После того как мы вышли в космос, мы одно время не помышляли о том, что будем иметь возможность рассматривать различные тела Солнечной системы в непосредственной близости, сажать туда космические аппараты, проводить даже более сложные исследования.
Так вот, надо думать о том, что человечество так или иначе придет к тому, чтобы начать летать к этим небесным телам. И я глубоко верю - не надо думать о том, что это случится через 100 лет или через тысячелетие. Если человечеству суждено выжить, если всякого рода экологические, социальные и прочие катастрофы не погубят нас. Скажем, есть известная формула Френсиса Дрейка для исчисления количества потенциально возможных высокоразвитых индустриальных цивилизаций. Так вот, если сомножитель в формуле Дрейка, который отвечает длительности существования высокотехнологичной цивилизации, благоприятен в случае Земли, то мы можем рассчитывать на то, что будет своего рода, в хорошем смысле, экспансия человечества и в пределах Солнечной системы, и, возможно, вне ее. То есть человечество может рассматривать Солнечную систему, а не только Землю, в качестве своего законного, естественного дома.
Собственно, это, пожалуй, те четыре основных критерия, на которые мы опираемся, когда говорим об исследованиях в этой исключительно интересной области. Я должен сказать, что мне, наверное, в жизни очень повезло, потому что я пришел в эту область не сразу, не со студенческой скамьи, это получилось через несколько различных этапов моей личной биографии. Но, так или иначе, мне довелось проводить различные эксперименты на наших космических аппаратах. Причем, повторяю, наверное, счастливая судьба состоит в том, что я застал эпоху нашего космического расцвета, когда мы действительно были впереди всех, когда мы получали очень весомые, очень значимые результаты. Когда, что называется, «руки дрожали», когда мы получали ту информацию, которая еще не известна человечеству. Вы можете себе представить то возбуждение, которое человека охватывает, когда он открывает что-то действительно новое. Так вот, это новое мы получали в экспериментальной части. И повторяю, мне, моим ближайшим коллегам очень-очень повезло в том, что мы застали ту эпоху. Это сейчас мы очень сильно отстали, не будем сейчас говорить о всякого рода причинах, которые к этому привели. Но мы действительно заслужили вполне определенное признание, потому что в значительной мере были первопроходцами в этой области.
Но одновременно с этим мне довелось очень много работать над различного рода математическими моделями, которые призваны обобщить, объединить различную информацию, которая поступает, и взглянуть на нее более широко, попытаться переосмыслить определенные теоретические представления, изначально существовавшие.
Вы упомянули о некоторых книгах, в частности, о концепции Азимова. Так вот они покоятся на наших данных, отражающие эпоху начала нашего глубокого проникновения в Солнечную систему, которую мы сейчас называем рекогносцировкой.
Так вот, к концу прошлого столетия, после очень успешных полетов, в частности, полетов в дальнюю Солнечную систему «Вояджера», «Галилея», до этого - «Пионеров», у нас раскрылись глаза, мы действительно очень многое узнали. А сейчас совершенно сумасшедшие результаты получаются и по Марсу, и по малым телам. Мы имеем возможность высаживать аппараты… Не мы, а американцы, но под «мы» я имею в виду человечество. Мы высаживаем аппараты на малые тела, мы говорим о том, чтобы запустить спутники вокруг этих малых тел. И, скажем, NEAR Шумейкер - так называется аппарат для исследования астероидов, сближающихся с Землей, - уже практически это сделал. И после того как он стал спутником, он опустился на поверхность этого астероида, я имею в виду астероид Эрос. Кстати, очень небольшой астероид. Он имеет форму картофелины, максимальный размер где-то порядка 35-ти километров, а два других размера - по 8. Так вот, на это тело опускается космический аппарат, не просто фотографирует его при сближении, а проводит исследование на поверхности.
И опять-таки, вернемся к математическим моделям, к моделям, которые обобщают эти данные. Скажем, экстраполируя ту область, которую исследует NEAR, можно говорить о том, что количество мелких кратеров на этом астероиде отвечает цифре (если брать с порогом порядка 15-20 метров) порядка 100 тысяч. Это сразу же дает представление о тех исключительно важных динамических процессах, которые мы имеем в Солнечной системе. То есть это соударение, это очень сильная модификация вещества, его переработка вследствие такой метеоритной бомбардировки - и так далее, и так далее.
Так вот, то направление, которым мне довелось заниматься в течение уже многих лет (а сейчас это, пожалуй, стало основным в моей деятельности, поскольку эксперименты очень ограничены) - это своего рода механика природных космических сред. И сюда подпадает очень многое - это развитие различного рода моделей, связанных с многокомпонентной радиационной гидродинамикой, это разреженный газ, это турбулентные процессы в различного рода сплошных средах с привлечением кинетических процессов. То есть, исследование обратной связи между гидродинамикой и химической кинетикой. Это по существу совершенно новое направление, которое мы, позволю себе сказать, достаточно успешно развиваем в течение примерно последних двух десятков лет.
Поэтому эти модели очень сильно стимулируют и экспериментальные исследования. И это стимулирование в значительной мере связано с тем, что открываются не только новые возможности, о которых я говорил в плане космической техники, в плане использования космических аппаратов для достижения самых, может быть, амбициозных целей. По крайней мере, в ближайшем будущем эти такие, например, цели, как сопровождение кометы при помощи космического аппарата, и прослеживание всей эволюции, связанной с сублимацией газа при ее сближении с Солнцем. Это совершенно фантастическая вещь, это не просто какие-то отдельные обрывки информации при быстром пролете около кометы, это действительно ее сопровождение в течение, по некоторым предварительным прогнозам, может быть года, может быть полутора лет. Это очень большой срок - конечно, не в геологическом смысле, но это очень большой срок для того, чтобы такую эволюцию прослеживать.
Так вот, с одной стороны, совершенно колоссальная перспектива и уже наблюдаемый прогресс в космической технике. Параллельно с этим совершенно колоссальные, новые результаты, которые получаются с помощью наземных инструментов.
Наземные астрономические инструменты дают нам возможность сейчас делать то, что когда-то было абсолютно немыслимо. Скажем, в качестве яркого примера, можно назвать исследование колец Урана. Кстати, просто попутно: все планеты-гиганты имеют кольца, причем кольца различной конфигурации. Самый знаменитый пример - это кольца Сатурна, у которого их множество систем. Кстати, в каждом из этих видимых колец находится до тысяч мелких колечек, и это связано, в частности, с динамикой поведения этих колец вблизи космического тела. Значительное число этих колец, как это сейчас на экране показано, поддерживается спутниками, которые находятся в окрестности этого кольца. И неслучайно они называются спутниками-пастухами, они как бы пасут те частицы, которые составляют кольцо.
Так вот, кроме Сатурна, повторяю, у всех планет, - у Юпитера, у Урана, у Нептуна - тоже есть свои системы колец со своими замечательными и определенными свойствами. Скажем, очень узкие есть колечки у Урана, 9 колец, чрезвычайно узкие и очень тонкие. У Нептуна - это кольца, которые не складываются в единую систему, а представляют собой отдельные дуги.
Связано это с тем, что происходит размазывание частиц, существующих на различных расстояниях, с различными скоростями - частиц, обращающихся вокруг тела. И они не имеют возможности соединиться в единое кольцо, потому что есть система резонансов от спутника, и это резонансное явление отражается в виде таких разрывных колец. Примеров таких можно очень много привести.
Так вот, повторяю, это было в начале выдающихся успехов в наземной астрономии. А сейчас эти успехи вообще грандиозны. Скажем, последние несколько лет открывается один за другим колоссальное количество спутников в окрестности опять-таки планет-гигантов. Вообще открытие спутника - это всегда было грандиозным событием. В свое время «Вояджеры», американские аппараты, последовательно пролетели мимо Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. Где-то в районе, по-моему, 2015 года они должны выйти на периферию Солнечной системы, пересечь ту область, которая связана с натеканием солнечной плазмы на межзвездный газ, где образуется своего рода ударная волна. Это, кстати, тоже очень интересная вещь, которую предстоит исследовать. «Вояджеры» открыли большое количество новых спутников у всех этих планет при пролете мимо них, и открытие каждого спутника было событием.
Так вот, мы думали, скажем, что у Юпитера - 17 спутников, у Сатурна - 18. А за последние несколько лет мы узнали, что у Юпитера их - порядка 40, у Сатурна - 32. Сейчас поступила совсем новая информация: у Нептуна, самой далекой планеты Солнечной системы, тоже открыто три новых спутника, и это сделано не при помощи космических аппаратов, а при помощи так называемой ПЗС-матрицы. Она обладает очень высокой чувствительностью и устанавливается на телескопы умеренного размера. Это колоссальный прогресс, который нам позволяет сильно расширить представление о Солнечной системе.
Ну, и наконец, математическое моделирование. Оно стимулируется не только этим новым потоком знаний - всегда надо на что-то опираться, когда вы строите модель, а не только напрягать серое вещество и использовать ту квалификацию, которую вы получили в течение вашей научной жизни. Очень важно при всем при этом обладать очень хорошими инструментами. И в данном случае инструментами являются, конечно, отличные компьютеры, которые сейчас стали привычным инструментом. И теперь мы можем просчитывать те модели, которые раньше были абсолютно не в состоянии считать (скажем, я упомянул о химической кинетике, которая связана с гидродинамическими процессами). Это стало возможным именно благодаря тому, что мы можем использовать машины терафлопного уровня. Это, конечно, грандиозное достижение.
Я чувствую, что я, может быть, немножко увлекся этим общим аспектом.
Александр Гордон: Вы рассказали о том, как богат и широк сегодня инструментарий, какие замечательные открытия делают с его помощью. Но мне бы хотелось дальнейшую беседу, если вы позволите, построить таким образом: «Прежде мы думали, что… Теперь мы знаем, что…» Потому что Солнечная система, в общем, достаточно обманчивая вещь. Зная из школьной программы о достижениях Коперника, мы, так или иначе, на протяжении всей жизни, получая какую-то информацию, выстраиваем каждый себе свою Солнечную систему. Она достаточно схожа с другими, - все системы схожи друг с другом, - но оказывается, мы не знаем каких-то вещей, которые являются основными, основополагающими в этой системе.
М.М. Я себе позволю, Александр, учитывая дефицит времени, несколько схематично ответить на ваш вопрос.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33