Чи небезпечний космос: що ми насправді знаємо про Сонячну систему

Космос лякає простих людей. Їм видається, що він сповнений того, чого вчені не знають, і що потенційно може становити загрозу їхньому життю. Але він насправді дуже непогано вивчений науковцями та багато в чому добре передбачуваний. І одна з найкраще вивчених його частин — Сонячна система, в якій ми живемо.

Космос, якого ми боїмося

Якщо спитати у людей, яке почуття у них викликає космос, то досі часто можна почути, що вони його бояться. Зорі асоціюються у нас із ніччю, а ми еволюціонували як денні істоти й у часи, коли на людину ще полювали хижаки, вони переважно робили це вночі. Саме тому темрява нас інстинктивно лякає.

А космос, крім того, що темний, ще й величезний і геть не схожий на все, з чим ми знайомі на Землі. Тож у людей, які не знайомі з астрономією, може виникнути відчуття, що навіть учені не можуть передбачити, яка небезпека може виринути з його глибин, бо насправді нічого про нього не знають.

До певної межі це справді так. Ми досі бачимо лише крихітну частинку Всесвіту і просто не можемо гарантувати, що там не ховається щось, що не становить для нас загрози. Крім того, ми вже знаємо, що космос складається з небезпек, які існують на Землі, але все це відоме зло, а його ми по-справжньому не боїмося.

Найкраще вивчений процес на світі

Насправді людей лякає саме думка, що космос принципово неосяжний нашому розуму. Але насправді це не так. Він є самим втіленням осяжності, бо безпосередньо взаємодіяти з ним неможливо, тільки усвідомлено спостерігати й рахувати.

Саме так люди колись визначили тривалість року: відмічали час і місце сходу Сонця, аж поки цей цикл не починав повторюватися. Сьогодні науковці знають цю величину з точністю до мільйонних і навіть мільярдних часток секунди. А зміна пір року на Землі — це наслідок комбінації руху нашої планети навколо Сонця та нахилу її осі обертання.

Так само з надзвичайною точністю виміряне й обертання Землі навколо своєї осі. Вчені навіть відстежують, як його період поступово змінюється — мілісекунда за мілісекундою. Довготривалі тенденції зміни швидкості обертання можна реконструювати в минулому й моделювати на мільйони років у майбутньому, але точне передбачення тривалості доби на таких часових масштабах неможливе.

Вісь Землі нахилена відносно перпендикуляра до площини її орбіти на 23,4°. Навколо Землі обертається Місяць, його орбіта також нахилена під певним кутом і прецесує. Усі ці параметри давно й точно вирахувані — саме на них ґрунтується можливість науковців передбачати затемнення.

Взаємне обертання цієї складної системи трьох тіл (Сонце, Земля, Місяць) описане настільки точно, що безліч чисто земних наук, наприклад, кліматологія, біологія та історія їй можуть астрономам можуть тільки позаздрити.

Рух планет

Аналогічна історія з усіма вісьмома великими планетами. Для них уже багато десятеліть дуже точно розраховані орбіти, й навіть стійкість цих орбіт у часі теж відома. Якщо ми в якомусь механізмі й упевнені, що він і через мільйон років буде таким, як ми його знаємо, то це саме Сонячна система.

Щобільше, поверхню Меркурія космічні апарати дослідили з достатньо високою роздільною здатністю, тож можемо впевнено сказати, що там, наприклад, не причаїлася база злих іншопланетян. Про Венеру ми знаємо трохи менше, адже її поверхню приховує щільний шар хмар. Однак її ландшафт нам усе ж відомий більш-менш точно завдяки радіоспостереженням.

А ось поверхню Марса науковці не просто ретельно вивчили — космічні апарати спостерігають її у постійному режимі з роздільною здатністю менше метра на піксель, і тому знаємо ми цю планету майже так само точно, як і Землю.

Юпітер і Сатурн учені також дослідили з усіх боків, а от Уран і Нептун зблизька знімали лише раз. Водночас телескопи постійно спостерігають за цими планетами, тож сказати, що ми нічого про них не знаємо, було б неправильно.

Так само відносно непогано вивчені супутники усіх планет. Принаймні, їхній рух вивчений на мільйони років вперед, і ми навіть знаємо кілька майбутніх катастроф, які відбудуться через мільйони років, таких як руйнування Фобоса гравітацією Марса.

Звичайно, можна засумніватися, чи не надто самовпевнено покладатися на те, що жоден непомітний процес або випадкова подія не змінить рух якогось супутника чи планети. Але саме в цьому космос позитивно відрізняється від звичного нам світу. Він майже порожній. Зазвичай це подають як щось доволі депресивне, але водночас така розрідженість має важливу перевагу: навколо практично немає речовини, яка могла б створювати опір, тертя чи численні випадкові зіткнення. Тому рух об’єктів у космосі значно менше залежить від взаємодії з навколишнім середовищем, ніж на Землі Поведінка космічних об’єктів настільки близька до математичної абстракції, описаної рівняннями, якими оперують учені, наскільки це взагалі можливо.

Малі тіла Сонячної системи

Те, що рух більшості тіл Сонячної системи з високою точністю описується законами небесної механіки, дає науковцям змогу прогнозувати орбіти спостережуваних об’єктів на значні проміжки часу. Для цього використовують не лише закони Кеплера та Ньютона, а й чисельні моделі, які враховують гравітаційний вплив багатьох тіл та, за потреби, інші сили. Точність такого прогнозу залежить від якості спостережень, початкових умов і тривалості прогнозованого періоду.

Насправді це дуже добре. Бо якщо почати рахувати всі відомі комети й астероїди, то їх набереться сотні тисяч. Відстежувати їх постійно немає можливості, проте можна прорахувати їхній рух на багато років вперед, і вчені роблять це щоразу, як знаходять у космосі новий шматок каменю чи криги.

Станом на сьогодні астрономам не відомий жоден астероїд або комета, який становив би значну загрозу зіткнення із Землею протягом найближчих ста років. Це не означає, що небезпечних об’єктів не існує взагалі: їхні орбіти постійно відстежують і уточнюють у міру накопичення спостережень.

У Сонячній системі є мільйони астероїдів, зокрема понад мільйон об’єктів діаметром більш як кілометр лише в головному астероїдному поясі між Марсом і Юпітером. Якби астероїд такого розміру зіткнувся із Землею, наслідки могли б бути глобальними. Проте більшість цих тіл перебуває на орбітах, які не перетинають орбіту Землі. Їхні траєкторії можуть поступово змінюватися під дією гравітаційних збурень та інших ефектів, але наразі жоден відомий великий навколоземний об’єкт не прогнозується як значна загроза на найближче століття.

Тому і тут знання про космос скоріше заспокоюють, ніж напружують. І так, саме тут є два справді небезпечних моменти, зав’язані на неповноті наукових знань про Сонячну систему.

Перший — це довгоперіодичні комети, які приходять із далеких околиць Сонячної системи, ймовірно з хмари Оорта. Більшість об’єктів цієї величезної популяції ми взагалі не бачимо: вони надто малі, далекі й тьмяні. Тому поява нової комети у внутрішній Сонячній системі часто стає для астрономів відкриттям уже після того, як вона почала рухатися до Сонця.

Зіткнення такої комети із Землею залишається надзвичайно малоймовірною подією, але для потенційно небезпечного об’єкта часу на реагування може бути значно менше, ніж у випадку багатьох астероїдів. Деякі оцінки вказують, що попередження про можливе зіткнення довгоперіодичної комети могло б становити лише кілька місяців, а не роки. Водночас ми можемо оцінити розміри ядер комет за спостереженнями, а отже — приблизно оцінити потенційні наслідки удару. Зіткнення великої комети могло б спричинити глобальну катастрофу, але не означало б автоматичного знищення всього життя на Землі.

Тут є чого боятися, але насправді протягом життя шанс загинути від бомби, скинутої на ваш будинок, вище, ніж від астероїда, навіть якщо ви не живете поруч із державою, схильною до авторитаризму та доведення своєї правоти насиллям.

Друга загроза надходить від тих астероїдів, орбіти яких лежать всередині орбіти Марса. Їхні орбіти також добре досліджуються, але повного каталогу таких тіл ми не маємо. Для найбільших навколоземних астероїдів — діаметром понад кілометр — відомо вже понад 90% популяції, однак менші та особливо об’єкти на орбітах, які рідко зближуються із Землею, виявляти значно складніше. Орбіти відомих тіл можна розрахувати з високою точністю, але невідкриті астероїди, звісно, залишаються поза межами такого прогнозування.

Однак залишаються сотні чи навіть тисячі невеликих астероїдів, які науковці ще не встигли як слід дослідити. На відміну від комети з хмари Оорта, яку майже напевно помітять ще за орбітою Юпітера і до зіткнення з якою залишатиметься кілька місяців, такий астероїд можуть уперше виявити лише за кілька днів до зіткнення. А його удар може бути достатньо потужним, щоб знищити ціле місто.

Тут вже справді варто визнати, що є чого боятися: щодня ми перебуваємо в ситуації, коли з неба може впасти щось, про що вчені ще не знають. Однак шанс, що це «щось» впаде саме на вас, дуже невеликий. Зрештою, Земля постійно зазнає бомбардування дрібними космічними тілами. Більшість із них згорає або руйнується в атмосфері, не досягаючи поверхні, а ті, що все ж падають на Землю, переважно настільки малі, що не становлять небезпеки й залишаються непомітними для людини.

Крім того, науковці прямо зараз  працюють над тим, щоб кількість невідомих навколоземних астероїдів знизилася до нуля і, скоріш за все, в наступні роки ця мета буде досягнута.

У темряву, в якій рухаються об’єкти Сонячної системи, люди вдивляються вже тисячі років. І ці зусилля дали свій результат. Вона є одним із найкраще вивчених на предмет прихованих небезпек частин світу, в якому ми живемо.