- 28,659
- 46
- 8 Ноя 2022
Сверхсветовой аппарат превратил бы нас в путешественников во времени — почему бы этим не воспользоваться?
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/676;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">Куда отправились бы астрономы, если бы получили аппарат, способный летать быстрее света и возвращаться из самых опасных уголков Вселенной? Ученые выбрали не только далекие планеты и гигантские чёрные дыры. Некоторые предпочли бы заглянуть в центр Земли, догнать межзвёздный объект или отправиться к моменту рождения Вселенной.
Необычный вопрос прозвучал на ежегодной Национальной астрономической встрече Королевского астрономического общества. Участникам предложили забыть о законах физики, стоимости проекта и технических ограничениях, а затем назвать место или событие, которое они хотели бы исследовать с помощью беспилотного сверхсветового аппарата.
Условие задачи заранее нарушает современную физику. Согласно теории относительности, объект с массой нельзя разогнать быстрее света. Однако невозможность полёта превратила вопрос в способ узнать, какие загадки ученые считают самыми интересными и какие наблюдения провели бы при полной свободе действий.
Первый ответ оказался неожиданным. Астрофизик Иззи Гарланд отправила бы аппарат не к звёздам, а в центр Земли. Прямое изучение земного ядра помогло бы понять, как устроены недра каменных планет, откуда берутся магнитные поля и как глубокие процессы влияют на поверхность.
До центра Земли около 6370 километров, но добраться туда невозможно даже современными буровыми установками. Самая глубокая скважина в истории прошла лишь небольшую часть земной коры. Остальные сведения ученые получают главным образом по сейсмическим волнам, которые меняют скорость и направление при прохождении через разные слои планеты.
Несколько астрономов предпочли бы не покидать Солнечную систему. Президент Королевского астрономического общества Джим Уайлд выбрал Европу, ледяной спутник Юпитера. Под толстой коркой льда, вероятно, скрывается солёный океан, который считают одним из наиболее перспективных мест для поиска внеземной жизни.
Европу уже готовятся изучать реальные космические аппараты. К спутнику направляются миссии JUICE и Europa Clipper, однако даже они смогут исследовать мир только с орбиты и во время близких пролётов. Сверхсветовой аппарат позволил бы быстро доставить на Землю образцы льда или вещества из подповерхностного океана и передать их в лаборатории.
Скорость особенно важна при возвращении образцов. Автоматическая станция могла бы взять материал, немедленно доставить его на Землю и при необходимости повторить полёт. Ученые получили бы возможность проводить сложные анализы, которые невозможно разместить на компактном космическом аппарате.
Специалист по поиску внеземного разума Луиза Мейсон из Манчестера тоже выбрала спутники Юпитера, но не стала ограничиваться одной целью. Она предпочла бы устроить быстрое путешествие по всей Солнечной системе и посетить несколько ледяных миров.
Подобные спутники интересуют астробиологов из-за сочетания воды, энергии и химических соединений. Европа, Ганимед, Каллисто и некоторые другие тела могут скрывать океаны под ледяной поверхностью. На Земле жизнь существует даже в тёмных глубинах океанов, где организмы получают энергию не от солнечного света, а от химических реакций возле подводных источников.
Ещё одной целью стал Энцелад, спутник Сатурна. Из трещин возле его южного полюса вырываются струи водяного пара и частиц льда. Гейзеры выбрасывают в космос вещество подповерхностного океана, поэтому аппарат может изучать его состав без бурения многокилометрового ледяного слоя.
Исследовательница Лана Уильямс из Ланкастерского университета предложила не просто посетить Энцелад, а восстановить его геологическую историю. Такой аппарат мог бы проследить, как менялся океан, когда появилась ледяная оболочка и насколько долго внутри спутника сохранялись условия, подходящие для жизни.
Реальная миссия к Энцеладу может состояться лишь в середине XXI века. Огромное расстояние до Сатурна и сложность проекта превращают подобную экспедицию в многолетнее путешествие. В вымышленном сверхсветовом полёте ученые получили бы ответы почти сразу.
Часть специалистов заинтересовалась межзвёздными объектами, которые прилетают в Солнечную систему из окрестностей других звёзд. Астрономам уже известны Оумуамуа, комета Борисова и комета 3I/ATLAS . Подобные тела дают редкую возможность исследовать вещество, сформировавшееся за пределами нашей планетной системы.
Фиби Райдер из Манчестерского университета отправила бы аппарат к одному из таких странников, а затем последовала бы за ним в межзвёздное пространство. Полёт позволил бы изучить состав объекта, его поверхность, происхождение и дальнейший маршрут.
Межзвёздные тела обычно обнаруживают слишком поздно. Они движутся с высокой скоростью, быстро проходят внутреннюю часть Солнечной системы и больше не возвращаются. Современным аппаратам трудно перехватить подобную цель, поэтому большинство сведений приходится получать с помощью телескопов.
Эксперты по экзопланетам выбрали ближайшие звёздные системы. Тоби Родел, представитель Квинса, отправился бы к Альфе Центавра — ближайшей к Солнцу звёздной системе, расположенной примерно в четырёх световых годах от Земли.
Альфа Центавра включает несколько звёзд. Вокруг Проксимы Центавра уже обнаружили как минимум две планеты. Одна из них находится в области, где температура потенциально допускает существование жидкой воды, хотя вспышки красного карлика могут сделать поверхность крайне опасной.
Даже ближайшая звезда остаётся недоступной для нынешних аппаратов в пределах человеческой жизни. Зонд Voyager 1 летел бы до окрестностей Проксимы Центавра десятки тысяч лет. Проект Starshot предлагает отправить туда крошечные аппараты с лазерными парусами, но программа пока существует только в виде концепции.
Другой популярной целью стала система TRAPPIST-1, расположенная примерно в 40 световых годах от Земли. Вокруг небольшого холодного красного карлика вращаются семь каменных планет, сопоставимых с Землёй по размеру.
Планеты находятся очень близко к своей звезде и друг к другу. Их орбиты связаны устойчивым резонансом, при котором продолжительности обращения образуют почти точные числовые соотношения. Столь плотная и упорядоченная система пока вызывает множество вопросов.
Астрономы хотят понять, как сформировались семь близких по размеру миров, сохранили ли некоторые из них атмосферу и может ли хотя бы одна планета поддерживать жизнь. Наблюдения с Земли и космических телескопов постепенно раскрывают свойства TRAPPIST-1, но прямое исследование позволило бы изучить каждый мир намного точнее.
Профессор Брук Симмонс из Ланкастерского университета тоже выбрала TRAPPIST-1. Её заинтересовали строение планет, состав атмосфер и возможность существования жизни рядом с красным карликом.
Красные карлики составляют большую часть звёзд в нашей Галактике, поэтому вопрос об обитаемости их планет имеет огромное значение. Если подобные миры способны поддерживать жизнь, число потенциально обитаемых планет во Вселенной резко возрастает. Если мощные вспышки и излучение регулярно уничтожают атмосферы, наиболее распространённые звёздные системы окажутся менее перспективными.
Другую группу ответов объединили чёрные дыры. Профессор Крис Линтотт отправил бы аппарат в центр Млечного Пути, где находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A*.
Центральная область Галактики заполнена звёздами, газом и пылью. Там происходят процессы, которые трудно наблюдать с Земли из-за огромного расстояния и плотных облаков вещества. Аппарат смог бы рассмотреть окрестности чёрной дыры, аккреционный поток и движение звёзд в чрезвычайно сильном гравитационном поле.
Ночное небо возле галактического центра выглядело бы совсем иначе. Звёзды располагались бы гораздо плотнее, чем в окрестностях Солнца, а многие источники излучения оказались бы намного ярче. Однако аппарат столкнулся бы с высокой радиацией и мощными гравитационными воздействиями.
Джон Миллс из Уорикского университета выбрал момент гибели звезды рядом с чёрной дырой. Приливные силы растягивают светило, разрывают его и превращают вещество в раскалённый поток. Астрономы называют подобные события приливным разрушением.
С Земли такие катастрофы видны как мощные вспышки, происходящие в центрах далёких галактик. Аппарат, находящийся поблизости, смог бы наблюдать, как звезда деформируется, распадается и формирует диск вокруг чёрной дыры.
Астрофизик Бекки Сметхерст выбрала TON 618 — одну из самых массивных известных чёрных дыр. Её масса оценивается примерно в 60 миллиардов солнечных масс. Объект находится в центре чрезвычайно яркого квазара, расположенного в миллиардах световых лет от Земли.
Сметхерст не ограничилась бы наблюдением со стороны. Воспользовавшись невозможными возможностями аппарата, исследовательница направила бы его за горизонт событий, а затем вернула обратно.
Горизонт событий обозначает границу, после пересечения которой ничто не может покинуть чёрную дыру, включая свет. Сверхсветовой аппарат нарушил бы главное ограничение, позволив впервые получить данные из области, навсегда скрытой от внешнего наблюдателя.
Такой эксперимент помог бы проверить теорию гравитации в предельных условиях. Ученые смогли бы узнать, что происходит с веществом внутри чёрной дыры, существует ли сингулярность и как общая теория относительности сочетается с квантовой механикой.
Самый масштабный ответ предложила королевский астроном Шотландии Кэтрин Хейманс. Она заметила, что полёт быстрее света фактически превращает аппарат в машину времени. Поэтому тратить такую возможность на посещение уже существующего объекта было бы слишком скромно.
Хейманс отправилась бы к ранней Вселенной, чтобы выяснить, что запустило космическую инфляцию. Так называют чрезвычайно быстрое расширение пространства, которое, согласно современным моделям, произошло в первые мгновения после Большого взрыва.
Инфляция объясняет, почему наблюдаемая Вселенная выглядит такой однородной и почему её геометрия близка к плоской. Однако физики до сих пор не знают, какой механизм запустил расширение и что остановило его.
Ещё более смелая цель — выяснить, что происходило до Большого взрыва и имело ли слово «до» какой-либо смысл. Время могло возникнуть вместе со Вселенной, поэтому привычная последовательность событий за пределами начального момента может не существовать.
Ответы астрономов показали, что главные загадки науки находятся не обязательно на максимальном расстоянии от Земли. Одних ученых интересуют недра нашей планеты, других — ближайшие ледяные спутники, третьих — экзопланеты, чёрные дыры и первые мгновения существования космоса.
Сверхсветовой аппарат остаётся невозможной фантазией. Однако мысленный эксперимент хорошо показывает, какие наблюдения ученые провели бы без ограничений. Почти каждый выбор связан с одной из фундаментальных проблем: происхождением жизни, устройством планет, природой гравитации или рождением самой Вселенной.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/676;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">Куда отправились бы астрономы, если бы получили аппарат, способный летать быстрее света и возвращаться из самых опасных уголков Вселенной? Ученые выбрали не только далекие планеты и гигантские чёрные дыры. Некоторые предпочли бы заглянуть в центр Земли, догнать межзвёздный объект или отправиться к моменту рождения Вселенной.
Необычный вопрос прозвучал на ежегодной Национальной астрономической встрече Королевского астрономического общества. Участникам предложили забыть о законах физики, стоимости проекта и технических ограничениях, а затем назвать место или событие, которое они хотели бы исследовать с помощью беспилотного сверхсветового аппарата.
Условие задачи заранее нарушает современную физику. Согласно теории относительности, объект с массой нельзя разогнать быстрее света. Однако невозможность полёта превратила вопрос в способ узнать, какие загадки ученые считают самыми интересными и какие наблюдения провели бы при полной свободе действий.
Первый ответ оказался неожиданным. Астрофизик Иззи Гарланд отправила бы аппарат не к звёздам, а в центр Земли. Прямое изучение земного ядра помогло бы понять, как устроены недра каменных планет, откуда берутся магнитные поля и как глубокие процессы влияют на поверхность.
До центра Земли около 6370 километров, но добраться туда невозможно даже современными буровыми установками. Самая глубокая скважина в истории прошла лишь небольшую часть земной коры. Остальные сведения ученые получают главным образом по сейсмическим волнам, которые меняют скорость и направление при прохождении через разные слои планеты.
Несколько астрономов предпочли бы не покидать Солнечную систему. Президент Королевского астрономического общества Джим Уайлд выбрал Европу, ледяной спутник Юпитера. Под толстой коркой льда, вероятно, скрывается солёный океан, который считают одним из наиболее перспективных мест для поиска внеземной жизни.
Европу уже готовятся изучать реальные космические аппараты. К спутнику направляются миссии JUICE и Europa Clipper, однако даже они смогут исследовать мир только с орбиты и во время близких пролётов. Сверхсветовой аппарат позволил бы быстро доставить на Землю образцы льда или вещества из подповерхностного океана и передать их в лаборатории.
Скорость особенно важна при возвращении образцов. Автоматическая станция могла бы взять материал, немедленно доставить его на Землю и при необходимости повторить полёт. Ученые получили бы возможность проводить сложные анализы, которые невозможно разместить на компактном космическом аппарате.
Специалист по поиску внеземного разума Луиза Мейсон из Манчестера тоже выбрала спутники Юпитера, но не стала ограничиваться одной целью. Она предпочла бы устроить быстрое путешествие по всей Солнечной системе и посетить несколько ледяных миров.
Подобные спутники интересуют астробиологов из-за сочетания воды, энергии и химических соединений. Европа, Ганимед, Каллисто и некоторые другие тела могут скрывать океаны под ледяной поверхностью. На Земле жизнь существует даже в тёмных глубинах океанов, где организмы получают энергию не от солнечного света, а от химических реакций возле подводных источников.
Ещё одной целью стал Энцелад, спутник Сатурна. Из трещин возле его южного полюса вырываются струи водяного пара и частиц льда. Гейзеры выбрасывают в космос вещество подповерхностного океана, поэтому аппарат может изучать его состав без бурения многокилометрового ледяного слоя.
Исследовательница Лана Уильямс из Ланкастерского университета предложила не просто посетить Энцелад, а восстановить его геологическую историю. Такой аппарат мог бы проследить, как менялся океан, когда появилась ледяная оболочка и насколько долго внутри спутника сохранялись условия, подходящие для жизни.
Реальная миссия к Энцеладу может состояться лишь в середине XXI века. Огромное расстояние до Сатурна и сложность проекта превращают подобную экспедицию в многолетнее путешествие. В вымышленном сверхсветовом полёте ученые получили бы ответы почти сразу.
Часть специалистов заинтересовалась межзвёздными объектами, которые прилетают в Солнечную систему из окрестностей других звёзд. Астрономам уже известны Оумуамуа, комета Борисова и комета 3I/ATLAS . Подобные тела дают редкую возможность исследовать вещество, сформировавшееся за пределами нашей планетной системы.
Фиби Райдер из Манчестерского университета отправила бы аппарат к одному из таких странников, а затем последовала бы за ним в межзвёздное пространство. Полёт позволил бы изучить состав объекта, его поверхность, происхождение и дальнейший маршрут.
Межзвёздные тела обычно обнаруживают слишком поздно. Они движутся с высокой скоростью, быстро проходят внутреннюю часть Солнечной системы и больше не возвращаются. Современным аппаратам трудно перехватить подобную цель, поэтому большинство сведений приходится получать с помощью телескопов.
Эксперты по экзопланетам выбрали ближайшие звёздные системы. Тоби Родел, представитель Квинса, отправился бы к Альфе Центавра — ближайшей к Солнцу звёздной системе, расположенной примерно в четырёх световых годах от Земли.
Альфа Центавра включает несколько звёзд. Вокруг Проксимы Центавра уже обнаружили как минимум две планеты. Одна из них находится в области, где температура потенциально допускает существование жидкой воды, хотя вспышки красного карлика могут сделать поверхность крайне опасной.
Даже ближайшая звезда остаётся недоступной для нынешних аппаратов в пределах человеческой жизни. Зонд Voyager 1 летел бы до окрестностей Проксимы Центавра десятки тысяч лет. Проект Starshot предлагает отправить туда крошечные аппараты с лазерными парусами, но программа пока существует только в виде концепции.
Другой популярной целью стала система TRAPPIST-1, расположенная примерно в 40 световых годах от Земли. Вокруг небольшого холодного красного карлика вращаются семь каменных планет, сопоставимых с Землёй по размеру.
Планеты находятся очень близко к своей звезде и друг к другу. Их орбиты связаны устойчивым резонансом, при котором продолжительности обращения образуют почти точные числовые соотношения. Столь плотная и упорядоченная система пока вызывает множество вопросов.
Астрономы хотят понять, как сформировались семь близких по размеру миров, сохранили ли некоторые из них атмосферу и может ли хотя бы одна планета поддерживать жизнь. Наблюдения с Земли и космических телескопов постепенно раскрывают свойства TRAPPIST-1, но прямое исследование позволило бы изучить каждый мир намного точнее.
Профессор Брук Симмонс из Ланкастерского университета тоже выбрала TRAPPIST-1. Её заинтересовали строение планет, состав атмосфер и возможность существования жизни рядом с красным карликом.
Красные карлики составляют большую часть звёзд в нашей Галактике, поэтому вопрос об обитаемости их планет имеет огромное значение. Если подобные миры способны поддерживать жизнь, число потенциально обитаемых планет во Вселенной резко возрастает. Если мощные вспышки и излучение регулярно уничтожают атмосферы, наиболее распространённые звёздные системы окажутся менее перспективными.
Другую группу ответов объединили чёрные дыры. Профессор Крис Линтотт отправил бы аппарат в центр Млечного Пути, где находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A*.
Центральная область Галактики заполнена звёздами, газом и пылью. Там происходят процессы, которые трудно наблюдать с Земли из-за огромного расстояния и плотных облаков вещества. Аппарат смог бы рассмотреть окрестности чёрной дыры, аккреционный поток и движение звёзд в чрезвычайно сильном гравитационном поле.
Ночное небо возле галактического центра выглядело бы совсем иначе. Звёзды располагались бы гораздо плотнее, чем в окрестностях Солнца, а многие источники излучения оказались бы намного ярче. Однако аппарат столкнулся бы с высокой радиацией и мощными гравитационными воздействиями.
Джон Миллс из Уорикского университета выбрал момент гибели звезды рядом с чёрной дырой. Приливные силы растягивают светило, разрывают его и превращают вещество в раскалённый поток. Астрономы называют подобные события приливным разрушением.
С Земли такие катастрофы видны как мощные вспышки, происходящие в центрах далёких галактик. Аппарат, находящийся поблизости, смог бы наблюдать, как звезда деформируется, распадается и формирует диск вокруг чёрной дыры.
Астрофизик Бекки Сметхерст выбрала TON 618 — одну из самых массивных известных чёрных дыр. Её масса оценивается примерно в 60 миллиардов солнечных масс. Объект находится в центре чрезвычайно яркого квазара, расположенного в миллиардах световых лет от Земли.
Сметхерст не ограничилась бы наблюдением со стороны. Воспользовавшись невозможными возможностями аппарата, исследовательница направила бы его за горизонт событий, а затем вернула обратно.
Горизонт событий обозначает границу, после пересечения которой ничто не может покинуть чёрную дыру, включая свет. Сверхсветовой аппарат нарушил бы главное ограничение, позволив впервые получить данные из области, навсегда скрытой от внешнего наблюдателя.
Такой эксперимент помог бы проверить теорию гравитации в предельных условиях. Ученые смогли бы узнать, что происходит с веществом внутри чёрной дыры, существует ли сингулярность и как общая теория относительности сочетается с квантовой механикой.
Самый масштабный ответ предложила королевский астроном Шотландии Кэтрин Хейманс. Она заметила, что полёт быстрее света фактически превращает аппарат в машину времени. Поэтому тратить такую возможность на посещение уже существующего объекта было бы слишком скромно.
Хейманс отправилась бы к ранней Вселенной, чтобы выяснить, что запустило космическую инфляцию. Так называют чрезвычайно быстрое расширение пространства, которое, согласно современным моделям, произошло в первые мгновения после Большого взрыва.
Инфляция объясняет, почему наблюдаемая Вселенная выглядит такой однородной и почему её геометрия близка к плоской. Однако физики до сих пор не знают, какой механизм запустил расширение и что остановило его.
Ещё более смелая цель — выяснить, что происходило до Большого взрыва и имело ли слово «до» какой-либо смысл. Время могло возникнуть вместе со Вселенной, поэтому привычная последовательность событий за пределами начального момента может не существовать.
Ответы астрономов показали, что главные загадки науки находятся не обязательно на максимальном расстоянии от Земли. Одних ученых интересуют недра нашей планеты, других — ближайшие ледяные спутники, третьих — экзопланеты, чёрные дыры и первые мгновения существования космоса.
Сверхсветовой аппарат остаётся невозможной фантазией. Однако мысленный эксперимент хорошо показывает, какие наблюдения ученые провели бы без ограничений. Почти каждый выбор связан с одной из фундаментальных проблем: происхождением жизни, устройством планет, природой гравитации или рождением самой Вселенной.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
