Ми публікуємо уривок з книги вченого зі світовим ім'ям і консультанта відомого фільму "Інтерстеллар" Кіпа Торна. У книзі "Інтерстеллар. Наука за кадром" автор детально пояснює все ті неймовірні факти про гравітації, чорних дірах, п'ятому вимірі та інших явищах, які візуально втілені в цьому фільмі.

Земля в біді

Задихаючись без кисню

На початку фільму професор Бренд говорить Куперу: "Земна атмосфера на 80 відсотків складається з азоту. Ми не можемо дихати азотом, а патоген може. І поки він поширюється, кисню в нашому повітрі буде все менше і менше. Останні люди, які пережили голод, будуть першими померлими від задухи. Покоління твоєї дочки стане останнім на Землі ".

Чи є наукові обгрунтування для заяви професора? Поставлене запитання знаходиться на перетині двох наукових дисциплін - біології і геофізики. Тому я обговорив його з біологами, особливо з Еліотом Мееровіцем, під час нашого обіду, а також з двома геофізики, професорами Калтеха Джеральдом Вассербург (експерт в області походження Землі, Місяця і Сонячної системи) і Яком Янгом (фахівець з фізики і хімії земної атмосфери , а також атмосфер інших планет). І ось що я дізнався від них, а також з наукових праць, до яких вони мене відіслали.

Освіта і зникнення придатного для дихання кисню

Кисень, яким ми дихаємо, - це O 2: молекула з двох атомів кисню, пов'язаних парою електронів. На Землі чимало кисню і в інших формах: у складі діоксиду вуглецю, води, мінералів земної кори і т. Д. І т. П. Однак такий кисень непридатний для наших тіл, якщо тільки який-небудь організм не вивільнить його і не перетворює в O 2.

О 2 зникає з атмосфери в результаті дихання, горіння і гниття. Коли ми вдихаємо О2, наші органи з'єднують його з вуглецем, утворюючи двоокис вуглецю СО 2. При цьому вивільняється багато енергії, яку наші тіла використовують. При горінні деревини вогонь швидко з'єднує атмосферне О2 з деревним вуглецем, утворюючи СО 2, і ця реакція породжує тепло, яке підтримує горіння. Коли в лісовій підстилці розкладаються мертві рослини, їх вуглець повільно з'єднується з атмосферним О2, також виділяючи СО 2 і тепло.

Атмосферне О2 виникає головним чином завдяки фотосинтезу: хлоропласти в рослині ** (див. Розділ 11) використовують енергію сонячного світла для розщеплення СО 2 на С і О2. Потім О2 вивільняється в атмосферу, а вуглець рослина з'єднує з воднем і киснем з води, отримуючи вуглеводи, необхідні йому для росту.

Брак О2, надлишок СО2

Припустимо, еволюція породила патоген, що знищує хлоропласти, як в фантазії Еліота Мееровіца з кінця попередньої глави. Фотосинтез поступово, у міру вимирання рослин, припиняється. О 2 більше не утворюється, але продовжує руйнуватися через дихання, горіння і гниття - в основному гниття. Однак, на щастя для людей, що вижили, на Землі не вистачить гниючих рослин, щоб поглинути весь О2.

Основна частина того, що може згнити, згниє протягом тридцяти років, і на це піде всього лише близько одного відсотка О2; що залишився з лишком вистачило б і дітям, і внукам Купера (аби їм було що їсти).

Однак цей один відсоток атмосферного О2 буде перетворений в двоокис вуглецю, і в результаті СО 2 складе 0,2 відсотка атмосфери. З огляду на, що левова частка атмосфери припадає на азот, цієї кількості СО 2 досить, для того щоб особливо чутливим до складу повітря людям стало важко дихати і, можливо, для того щоб температура Землі підвищилася (через парникового ефекту) приблизно на 10 градусів Цельсія . М'яко кажучи, неприємна перспектива!

Щоб ускладнити дихання і викликати сонливість у всіх людей, в СО 2 має перетворитися в десять разів більше атмосферного О2, а щоб отруїти діоксидом вуглецю практично все людство - ще в п'ять разів більше, тобто всього в 50. Ніяк не збагну, як би таке могло трапитися.

Так що ж, професор Бренд неправий? (Навіть фізики-теоретики роблять помилки ... О, так, особливо фізики-теоретики! Вже я-то знаю, про що говорю.) Помилка можлива, але все ж професор може бути прав, і щоб пояснити чому, потрібно згадати про серйозні проблемах океанського дна, вéдомих геофізикам.

Так само як і на суші, на дні океану є неперегнівшіх органічна матерія. Геофізики оцінюють її кількість в одну двадцяту частину від земної органіки. Якщо вони обрахували і цієї неперегнівшіх органіки в океанах в 50 разів більше, ніж на суші, і якщо знайти спосіб швидко витягти її на поверхню, то через її гниття з утворенням СО 2 всі люди на планеті почнуть задихатися від браку кисню і вмирати від отруєння СО 2.

Раз за багато тисяч років нестабільні океанські води перемішуються - вода з поверхні опускається на дно, а вода з дна піднімається нагору. Не виключено, що за часів Купера відбудеться настільки бурхливе перемішування, що піднімаються водні пласти винесуть наверх більшу частину донної органіки.

При контакті з атмосферою ця органіка почне гнити, перетворюючи атмосферне О2 в смертельне кількість СО 2.

Так це можливо. Але вкрай малоймовірно з двох причин: по-перше, дуже сумнівно, що кількість неперегнівшіх органіки на океанському дні настільки перевищує прогнози геофізиків, а по-друге, вкрай мала ймовірність настільки бурхливого перемішування океану.

Як би там не було, Земля в "Інтерстеллар" вмирає, і людству потрібен новий будинок. Сонячна система, за винятком Землі, непридатна для життя, так що шукати доводиться за її межами.

міжзоряний переліт

При першій зустрічі професор Бренд розповідає Куперу про експедиції програми "Лазар", покликаних знайти людству новий будинок. Купер відповідає: "У Сонячній системі немає придатних для життя планет, а до найближчої зірки тисяча років шляху. Це, м'яко кажучи, безглуздо. Так куди ж ви їх відправили, професор?"

Чому це безглуздо (якщо під рукою немає червоточини), ясно, якщо задуматися, наскільки великі відстані до найближчих зірок (рис. 13.1).

Відстані до найближчих зірок

Найближча (не рахуючи Сонця) зірка, в системі якої може знайтися планета, придатна для життя, - це тау Кіта. Вона знаходиться в 11,9 світлового року від Землі; тобто, подорожуючи зі швидкістю світла, до неї можна буде дістатися за 11,9 року. Теоретично можуть бути придатні для життя планети, які до нас ближче, але не набагато.

Щоб оцінити, наскільки далека від нас тау Кіта, вдамося до аналогії в набагато менших масштабах. уявіть, що це відстань від нью-Йорка до міста перт в Австралії - приблизно половина земного кола.

Найближча до нас зірка (знову ж таки не рахуючи Сонця) - Проксима Центавра, 4,24 світлового року від Землі, проте немає ніяких підтверджень, що поруч з нею можуть бути придатні для життя планети. якщо відстань до Тау Кіта - це відстань Нью Йорк - Перт, то відстань до Проксима Центавра - це Нью-Йорк - Берлін . трохи ближче, ніж тау Кіта!

З усіх безпілотних космічних кораблів, запущених людьми в міжзоряний простір, найдалі дістався "Вояджер-1", який зараз знаходиться в 18 світлових годинах від Землі. його подорож тривала 37 років. Якщо відстань до тау Кіта - це відстань Нью-Йорк - Перт, то від Землі до "Вояджера-1" всього три кілометри: як від Емпайр-стейт-білдінг до південного краю Грінвіч-Віллідж. Це набагато менше, ніж від Нью-Йорка до Перта.

Від Землі до Сатурна ще ближче - 200 метрів, два квартали від Емпайр-стейт-білдінг до Парк-авеню. Від Землі до Марса - 20 метрів, а від Землі до Місяця (найбільша відстань, на яке до сих пір подорожували люди) - всього сім сантиметрів!

Порівняйте сім сантиметрів з половиною кругосвітньої подорожі! Тепер розумієте, який стрибок повинен відбутися в технологіях, щоб людство могло підкорювати планети за межами Сонячної системи?

Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram