Загадки возраста

Загадки возраста

От того, в какой мере измеренная учеными продолжительность существования небесных тел соответствует истинному положению вещей, во многом зависит справедливость наших представлений об истории Вселенной и ее будущем, и прежде всего об истории и будущем планеты, на которой мы живем.

До сравнительно недавнего времени возраст Земли считался твердо установленным фактом. В 1956 году он был определен приблизительно в 4,5 миллиарда лет. Что же касается возраста Вселенной, то исходя из скорости разбегания галактик, он принимался равным промежутку времени от 10 до 29 миллиардов лет. Отличие этих чисел в два раза не слишком беспокоило астрофизиков и космологов, поскольку это расхождение считалось следствием некоторой неточности наблюдательных данных.

Однако в действительности ситуация не столь проста и очевидна, как это принято было считать. Дело в том, что за последние годы был обнаружен ряд фактов, которые не только не укладываются в существующие представления о сроках существования космических тел и их систем, но и нередко вступают в очевидные противоречия друг с другом.

Что касается возраста Земли, то возможность его экспериментального определения, не зависящего от различных мифологических представлений, по сути дела, появилась лишь в XX столетии, в связи с открытием явления радиоактивности. Уже в 1926 году были получены первые экспериментальные данные о нижнем пределе возраста нашей планеты, основанные на содержании свинца в урановых рудах, накопление которого является конечной стадией радиоактивного распада урана. Этот «нижний предел» составил тогда 1,5 миллиарда лет. Однако спустя некоторое время Э. Резерфорд, исходя из содержания в урановых рудах изотопов урана-235 и 238, увеличил этот «предел» до 3 миллиардов лет.

Наконец, в том же 1926 году было высказано предположение, что наша планета и найденные на ее поверхности метеориты образовались в процессе формирования Солнечной системы в одно и то же время. И следовательно, по возрасту «небесных камней» можно определить и возраст Земли. Используя уран-свинцовый метод, исследователи пришли к заключению, что возраст Земли составляет 4,55 миллиарда лет. К аналогичным результатам при определении возраста метеоритов приводили и другие методы, основанные на анализе так называемого изотопного состава других, содержащихся в метеоритах элементов.

При этом, однако, предполагалось, что изотопный состав этих элементов на Земле в точности совпадал с их составом в метеоритах, хотя этот факт не является строго доказанным. Поэтому полученные при указанном предположении результаты не могут считаться ни безусловно очевидными, ни тем более окончательными. По-видимому, можно лишь утверждать, что наша планета существует не менее 4,5 миллиарда лет. Дело в том, что, по мнению большинства геологов и геофизиков, твердая поверхность Земли была многократно переработана под действием как земных, так и космических факторов. А это значит, что на Земле в принципе могли сохраниться образцы пород, относящиеся к значительно более древним эпохам ее существования.

И соответствующие данные, не укладывающиеся в общепринятую хронологию, обнаруживались неоднократно. Так на Кольском полуострове были найдены породы, возраст которых около 6,5 миллиарда лет, в Карелии – около 8 миллиардов лет, а в Мончегорском массиве – даже около 11 миллиардов лет. Особый интерес представляют собой данные, полученные при бурении Кольской сверхглубокой скважины. В частности, возраст мраморов, извлеченных с глубины 5660 метров, оказался равным 13 миллиардам лет!

Справедливость требует отметить, что ортодоксально мыслящие ученые, стремясь сохранить устоявшиеся представления о возрасте Земли, пытались в каждом конкретном случае объяснить подобные результаты несовершенством методов определения возраста образцов. При этом характерно, что все подобные возражения трактовались только в пользу уменьшения их возраста.

Разумеется, было бы преждевременно утверждать, что полученные результаты о возрасте отдельных земных пород, превышающем 4,5 миллиарда лет, представляют собой окончательно установленную истину. Но они, во всяком случае, свидетельствуют о наличии весьма серьезных проблем. Тем более, что согласно последним данным результаты определения возраста некоторых метеоритов также обнаруживают весьма солидный «разброс» – от 5 до 18 и даже 26 миллиардов лет!

Естественно, необходимо сопоставить результаты определения возраста Земли по геологическим данным с представлениями современной астрономии о возрасте других космических тел и их систем.

Еще в 1930-е годы казалось, что возраст нашей Вселенной – около 2 миллиардов лет. И, таким образом, получалось, что Солнечная система в лучшем случае образовалась на самой ранней стадии расширения Вселенной. Это оказалось одной из самых серьезных проблем принятой в то время теории. Затем, когда Хэббл открыл фактическое разбегание галактик и определил значение величины, связывающей расстояния до разлетающихся объектов со скоростями их разлета (постоянная Хаббла). Но в то время значение этой постоянной отличалось от принятого в настоящее время примерно в 10 раз. Исходя из этого и возраст нашей Вселенной оценивался в 7-8 миллиардов лет. Но определенный астрономами возраст шаровых звездных скоплений оказался равным 9 и даже 12 миллиардам лет. Однако в дальнейшем на протяжении сравнительно короткого промежутка времени и эти данные вновь были пересмотрены в сторону увеличения как возраста Вселенной, так и возраста составляющих ее объектов. В результате в настоящее время возраст Вселенной считается равным 10-20 миллиардам лет, что устраняет противоречия с оценками продолжительности существования Земли.

Однако, по мнению известного дубненского астрофизика А.М. Чечельницкого, новейшее развитие космологии не только не устранило прежние проблемы, но и добавило новые. Так, например, возраст многих сравнительно небольших объектов, принадлежащих центральной подсистеме нашей Галактики, не вписывается в общепринятый в настоящее время верхний предел возраста Вселенной, составляющий, как было отмечено выше, 20 миллиардов лет. И есть веские основания предполагать, что возраст некоторых далеких от нас грандиозных по своим масштабам космических систем еще значительно больше. В то же время нет оснований сомневаться в результатах работ таких известных астрономов, как Вокулер, Сандедж и другие, определивших величину постоянной Хаббла равной 50 км/с на один мегапарсек, что соответствует возрасту Вселенной именно в 20 миллиардов лет. Возник очередной парадокс, который пока не имеет решения. Однако не исключено, что связь между постоянной Хаббла и возрастом Вселенной в действительности значительно сложнее, чем считается в современной астрофизике.

Существуют, впрочем, и другие подходы к определению возраста Вселенной. Например, опирающиеся на теорию синтеза тяжелых элементов труды Д. Фаулера, удостоенные в 1983 году Нобелевской премии, приводят к заключению, что такой синтез начался, с точностью до нескольких миллиардов лет, около 19 миллиардов лет назад. Однако сравнительно недавно был определен возраст нашей Галактики, значительно превосходящий прежние оценки. Нельзя также игнорировать полученные в последние годы данные, согласно которым расстояние от Солнца до центра Галактики составляет лишь около 0,7 того расстояния, которое принималось ранее. Этот результат и связанный с ним пересмотр шкалы космических расстояний ведет и к пересмотру продолжительности расширения Метагалактики. Очевидно, это очередное расхождение в оценках возраста Вселенной и возраста Галактики потребует новых космологических исследований.

На основании положения о том, что любые взаимодействия и возмущения не могут распространяться со скоростью, превосходящей скорость света в пустоте, делается заключение о конечности объема нашей Метагалактики, а также о существовании предельного горизонта видимости, о котором мы уже упоминали. А что же находится за этим горизонтом? На этот вопрос современные традиционные астрофизика и космология ответить не могут, точно так же как не могут однозначно ответить и на вопрос о том, что было до начала расширения? Существует, правда, теория (о ней мы уже рассказывали), согласно которой наша Вселенная образовалась в результате флюктуации физического вакуума, – теория «инфляционной» Вселенной. Однако убедительные доказательства справедливости этой теории пока не получены.

Нельзя не упомянуть и еще об одном несоответствии. В современной физике элементарных частиц время жизни протона оценивается величиной 10³² лет. Между тем считается, что время жизни нашей Вселенной составляет максимум 2*10²⁰ лет. Казалось бы, это несоответствие должно по меньшей мере настораживать. Современные космологи объясняют это тем, что возраст системы каких-либо объектов может быть существенно меньше, чем возраст составляющих ее элементов. И хотя в подобных рассуждениях есть определенная логика, стоило бы задуматься и над иной возможностью: не может ли наша Вселенная существовать минимум столько же лет, сколько составляющие ее атомы водорода?

Нельзя не обратить внимания также на то обстоятельство, что с развитием представлений об эволюции Земли и Вселенной, начиная от библейских мифов и до современной научной картины мира, оценки возраста и нашей планеты и Метагалактики неизменно возрастали. И уверенность теоретиков в окончательности тех или иных выводов нередко сменялась новым, зачастую прямо противоположными представлениями. «Красивейшие теории гибнут, истерзанные уродливыми фактами», – заметил однажды Д. Фаулер, напомнив таким образом, что нельзя превращать те или иные теоретические научные выводы в догматы веры.

А это означает, что науке принципиально противопоказан слепой консерватизм и ее развитие тесно связано с появлением новых оригинальных идей, которым, несмотря на всю их экзотичность, необходимо уделять самое серьезное внимание!