Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности

Как велят законы термодинамики, примерно через секунду после Большого Взрыва расширяющийся огненный шар остыл до 10 миллиардов градусов и раздулся от размеров меньше атома до объема около тысячи Солнечных систем. Когда прошло три минуты, во Вселенной настала блаженная прохлада всего в миллиард градусов и вовсю шла работа по созданию простейших атомных ядер. Расширение – верная служанка остывания, и они с тех пор так и трудятся, не покладая рук.

Сегодня средняя температура Вселенной составляет 2,73 градуса по Кельвину. Все упоминавшиеся до сих пор температуры, кроме диапазона человеческого либидо, указаны в градусах Кельвина. Градус Кельвина соответствует на шкале температуры тому же интервалу, что и градус Цельсия, только на шкале Кельвина нет отрицательных чисел. Нуль есть нуль, и точка. Чтобы отмести все сомнения, нуль на шкале Кельвина называется абсолютный нуль.

Шотландский инженер и физик Уильям Томпсон, который впоследствии стал лордом Кельвином – и под этим именем прославился, – был первым, кто выдвинул идею минимальной возможной температуры. Это было еще в 1848 году. В лаборатории ее так и не удалось получить. И в принципе никогда не получится, хотя ученые подобрались к абсолютному нулю до ужаса близко. В лаборатории физика из Массачусетского технологического института Вольфганга Кеттерле в 2003 году искусными методами была получена температура в 0,0000000005 K (или, как сказали бы фанаты метрических систем, в 500 пикокельвинов).

Между тем космические явления охватывают поразительно широкий диапазон температур. Одно из самых жарких мест в сегодняшней Вселенной – ядра голубых звезд-сверхгигантов в часы коллапса. Перед самым взрывом сверхновой, в результате которого все окрестности звезды сильно разогреваются, ее температура взлетает до 100 миллиардов К. Для сравнения, в недрах Солнца всего 15 миллионов К.

На поверхностях гораздо прохладнее. Оболочка голубого сверхгиганта разогрета примерно до 25 000 К – этого, конечно, достаточно, чтобы испускать голубой свет. На нашем Солнце можно намерять 6000 К – этого достаточно, чтобы светить белым светом, и достаточно, чтобы плавить и испарять всю таблицу Менделеева. На поверхности Венеры 740 К, и этого хватит, чтобы поджарить любую электронику, которой обычно оснащают космические зонды.

Значительно ниже по шкале располагается точка замерзания воды – 273,15 К, что прямо-таки тепло по сравнению с 60 К на поверхности Нептуна, почти в 5 миллиардах километров от Солнца. Еще холоднее на Тритоне, одном из спутников Нептуна. Его поверхность, покрытая замерзшим азотом, охлаждена до 40 К, и это самое холодное место в Солнечной системе по эту сторону от Плутона.

Где же здесь место для обитателей Земли? Средняя температура тела человека – 36,6 градусов Цельсия – находится чуть ниже 310 по шкале Кельвина. Официально зарегистрированные температуры на Земле колеблются от жары в 331 К (57,8 °C, в ливийском городе Эль-Азизия в 1922 году) до мороза в 184 К (–89,15 °C, на базе Восток в Антарктиде в 1983 году). Однако при таких экстремальных температурах человеку без соответствующей экипировки не выжить. Если в Сахаре не укрыться от жары, то перегреешься, а без груды одежды и караванов провизии в Арктике обязательно замерзнешь. А между тем живущие на Земле микроорганизмы-экстремофилы, и термофилы (теплолюбивые), и психрофилы (холодолюбивые), изобретают разнообразные механизмы приспособления к температурам, при которых мы с вами изжарились бы или промерзли до костей. В сибирской вечной мерзлоте, насчитывающей 3 миллиона лет, обнаружили жизнеспособные дрожжевые грибки – безо всякой одежды. Один вид бактерий, проведший 32 000 лет в ледяном плену у вечной мерзлоты на Аляске, пробудился и начал плавать, едва растаял лед. И сейчас, когда вы читаете эти строки, разные виды архей и бактерий живут себе припеваючи в кипящей грязи, бурлящих горячих источниках и подводных вулканах.

В таких же поразительных условиях выживают даже сложные организмы. Крошечные беспозвоночные под названием тихоходки способны при соответствующей провокации временно приостанавливать обмен веществ. В этом состоянии они переносят температуры в 424 К (150 °C) в течение нескольких минут, а 73 К (–200 °C) – в течение нескольких дней кряду, так что им вполне хватило бы жизнестойкости, чтобы высадиться на Нептуне. Когда вам в следующий раз понадобятся космические путешественники с «соответствующей закалкой», стоит набрать экипаж из дрожжей и тихоходок, а всевозможные космонавты, астронавты и тайконавты[4] пусть отдохнут дома.

* * *