Гравитационные волны — это загадочные колебания пространства-времени, впервые зафиксированные всего несколько лет назад. Однако учёные всё чаще приходят к мысли, что именно эти космические явления могли сыграть ключевую роль в формировании условий для жизни на Земле. Новое исследование предлагает увлекательный взгляд на то, как гравитация могла повлиять на зарождение человеческого разума через цепочку астрофизических и геологических процессов.
Гравитационные волны и происхождение Земли
Хотя впервые гравитационные волны были зафиксированы лишь в 2015 году, их роль в формировании условий для появления жизни и развития интеллекта на Земле может оказаться куда более значительной, чем казалось раньше.
Несмотря на то что первая регистрация гравитационных волн в 2015 году получила широкую известность, именно событие GW170817 — столкновение двух нейтронных звёзд — подтвердило, насколько важны гравитационные волны для жизни на Земле и человеческой эволюции.
Новое препринт-исследование описывает этот путь более подробно. В нём рассказывается, как гравитационные волны, испускаемые двойными нейтронными звездами, сближали эти объекты, что в итоге приводило к их столкновению. Такие коллизии выбрасывали в космос тяжёлые элементы, необходимые для формирования расплавленного ядра Земли.
Это, в свою очередь, позволило сформироваться магнитосфере нашей планеты и запустить тектонические процессы. Именно благодаря этим и другим геологическим явлениям стали возможны условия, при которых могла появиться разумная жизнь, способная исследовать саму природу Вселенной.
От звёздной материи — к разуму
Возможно, вы слышали выражение: «мы все сделаны из звёздной материи». Иными словами, наше тело состоит из элементов, сформировавшихся внутри звёзд. Это действительно так. Однако по мере того, как наша картина Вселенной расширяется, особенно после открытия гравитационных волн, всё становится немного сложнее.
Новое исследование, размещённое на препринт-сервере arXiv, предлагает интересный мысленный эксперимент. В нём подробно рассматривается длинная цепочка событий — астрономических, геофизических и биологических, — связывающих гравитационные волны с самим фактом нашего существования.
Бернард Шутц, ведущий автор исследования из Университета Кардиффа, давно размышляет над тем, насколько фундаментальны гравитационные волны для существования… всего. В своём блоге 2018 года он обсуждал открытие GW170817 — первого зарегистрированного столкновения нейтронных звёзд. Он отмечал, что эти события, известные как килоновы, запустили цепную реакцию, которая в конечном счёте привела к появлению разумного вида в одном из рукавов Млечного Пути.
Гравитационные волны как источник тяжёлых элементов
«Это связано с тем, во что превращается материя, выброшенная в результате килоновы», — писал Шутц. Он объяснял, что медленный распад долгоживущих изотопов урана и тория в мантии Земли обеспечивает примерно половину тепла, которое, поднимаясь через твёрдую оболочку планеты, вызывает вулканизм и движение литосферных плит.
Эти геологические явления сыграли ключевую роль в эволюции жизни на Земле. Постоянно меняющаяся окружающая среда заставляла виды адаптироваться, что становилось движущей силой естественного отбора.
От столкновения звёзд — к условиям для жизни
Как же связать двойную систему нейтронных звёзд с расцветом жизни на нашей планете? В своей новой работе Шутц и его коллеги подробно описывают этот процесс. Ключевая роль гравитационных волн проявляется в самом начале этой космической истории. Именно они становятся главной силой, вызывающей столкновения нейтронных звёзд, а также запускающей механизм образования тяжёлых элементов.
«Гравитационные волны уносят энергию из двойных звёздных систем, что заставляет звёзды сближаться», — пишут авторы. «Килоновы являются основным источником элементов таблицы Менделеева тяжелее железа. Среди них — уран и торий, радиоактивные изотопы которых, такие как ²³⁸U и ²³²Th, распределены по всей земной мантии. Без килонов их количество было бы намного меньше или вовсе равно нулю».
Магнитосфера и когнитивные способности
Жидкое наружное ядро Земли, разогретое благодаря этим радиоактивным элементам, превращает нашу планету в гигантский геодинамо. Этот механизм создаёт магнитосферу, которая защищает живые организмы от разрушительного солнечного излучения.
Кроме того, тепловая энергия, поступающая изнутри планеты, обеспечивает движение тектонических плит. А предыдущие исследования уже доказали: тектоника плит играет важную роль в эволюции и развитии сложных форм разума, включая человека.
Новые подтверждения и планы на будущее
Исследование команды Шутца — первое, предложившее теорию о гравитационных волнах как фундаментальной причине появления разума. Однако в 2024 году группа учёных из Кингс-колледжа в Лондоне, ЦЕРНа, Университета Иллинойса и Университета Нотр-Дам также связала гравитационные волны с образованием тяжёлых элементов. В частности, речь шла об иоде и броме — веществах, крайне важных для функционирования человеческого организма.
С учётом столь глубокой роли гравитационных волн не только в развитии Вселенной, но и в зарождении жизни на Земле, учёные стремятся создать новые инструменты для их обнаружения. В прошлом году Европейское космическое агентство (ESA) дало старт разработке проекта LISA (Laser Interferometer Space Antenna) — космической обсерватории, которая будет следовать за Землёй по орбите и искать сигналы от слияний сверхмассивных чёрных дыр.
Более того, ESA уже разрабатывает планы по созданию преемника LISA — проекта Big Bang Observer (BBO). Его задача — уловить гравитационные волны, возникшие при самом рождении Вселенной.
Итог
Таким образом, хотя мы и состоим из звёздной материи, именно гравитационные волны сделали возможным само её существование. Без этих космических колебаний, уносящих энергию и вызывающих столкновения звёзд, не было бы ни тяжёлых элементов, ни магнитосферы, ни тектоники плит — и, в конечном счёте, ни нас.
