David Charbonneau

В 1998 году термометр планеты показал рекорд, который не побит до сих пор. Глобальная температура подскочила, а потом замерла на месте, хотя выбросы CO2 продолжали расти.

Река Парана ведёт себя как сейсмограф, который записывает не толчки земли, а пульс Солнца. Столетие ежедневных замеров уровня воды на гидропосту в городе Корриентес, в 900 километрах от устья, показывает: когда на Солнце много пятен, река разливается сильнее. Эта связь не случайна и не слаба. Число солнечных пятен — это мера магнитной активности нашего светила.

Переводчик отвлекается на каждый шорох в зале — и час совещания превращается в два. Атмосфера похожа на такого переводчика: она слышит не только слова биосферы, но и интонацию. Когда растения меняют темп поглощения углекислого газа, воздух отвечает не на сам газ, а на то, как быстро и как резко его количество меняется.

Каждую ночь над Андами висит невидимый страж. Спутник GOES-12, а позже его сменщик GOES-13, смотрит на Землю с высоты 36 тысяч километров и записывает, как горы дышат облаками. Пять лет подряд он фиксировал, где небо остаётся чистым, а где затягивается ватой. Из этих ночных снимков выросла карта, которая показывает, куда стоит поставить телескоп, чтобы звёзды не прятались за тучами.

Каждую ясную ночь телескоп в чилийской пустыне записывает свет далёких звёзд, и в этих записях, как в старых судовых журналах, остаются следы погоды. Тонкие тёмные полосы в спектре — это отпечатки водяного пара, который висел над обсерваторией в момент наблюдения.

В горах Колорадо снег ложится по-разному в разные зимы, и причина не всегда в местной погоде. За тысячи километров, в тропиках Тихого океана, вода то прогревается, то остывает, и эта пульсация тянет за собой невидимую руку, которая меняет осадки в Скалистых горах.

Весной 2020 года атмосфера Земли словно затаила дыхание. Транспорт встал, заводы смолкли, и выбросы углекислого газа от сжигания топлива упали почти на восемь процентов. Но заметить это «углеродное эхо» в глобальном масштабе оказалось непросто: атмосфера постоянно перемешивается, леса и океаны дышат, а погода вносит свой шум.

Оркестр мировой погоды играет не ту партию, которую мы привыкли слышать. Первую скрипку в нём исполняют не углекислый газ, а хлорфторуглероды — газы, которые до недавнего времени прятались в холодильниках и баллончиках с аэрозолями. Они в десять тысяч раз сильнее удерживают тепло, чем CO₂, и десятилетиями незаметно разогревали планету.

Радиотелескоп РАТАН-600 — это кольцо из сотен алюминиевых панелей на склоне горы в Карачаево-Черкесии. Весной 2018 года его зеркало ловило радиоволны от шестнадцати красных карликов — маленьких, тусклых, но очень долгоживущих звёзд.

Представьте себе оркестр, где каждый инструмент играет в своём темпе: скрипки ускоряются, духовые замедляются, а ударные то и дело сбиваются с ритма. Примерно так выглядит климат Земли, где океан, Солнце, вулканы и человеческая деятельность тянут температуру в разные стороны.

Пустыня Атакама на севере Чили — самое сухое неполярное место на Земле. Здесь небо почти всегда ясное, а воздух настолько лишён влаги, что даже далёкие галактики видны без помех. Именно поэтому на плато Чахнантор, на высоте пяти километров, стоят радиотелескопы, которым водяной пар мешает сильнее всего. Но даже в таком идеальном месте есть свой «дирижёр погоды» — тихоокеанский цикл Эль-Ниньо.

Летом 2022 года небо над западной Индией словно забыло о засухе: дожди шли чаще обычного, тогда как восточные штаты изнывали от сухости. Такой перекос удивил синоптиков, ведь океанские течения в Тихом океане обещали ровный, обильный муссон по всей стране. Разгадка пряталась не на поверхности воды, а в глубине, где невидимые волны переносят тепло, как подземные реки переносят воду.

Летом 2023 года термометры по всему миру показывали цифры, которых не ждали даже самые смелые прогнозы. Средняя температура планеты поднялась на 1,48°C выше доиндустриального уровня, и этот скачок на 0,17°C побил предыдущий рекорд, как будто климат вдруг переключил передачу.

Художник, пишущий океан, не ограничивается двумя красками: тёплой и холодной. Так и климатологи, изучающие Эль-Ниньо, всё чаще говорят о целой палитре оттенков. Эль-Ниньо — это тёплое течение у берегов Перу, которое раз в несколько лет меняет погоду по всей планете. Его противоположность, Ла-Нинья, приносит холод.

Углеродный цикл похож на дыхание планеты. Леса и океаны вдыхают углекислый газ, а промышленность и природные пожары выдыхают его обратно. В 2023 году этот вдох стал судорожным и коротким. На станции Мауна-Лоа приборы зафиксировали, что концентрация CO₂ выросла на 3,37 части на миллион за год — на 86% быстрее, чем годом ранее.

Температура в комнате падает на несколько градусов, пока холодильник работает без единого движущегося компрессора. Внутри — не фреон, а кусок металла, который то намагничивают, то размагничивают. Это принцип магнитного охлаждения: при наложении магнитного поля материал нагревается, а при снятии — остывает.

С июля 2023 по июль 2024 года атмосфера Земли набирала углекислый газ со скоростью 3,66 части на миллион в год. Это самый быстрый темп с 1979 года. Причина не в том, что заводы и машины вдруг стали выбрасывать больше CO₂. Лёгкие планеты — леса и почвы — вдохнули меньше. Планета дышит через зелёный покров.

Красная точка на снимке космического телескопа Джеймса Уэбба — галактика Bz5.3, свет которой шёл до нас 12.5 миллиардов лет. Она лежит за скоплением Пуля, чьё гравитационное поле сработало как линза и усилило её блеск в 3.7 раза.

В августе 2024 года коронограф MIRI на телескопе Джеймс Уэбб смотрел на Альфу Центавра A — ближайшую к Солнцу звезду солнечного типа. На расстоянии 1,5 угловой секунды от звезды вспыхнул точечный источник S1. Поток 3,5 мДж, контраст 5,5×10⁻⁵. Четыре–шесть сигм. Маяк мигнул в тумане. Но в феврале и апреле 2025 года источник не вернулся.

В тёмной комнате ранней Вселенной вспыхнула первая искра. Через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, когда космос был заполнен лишь водородом и гелием, родились звёзды населения III — гиганты без металлов, чей свет впервые разорвал первозданную тьму.

Волчок, наклонённый над столом, вокруг которого кружится пылевой блин. Так выглядит молодая звёздная система, где ось вращения звезды и плоскость протопланетного диска не совпадают. До недавнего времени астрономы не знали, насколько часто встречается такая картина в природе. Теперь ответ получен: примерно каждая третья солнцеподобная звезда рождается с перекошенным диском.

Четыре часа пятьдесят восемь минут. С таким ритмом, как метроном, нечто проходит перед белым карликом ZTF J1944+4557, заставляя его свет меркнуть на треть, а иногда почти наполовину. Этот белый карлик — компактный остаток звезды после выгорания топлива — находится в созвездии Лебедя, и его пульс нестабилен: транзиты то углубляются, то пропадают вовсе.

В 2022 году телескоп Subaru сфотографировал точку света в 100 астрономических единицах от звезды AB Возничего. Точку назвали планетой AB Aur b, но споры не утихали: что именно светится — сама планета или пыль вокруг неё? Теперь спектрограф MUSE на Очень Большом Телескопе разложил этот свет по длинам волн, и в линии водорода Hα проступила подпись падающего газа.

Дневная сторона планеты WASP-121b раскалена до 2358 кельвинов — это горячее, чем поверхность многих звёзд. Здесь, в вечном свете, атмосфера не просто кипит: она плавит горные породы и превращает их в газ. Но не весь газ остаётся газом. Часть его конденсируется в облака, и эти облака прячут в себе титан, как ловушка прячет зверя.

Ветер, дующий против вращения планеты, раздувает углеродную кузницу. Так выглядит атмосфера объекта PSR J2322-2650b — юпитероподобного компаньона миллисекундного пульсара. Два ноябрьских вечера 2024 года космический телескоп «Джеймс Уэбб» следил за этой системой, снимая спектр в диапазоне от 0,6 до 5,3 микрометра.

В центре Млечного Пути, в 27 тысячах световых лет от Земли, живёт сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A*. Её масса — четыре миллиона Солнц. Она не вспыхивает ярко, как квазары, а тлеет едва заметно. Долгое время астрономы спорили, дует ли от неё ветер. Теперь ответ получен: дует. Невидимый дворник расчищает снег вокруг фонаря.

В 2023 году телескоп Джеймса Уэбба направил свой взор на далёкую звезду в созвездии Девы. Вокруг неё обращается планета HAT-P-26 b — тёплый Нептун, мир с массой 18,6 земных и радиусом 6,33 земных. Планета прошла перед диском звезды, и в этот момент её атмосфера на мгновение стала видимой.

Телескоп Джеймса Уэбба разглядел в ранней Вселенной россыпь компактных объектов, которые прозвали «маленькими красными точками». Они слишком красные и слишком тусклые для обычных квазаров, и астрофизики ломают голову, что их питает.

Коричневые карлики — объекты, занимающие промежуточное положение между планетами и звёздами: они массивнее планет, но недостаточно тяжелы, чтобы запустить устойчивый термоядерный синтез в ядре.

Астрономы долго не могли объяснить, почему в «пустыне горячих нептунов» — области вплотную к звёздам — почти нет планет размером с Нептун. Считалось, что в такой близости к звезде атмосфера неизбежно испаряется, оставляя лишь голое каменное ядро.

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» — самого мощного инструмента для наблюдений в инфракрасном диапазоне — астрономы заглянули в космическую гримёрку и увидели, как меняются кольца астероида Харикло.

У многих планет, обращающихся вокруг других звёзд — экзопланет — орбиты вытянуты, словно эллипсы. При каждом сближении со звездой её гравитация сжимает и растягивает планету, будто месит тесто: это явление называется приливным разогревом. Трение в недрах порождает колоссальное тепло, которое плавит горные породы, создавая обширные подземные океаны магмы.

Экзопланета WASP-121b обращается настолько близко к своей звезде, что экстремальный жар заставляет её газовую оболочку испаряться и истекать в пространство, подобно хвостам кометы.

Космический телескоп TESS, чья основная миссия — поиск экзопланет, то есть планет у других звёзд, зафиксировал 24 кратковременных падения блеска звезды RZ Psc. Эти тускнения вызваны не планетами, а кометами — ледяными глыбами поперечником от 1 до 7 километров, проходившими по диску звезды.

Объектив этой камеры не превышает размером пятирублёвую монету — подобные оптические системы обычно встраивают в смартфоны. Здесь же миниатюрный инструмент был установлен на борту зонда «Хаябуса-2» и изначально предназначался для навигации при посадках на астероид Рюгу.

В бескрайней тьме межзвёздного пространства планета-скиталец WISE 0855 мерцает едва заметным тепловым огоньком, словно остывающий уголёк. Её температура лишь на десяток градусов выше точки замерзания воды — будь там жизнь, она бы видела небо без солнца, в вечном ледяном тумане.

Сразу после формирования Луны Земля представляла собой раскалённый вращающийся шар из расплавленной породы — магматический океан, окутанный плотной атмосферой из газов. Луна, находясь на близкой орбите, действовала как гигантская гравитационная «мешалка»: её приливное воздействие вызывало постоянные деформации жидкой Земли.

Самый распространённый тип планет в нашей Галактике — каменные миры у других звёзд, или экзопланеты, окутанные простейшим газом — водородом. Долгое время их внутреннее устройство оставалось загадкой, пока учёные не воспроизвели условия недр в лабораторном эксперименте.

Телескоп Джеймс Уэбб собрал тысячи спектров далеких галактик — цветовых отпечатков их света, содержащих информацию о химическом составе и движении. Чтобы не утонуть в этом разнообразии, астрономы поручили программе рассортировать находки.

Среди экзопланет часто встречаются субнептуны — миры чуть меньше Нептуна. Их открывают транзитным методом (по затенению звезды), пионером которого был Уильям Боруцки.