Воображаемая жизнь - Майкл Саммерс

Держа это в памяти, давайте взглянем на мир, который мы назовём Айсхейм.

Вы находитесь в длинном тёмном тоннеле, окружённом сплошным льдом. Единственный свет, похоже, исходит из далёкого вулканического жерла, которое извергает в ваш тоннель расплавленный материал из недр планеты. У своих ног вы смутно различаете трубу, ведущую в конец тоннеля. Воздух вокруг неё тёплый и влажный, и вы видите, что она выбрызгивает горячую воду, чтобы растопить во льду свободный проход от жерла к выходу. В животе урчит — эта поездка сюда заставила проголодаться. Вы замечаете, что вокруг вулканического жерла раскинулись поля червей, живущих в трубках — белых и красных. Вы пробуете на вкус одного из них. Неплохо. Возможно, они могли бы стать основным продуктом вашего рациона здесь, на этой странной планете под названием Айсхейм.

* * *

Мы начнём наше исследование возможной жизни на экзопланетах с рассмотрения целого ряда водных миров вроде Айсхейма, простая структура которых позволяет сравнительно легко анализировать их. Представьте себе эти миры как нечто вроде слоёного пирога (пусть даже и сферического): в самом центре находится сферическое ядро, состоящее из тяжёлых элементов вроде железа и никеля. Слой вокруг этого ядра состоит из более лёгких материалов — похожих на породы, из которых состоят мантия и кора Земли. Над этим слоем находится слой воды, а над ним — газообразная атмосфера.

Этот слоёный пирог может принимать самые разные формы. Если слой воды промёрзнет полностью, у нас будет ледяной мир вроде того, который в этой главе мы называем Айсхеймом. Если замёрзнет лишь поверхность воды, а под поверхностью будет находиться жидкий океан, у нас будет мир, подобный тому, который в главе 7 мы называем Новой Европой. Если жидкая вода покроет всё так, что суши не будет, у нас будет настоящий водный мир наподобие того, что в главе 8 мы называем Нептунией. Наконец, если существуют и суша, и жидкие океаны, которые сохраняются на протяжении миллиардов лет, у нас будет то, что в главе 9 мы называем миром Златовласки. Мимоходом отметим, что Земля — это именно такой мир.

Важный момент, который мы будем повторять раз за разом, состоит в том, что эти категории несколько непостоянны. Если бы океаны Земли замёрзли на поверхности, она превратилась бы из мира Златовласки в мир, подобный Новой Европе, а если бы наши моря промёрзли до дна, Земля стала бы миром вроде Айсхейма.

После этого общего введения, давайте перейдём к изучению нашего первого водного мира — самого простого мира, который мы можем себе представить. Это мир, в котором внешний слой воды промёрз до дна. Мы назвали его Айсхейм, потому что его замёрзшие просторы вызывают в памяти образы скандинавов и викингов с нашей собственной планеты. Название (с суффиксом -heim, что означает «дом») также подсказывает нам, что эта планета может быть домом для развитой жизни.

Существует ли такой мир на самом деле? Как мы утверждали в главе 1, практически любой мир, который вы можете себе представить, существует где-то на просторах Млечного Пути, — пока он не выходит за рамки законов физики, — и Айсхейм не будет исключением. Вообще, оказывается, что такие миры, как Айсхейм, могут быть довольно обычным явлением в нашей галактике.

Мы можем понять это, если подумаем о том, как формировались планеты в нашей солнечной системе. Они росли за счет накопления материалов из газового облака в форме блина, которое вращалось вокруг новоиспечённого Солнца. Во внутренней части солнечной системы планеты поглощали самые разнообразные материалы, от самых тяжёлых металлов вроде никеля и железа до самых лёгких газов — таких, как водород и вода. Когда формировалась каждая из этих планет, тепло, выделяемое всей массой сливающейся материи, заставляло её плавиться и превращало планету в плотную горячую магму. Самые тяжёлые материалы наподобие металлов опускались в центр, тогда как более лёгкие материалы вроде камней всплывали наверх.

Когда такая планета прекращала расти, она начинала остывать. Ядро (или, по крайней мере, его части) планеты, формирующейся по образу и подобию Земли, может оставаться жидким в течение многих миллиардов лет, если планета такая же большая, как наша, или может остывать и затвердевать быстрее, если планета меньше — как Марс. В нашей системе лишь Земля и Венера всё ещё сохраняют жидкое ядро; у других планет ядро давно остыло и полностью затвердело. Таким образом, мы ожидаем, что планеты земной группы будут обладать твёрдым ядром с жидким компонентом или без него. Мимоходом отметим, что именно движение жидкого ядра создаёт магнитное поле Земли, а отсутствие жидкого ядра приводит к тому, что у Марса такое поле отсутствует.

В настоящее время мы знаем, что вода — это обычное явление в галактике. Планеты, где на долю воды приходится, как минимум, несколько процентов от общей массы, могут составлять до 5 процентов от всех недавно открытых экзопланет. (Обратите внимание, что, если в галактике действительно существует 30 триллионов планет, как мы утверждали в главе 1, то планет описываемого нами типа будет больше триллиона.) Любой из этих миров, который находится вдали от своей центральной звезды, остынет до такого состояния, когда его водяной слой будет существовать в форме льда.

Мы обнаружили несколько примеров экзопланет, которые могли бы быть очень похожими на наш гипотетический Айсхейм. Самой поразительной является также самая удалённая из известных экзопланет. Она называется OGLE 2005-BLG-390Lb (в честь эксперимента по оптическому гравитационному линзированию [Optical Gravitational Lensing Experiment, OGLE], в ходе которого её обнаружили). Она находится в созвездии Скорпиона и расположена примерно в 21 500 световых лет от Земли. Масса планеты примерно в 5,5 раз больше массы Земли, но температура поверхности составляет -360 °F (-218°C). Этот мир получил прозвище «Хот», потому что напомнил своим первооткрывателям ледяной мир в фильме «Империя наносит ответный удар».

Таким образом, оказывается, что миры с металлическим ядром и мантией из скальных пород, окружённые водой, могут быть обычным явлением. Мы начнём исследовать важные аспекты нашей воображаемой жизни в таких мирах с того, что немного обдумаем мир Айсхейма.

Энергия требуется для любой жизни, поэтому мы хотим определить возможные источники энергии, которые могут существовать на поверхности и внутри того или иного мира. Самый простой тип энергии, который можно рассмотреть, — это, конечно же, излучение звезды у планеты. Это именно тот тип энергии, который питает большую часть биосферы Земли. Принимая во внимание низкие температуры на поверхности Айсхейма, можно подумать, что планета должна находиться вдали от своей звезды, но это не обязательно так. Например, если бы не присутствие углекислого газа и других парниковых газов в атмосфере, средняя температура на Земле была бы около 0°F (-18 °C) — гораздо ниже точки замерзания воды. Поверхность Земли, в том числе океаны, замёрзнет, несмотря на то, что мы находимся относительно близко к Солнцу. На самом деле, как мы указывали в главе 3, пару раз в геологическом прошлом из нашего мира уже получалась так называемая «Земля-снежок» — это события, от которых планета была спасена, когда вулканы выбросили углекислый газ обратно в атмосферу, создав сильный парниковый эффект, который растопил всемирный ледяной покров.