Чтение онлайн

Отметим, что в криогенный период в океанах Земли обитали водоросли и бактерии и могли быть рифы, но на тогдашнем суперконтиненте Родинии, начинавшем дробиться, никакой жизни еще не было. Другое дело — планета Хот, где по очевидным кинематографическим причинам живут сложные и наблюдаемые глазом животные вроде вамп, этаких йети с белой шерстью, один из которых обижает Люка Скайуокера. Согласно фильму, эти плотоядные хищники питаются другими животными, двуногими рогатыми таунтаунами — наполовину баранами, наполовину динозаврами, прирученными повстанцами, использующими их в своих космических патрулях. Иными словами, экосистема Хота сложнее, чем на Земле в криогенный период, там водятся сухопутные существа. На нашей планете пришлось ждать конца силурийского периода (420 млн лет назад), только тогда появились континентальные трофические популяции: растения и артроподы (тысяченожки, протоскорпионы, и др.), к которым следует добавить знаменитых стегоцефалов (ископаемых амфибий) начала каменноугольного периода (примерно 360 млн лет назад).

Установлено, что на планете Хот вампы питаются таунтаунами. Но те-то что едят? Вероятно, травку, а это предполагает наличие более-менее обширных степей, то есть не тотальный характер обледенения Хота. Так ли было с нашей Землей в состоянии ледышки? Кроме всего прочего, эти плотоядные теплокровны: помнится, во избежание гипотермии у Люка Скайуокера, ведущей к смерти от холода, Хан Соло, угодивший в снежный буран, жертвует своим скакуном и в ожидании помощи помещает друга внутрь теплой туши. Подобные чудища, смахивающие на млекопитающих, делают фауну Хота похожей скорее на фауну последнего ледникового периода на Земле (110-10 тыс. лет назад). Тогда шерстистые носороги соседствовали с мамонтами, а охотники-собиратели могли пешком переходить из Евразии в Америку благодаря ледовому панцирю, сковывавшему часть Северного полушария.

Итак, зверье планеты Хот — теплокровное, с обильным волосяным покровом — неплохо приспособлено к экстремально низким температурам. Но живность на других обледенелых планетах в научной фантастике необязательно такова: например, в «Звездном пути» Дж. Дж. Абрамса (2009) Джеймса Кирка ссылают на холодную-прехолодную планету Дельта Вега. Там на него сразу начинает охотиться огромная хищная амфибия, вылезающая из-подо льда и тянущая к нему длинные лапищи. Непонятно, как это агрессивное чудовище с голой кожей переносит такие низкие температуры — как в воде, так и на льдинах. Его обмен веществ выделяет тепло, производимое всем объемом тела и выводимое по всей его площади. Так как объем растет вместе с размером быстрее, чем площадь, внутренняя температура крупного существа может превосходить внешнюю, и его организм производит тепло быстрее, чем удаляет. Это явление, инерциальная гомойотермия, было, возможно, присуще некоторым крупным динозаврам (в частности, крупным растительноядным зауроподам), но никак не чудищу с Дельты Беги с его длинными подвижными конечностями.

Достоверна ли «Европа»?

В «Европе» рассказывается о приключениях шести астронавтов на одноименном спутнике Юпитера[53], одном из самых крупных, где они ищут следы внеземной жизни. После серии неприятностей и катастроф (закон Мерфи никто не отменял!) единственная выжившая участница экспедиции жертвует собой, чтобы доказать существование сложных форм жизни за пределами Земли.

Несомненно, фильм предложил зрителям одну из самых волнующих и реалистичных картин исследования космоса. В этом смысле его можно сравнить с «Гравитацией», «Луной», «Космической одиссеей 2001 года» и «Интерстелларом». Реалистичность подчеркнута съемкой любительской камерой внутри космического корабля и на его поверхности, а также со шлема скафандра. Астронавты ведут себя разумно и ответственно (не то что склонный к ребячеству экипаж в никуда не годном «Прометее»), а сама их миссия выглядит во многом достоверной. Скажем, они регулярно замеряют ионизирующее излучение. Это высокозаряженные частицы, выделяемые, например, при ядерном распаде. Европа находится в сильном магнитном поле Юпитера, притягивающего заряженные частицы — электроны, протоны и ионы — к своей поверхности. Спутник подобен спортсмену, бегущему трусцой под проливным дождем: ветер (магнитное поле в этой аналогии) бьет его (Европу) в спину и бомбардирует дождевыми каплями (частицами). Как и наша Луна, Европа постоянно обращена к Юпитеру одной стороной, поэтому обстрелу частицами энергии подвергается только одно ее полушарие. Другое полушарие защищено лучше, хотя уровень облучения там такой же, как в высоких слоях земной атмосферы во время вспышки на Солнце. По этой причине прогулки по поверхности Европы представляют опасность, что учтено в фильме. Удачны кадры поверхности обледенелого спутника (они воспроизводят подлинные фотографии и прочие научные данные) и величественного Юпитера, хотя сцена спуска на поверхность Европы вышла спорной. С другой стороны, никто еще не пытался опуститься на ее поверхность на деле…

Прибыв на место, экипаж приступает к методическому поиску признаков жизни. Непонятно, правда, почему вместо Кати Петровны (ею, единственным ученым в экипаже, сценаристы быстро жертвуют — не сердитесь за спойлер) на лед не послали автомат. Что ж, в научно-фантастических фильмах исследователи всегда идут на необязательные риски… Петровна все же находит в куске цветного льда следы жизни — что-то вроде зеленоватой водоросли. Вдохновленная находкой, она говорит: «Похоже на докембрийский организм. Это первое приходящее на ум сравнение с земной флорой». Увы, обладательница неуклюжей фамилии запамятовала азы биологии и палеонтологии: первые растения на Земле появились не в докембрийском (4570-572 млн лет назад), а в ордовикском периоде, примерно 450 млн лет назад[54]. К тому же холод (от -150 до -200 °C) и повышенный уровень радиации на поверхности Европы делают обнаружение на ней какой-либо жизни (во всяком случае, таких ее форм, которые известны нам на Земле) крайне маловероятным. А вот поиск организмов подо льдами Европы, чем также занимаются герои фильма, весьма воодушевляет экзобиологов Земли.

Европа — удивительное ледяное тело

Данные, переданные аппаратурой на зондах, посещавших пространство вокруг Юпитера[55], свидетельствуют, что под покрывающей Европу ледовой коркой скрывается огромный океан жидкой соленой воды. На то, что эта вода соленая, указывает слабое магнитное поле Европы, наведенное мощным полем Юпитера. Его наличие доказывает, что под поверхностью Европы присутствует некий слой, способный проводить электрический ток, — например, океан соленой воды.

Объемная масса спутника составляет примерно 3 г/см3. Если предположить, что по составу он близок к Земле, то на глубине 600 км должно располагаться железо, на глубине 900 км — камень, на глубине 100 км — вода (жидкая или твердая). Бороздчатый, весь в трещинах лед на поверхности покрыт продольными складками, «линиями», похожими на овраги. Они свидетельствуют, возможно, о значительной «тектонической» активности во льдах, как в вечных льдах на Земле. Измерения показывают, что его поверхностный слой имеет толщину 500-3000 м. Применяя закон Архимеда[56], можно подсчитать толщину погруженной в воду части льда: она составляет 4-25 км. В фильме термический зонд, бурящий лед, достигает подледного океана на глубине 2800 м, что опять-таки может соответствовать действительности. Что касается этого океана, то, поскольку общая толщина воды на Европе равна порядка 100 км, жидкая вода находится на глубине 75–96 км. То, что Европа покрыта жидкой водой, невзирая на лютый мороз (-200 °C), указывает на наличие подводного источника тепла — вулканической деятельности.

Каково ее происхождение? Приливные силы Юпитера! Они порождены неоднородностью гравитационного поля любого тела: поле уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Поэтому диаметрально противоположные части любого спутника притягиваются планетой с разной силой и в разные стороны. У спутника эти расхождения в гравитационном притяжении приводят к подобию четвертования — растяжению по оси «планета — спутник». Такое же воздействие испытывают земные океаны, деформируемые силами лунных и солнечных приливов. То же самое происходит на Луне, где силы земных приливов приводят к многометровым деформациям поверхности (вспомним, что мы говорили о планете Миллер из фильма «Интерстеллар»), Ио, другой спутник Юпитера, имеет слегка эллиптическую орбиту. Различия юпитерианских приливных сил приподнимают его поверхность в «прилив» на несколько сотен метров! Сдвиги оси Ио под воздействием юпитерианских приливных сил приводят к трению в его недрах. Это трение разогревает породу, приводит к растрескиванию поверхности и к гигантским вулканическим извержениям, наблюдаемым на поверхности этого спутника. Могучие силы юпитерианских приливов воздействуют и на Европу, поддерживая ее внутренний нагрев, способный частично растопить поверхностный ледовый панцирь. Европа находится дальше от Юпитера, чем Ио, поэтому приливы там слабее и вызываемое ими рассеивание тепла не способно растопить лед полностью. Вода остается важным элементом для жизни, но для ее развития требуется также источник тепла.

Как быть без Солнца?

На Земле главный источник энергии — Солнце. Растения поглощают его свет и строят органические молекулы в основном из атмосферного углекислого газа (СO2) и воды (Н2O). Это называется фотосинтезом. Но также существуют и бактерии, пользующиеся энергией химических реакций. Первый пример такого хемосинтеза — окисление солей железа бактериями при посредстве кислорода из воздуха. Второй пример — окисление сероводорода из подводных вулканов бактериями, использующими растворенный в воде кислород. Получаемая энергия позволяет им производить органику из воды и растворенного углекислого газа. Эти бактерии составляют основу сложной экосистемы, открытие которой в конце 1970-х годов в океанских впадинах Атлантики положило конец парадигме, согласно которой любая пищевая цепочка должна начинаться с фотосинтеза[57].

На Европе океанское дно соприкасается с мантией, поэтому там весьма вероятен подводный вулканизм. Чтобы на океанском дне развился тот же самый окислительный процесс, недостает только кислорода. Откуда он там возьмется, если на поверхности отсутствует какая-либо жизнь, способная его производить? На Земле при бурении на глубину 5 км, где температура достигает 120 °C, ученые нашли археи — одноклеточные микроорганизмы-прокариоты (то есть лишенные ядра). Велико же было удивление ученых, когда они убедились, что эти живые организмы размножаются без света и без кислорода! Стало ясно, что источником жизни могут служить минералы, содержащие железо: археи используют энергию, возникающую при абиотическом воздействии воды на эти минералы. Так образуются молекулы водорода, взаимодействующие потом с углекислым газом двумя способами: либо с образованием воды и сложных углеродистых молекул (абиотический синтез органических веществ), либо с образованием воды, метана и энергии. Наши археи используют эту энергию для превращения углекислого газа и воды в углеродистые органические молекулы.

Почему бы не на Европе?

На Европе собраны, кажется, все условия, необходимые для появления жизни, знакомой нам на Земле: жидкая вода в контакте с породой запускает абиотический синтез органических веществ и дальше биологический хемосинтез, приводящий к зарождению одноклеточной жизни. У Сатурна есть спутник, аналогичный спутнику Юпитера, Европе, — Энцелад. Зонд «Кассини-Гюйгенс», находившийся на орбите Сатурна с 2004 по 2017 год, наблюдал на Энцеладе огромные гейзеры жидкой воды. Их анализ показал, что на этом спутнике есть органические молекулы. Раз на Энцеладе есть органический синтез, то почему бы ему не быть на Европе? Чтобы ответить на этот вопрос, надо первым делом отправиться на Европу, что, учитывая отделяющее ее от Земли расстояние, очень нелегко. В идеале следовало бы опуститься на ее поверхность (что тоже непросто!) и пробурить по меньшей мере 10 км льда, чтобы взять пробу воды из подледного океана. Даже на Земле эта последняя манипуляция весьма трудна: рекорд бурения в Антарктиде — 3,7 км: этой отметки достигли русские на границе подледного озера Восток. Анализ полученной из скважины воды показал наличие ДНК термофильных бактерий. Есть подозрение, что на дне озера существуют гидротермальные источники с археями. Почему бы им не быть на Европе?