Чтение онлайн

Лёд, с которым мы знакомы — тот, который образуется на поверхности тротуара, когда мы пишем эти строки холодным январским днём, — называется лёд Ih («лёд один-аш»). Во льду этого типа молекулы воды расположены в гексагональном порядке («h» означает «гексагональный»). В нашей земной среде нет ничего, что могло бы создать достаточное давление для преобразования льда Ih в любую из иных форм льда, хотя при очень низких температурах (ниже -368° F или -222° C) образуется структура, называемая льдом XI, где шестиугольники выстраиваются более упорядоченно, чем во льду Ih.

Ситуация несколько усложняется, когда дело доходит до того давления, которое мы ожидаем обнаружить на дне океана Нептунии. Если его глубина достигает 100 миль, то давление там будет составлять около 16 000 атмосфер. Давление такой величины способно превратить жидкую воду в лёд VI при нормальной температуре воды. Молекулы льда VI обладают так называемым тетрагональным расположением. (Представьте, что вы взяли куб и растянули его так, чтобы его бока стали прямоугольниками, а не квадратами.) Таким образом, из-за давления воды над скалистой мантией Нептунии должен находиться слой льда VI, а над ним — жидкий океан. Это означает, что глубоководные местообитания Нептунии будут напоминать таковые на Айсхейме — горячие источники создают полости и тоннели жидкой воды, в которых под слоем льда могла бы развиваться жизнь.

Это пояснение иллюстрирует важный момент, связанный с водой. Неважно, насколько высока температура — жидкую воду всегда можно превратить в одну из фаз льда, увеличив давление. Именно этот факт сделает поверхность мантии у водных миров таким интересным местом. Например, мы исходили из предположения, что тепло, выносимое на поверхность камня гидротермальными источниками, способно растопить слои лежащего над ними льда. Однако дело в том, что если бы давление на дне океана Нептунии было чуть выше — если бы твёрдое ядро планеты было значительно больше Земли или океан был значительно глубже наших предполагаемых 100 миль — это предположение уже было бы неверным. Это происходит потому, что при таком давлении мы бы начали получать лёд X. Лёд X — это кристалл кубической формы, который существует только при чрезвычайно высоких давлениях — давлениях, которых нет в земной среде, но которые легко можно найти на экзопланетах. С нашей точки зрения, ключевым фактом в отношении льда X является то, что его нельзя растопить, повысив его температуру. Как только давление спрессовало молекулы воды в лёд X, тепло, связанное с восходящим током магмы, просто не сможет их расшатать.

Водный мир со слоем льда X прямо над его мантией был бы странным местом. Магма, выходящая на каменистую поверхность, обнаружит, что её продвижение вверх перекрыто слоем льда, который не растает. Это переросло бы в битву между силой восходящего тока магмы и структурной целостностью ледяного покрова. Результат будет зависеть от особенностей ситуации — например, важное значение будет иметь толщина ледяного покрова.

Относительно тонкий слой льда X может непрерывно вспучиваться и трескаться, подобно тому, как внешний слой твёрдой Земли распадается на тектонические плиты из-за того, что мантийная конвекция выносит магму на поверхность. Поэтому пограничный слой, который образует лёд X, будет аналогичен земной коре. Но хотя мы ожидали бы увидеть непрерывное образование трещин в покрове изо льда X, если бы он оказался достаточно толстым, конвективное тепло накапливалось бы до тех пор, пока магма не вырвалась бы наружу в результате события, напоминающего взрыв. Это ситуация, которая, как мы полагаем, наблюдается на Венере, кора которой настолько тонкая, что тепло накапливается под ней до тех пор, пока не вызовет «взрывной выброс» глобального масштаба. В этом случае вся поверхностная кора планеты распадается на куски, которые затем погружаются в магму под ней — это сценарий, который, как полагают, реализуется на Венере каждые 500 миллионов лет или около того.

Сможет ли жизнь сформироваться на такой поверхности, зависит от того, насколько долго мог сохраняться стабильный пограничный слой льда X, прежде чем его разрушил жар под ним. Если бы он мог просуществовать сотни миллионов лет, то, возможно, там могла бы возникнуть сложная химия. Но если бы распад произошел быстро, то эта территория, вероятно, была бы слишком неспокойным местом для развития жизни. Таким образом, существует ряд ограничений на размер ядра Нептунии и глубину её океана, за рамками которых развитие жизни было бы невозможно из-за свойств льда X. За этими рамками жизнь возникла бы только на поверхности океана планеты. Давайте назовём это «пределом льда X».

Разум и технологии

Нептуния — это первый мир из рассмотренных нами, где может сложиться ситуация развития жизни в одной из двух областей, или же сразу в обеих: на поверхности океана и на океанском дне. Давайте рассмотрим возможное развитие технологий для каждой из этих двух ситуаций по отдельности.

Выбор таков: либо давление на дне океана достаточно велико, чтобы образовался слой льда VI, либо до самой поверхности тянется слой жидкой воды. Если бы существовал слой льда, то мы бы столкнулись с ситуацией, аналогичной той, которую обсуждали в главе 6, когда говорили о мире, который мы назвали Айсхейм. Как вы помните, устройство, которое символизирует тамошнюю технологию, — это труба: устройство, способное перемещать тепло из горячего источника срединно-океанического хребта в другие места. Единственная разница заключалась бы в том, что, если бы нептунианцы двинулись вверх, к верхней границе слоя льда VI, они столкнулись бы с «атмосферой» жидкой воды, а не газа. Они не увидели бы и звёзд, если бы не начали работать над возможностью перемещения к поверхности океана, и это потребовало бы технологий совершенно нового типа. Не исключено, что это может случиться — в конце концов, путешествие нептунианцев к поверхности океана было бы для них не более странным, чем для нас — полёт на Марс.

Когда мы рассматриваем развитие разума и технологий на поверхности океана Нептунии, изучение жизни в океанах Земли может оказаться поучительным. Некоторые животные из наших океанов, которых обычно считают интеллектуально развитыми — например, дельфины и киты, — возникли не в океанской среде. Летопись окаменелостей описывает эволюцию этих существ от наземных обитателей до их нынешнего облика на протяжении десятков миллионов лет. Действительно, у современных китов всё ещё остались маленькие косточки, являющиеся наследием ног, которыми когда-то пользовались их предки. Таким образом, хотя киты и дельфины могут жить в глубоком океане вдали от суши, они не могли появиться в процессе эволюции в мире без суши вроде Нептунии. Иные формы жизни в океанах Земли, такие как осьминоги и омары, обычно считаются обладателями определённого уровня интеллекта[7]. Подобные существа обитают на дне океана в мелководных морях — как правило, на континентальных шельфах. Поскольку на Нептунии эти среды обитания не существуют по определению, мы подозреваем, что разум земного типа не мог бы появиться на поверхности водного мира.

Существует ещё одно препятствие для развития технологий на поверхности, и это нехватка материалов, из которых можно изготовить инструменты — ситуация, которую мы обсуждали в главе 3. В распоряжении многоклеточных форм жизни на поверхности океана Нептунии не было бы твёрдых материалов вроде камней, которые наши предки использовали на заре своего технологического прогресса. Фактически, единственными твёрдыми телами, которые мы можем представить на поверхности океана, были бы куски льда или, возможно, полярные ледяные шапки. В любом случае, мы утверждаем, что классический водный мир с глубокими океанами и без ледяных шапок на полюсах вряд ли породит технологическую цивилизацию на своей поверхности.

Дело даже не в том, что в нептунийском океане не могло быть металлов. Мы знаем, что в океанах на Земле содержатся все встречающиеся в природе элементы периодической таблицы. Проблема в том, что большая часть материалов в наших океанах попадает туда в результате эрозии континентов, которых на Нептунии не существует. Следовательно, нептунианцам пришлось бы зависеть от таких событий, как подводные извержения вулканов и удары астероидов, которые наполнят их океан металлами и другими тяжёлыми элементами.

Нептунианцы, которые могли бы извлекать эти элементы с помощью какого-либо крупномасштабного процесса фильтрации, возможно, с помощью чрезвычайно больших ртов или жабр, могли бы собрать достаточное их количество для образования твёрдых частей тела (вспомните рыб, покрытых пластинами брони), которые, в свою очередь, могут служить источником материала для изготовления инструментов. Известно, что в водоёмах на Земле можно отыскать виды бактерий, которые используют извлечённые из воды металлы именно так. Обладающие магнитотаксисом бактерии используют оксид железа, проникающий сквозь их клеточные стенки, для образования крошечных цепочек железных магнитов. Эти цепочки позволяют бактериям ориентироваться в верхних слоях своих водоёмов, чтобы двигаться вверх или вниз, в зависимости от того, нужны ли им солнечный свет или питательные вещества, соответственно. Если эволюция смогла сделать это на Земле, то нет причин исключать такую возможность и на Нептунии. Дальнейшая эволюция подобных организмов на Нептунии может привести к появлению кремнезёмных или металлических компонентов в их клеточных стенках или других клеточных структурах, которые в конечном итоге могут стать необходимыми частями тел многоклеточных организмов.

Однако нам это кажется некоторой натяжкой, и хотя жизнь может развиваться как на поверхности океана Нептунии, так и на его дне, мы считаем наиболее вероятным, что технологии будут развиваться только в последнем из этих мест. В предыдущих двух главах этот процесс обсуждается для Айсхейма и Новой Европы. Как только на Нептунии разовьётся технологическая цивилизация, колонизация ею поверхности океана станет очевидным преимуществом, поскольку излучение звезды планеты превратится ещё в один источник энергии. Мы представляем себе процесс колонизации как некий аналог освоения людьми околоземного пространства. Иными словами, независимо от того, контактирует ли дно океана с жидкой водой или со льдом VI, технологическая цивилизация, развившаяся на глубине, по всей вероятности, рано или поздно вышла бы на поверхность.