Конечно, между Землёй и Айсхеймом существует существенное различие в том, что касается миграции жизни на поверхность. На Земле путь от горячего источника до поверхности проходит по жидкой воде, и всё, что необходимо для перехода, — способность организма справляться с изменениями давления, когда он плывёт вверх. И напротив, в Айсхейме путь наверх ведёт сквозь сплошной лёд — гораздо более внушительный барьер. Именно в этот момент мы можем увидеть, как вступают в игру свойства естественного отбора. Энергия, которой звезда заливает тонкий слой льда на поверхности, может оказаться полезной для форм жизни, которые эволюционировали вокруг горячих источников. Проблема состоит в том, что для использования этой энергии живые существа должны нащупать такой ряд шагов, которые (1) выведут их на поверхность и (2) наделят эволюционным преимуществом на каждом из этапов. Например, во льду может существовать сеть микроскопических трещин, в которые может поступать горячая, богатая минеральными веществами вода из гидротермального источника, несущая в себе микробы. Если бы эти трещины дошли до области, куда проникла энергия звезды, эти микробы могли бы эволюционировать в многоклеточные фотосинтезирующие организмы, как они сделали на Земле. Смысл этого сценария состоит в том, что разломы должны были дойти до поверхности хотя бы в одном месте, чтобы жизнь могла колонизировать всю поверхность. Если бы в одном месте слой льда был особенно тонким, то там путешествие сквозь лёд было бы значительно легче. Как только одноклеточные живые системы, первыми мигрировавшие на поверхность, эволюционировали бы в сложные фотосинтетические организмы, они, предположительно, распространились бы по поверхности, и в дальнейшем уже не контактировали бы напрямую с горячими источниками. Эти эволюционно продвинутые организмы будут зависеть от света звезды как от источника энергии. На Земле преобразование солнечного света в материалы, необходимые для жизни, — это невероятно неэффективный процесс. Например, в жаркий летний день кукурузное поле в Айове — место, где солнечный свет используется, возможно, успешнее, чем где-либо ещё на планете, — преобразует в органические молекулы лишь считанные проценты энергии, содержащейся в солнечном свете. Мы сомневаемся, что растительная жизнь на Айсхейме может оказаться столь же расточительной. Следовательно, мы предполагаем, что уловители солнечной энергии у обитающих на поверхности организмов Айсхейма — за неимением лучшего термина, давайте назовём их «листьями», — будут довольно крупными по земным меркам. Вероятно, они также были бы чёрными, потому что им пришлось бы поглощать всю энергию скудного излучения звезды. Иными словами, вместо того, чтобы выглядеть как блестящий ледяной шар, Айсхейм вполне может быть хотя бы частично покрыт тонким слоем чёрных листьев. Как мы уже отмечали, между поверхностью льда и поверхностью ядра будут существовать два потока энергии: движущееся вверх тепло изнутри, которое в итоге будет излучаться в космос, и в слое близ поверхности льда — звёздное излучение, распространяющееся вниз. Можно представить себе жизнь, колонизирующую слой льда, подобно тому, как жизнь колонизировала негостеприимные полярные регионы Земли. Нити — давайте назовём их «корнями» — могут протягиваться с поверхности вниз, чтобы поглощать любого рода энергию, которую не улавливают листья; они также могут простираться вверх от туннелей жидкости у гидротермальных источников, улавливая тепло, покидающее каменистую поверхность. В обоих случаях возможность использовать дополнительные источники энергии таит в себе очевидное эволюционное преимущество. В некоторых случаях прорастающие вниз нити могут даже объединяться со своими тянущимися вверх напарниками, создавая аналог леса бурых водорослей. Разум и технологии Развитие продвинутых форм жизни на такой планете, как Айсхейм, в лучшем случае проблематично. Мы очень мало знаем об условиях окружающей среды, которые привели к появлению на Земле развитого разума, поэтому мы не можем точно сказать, будут ли они существовать на Айсхейме, но давайте в целях обсуждения предположим, что они существуют. Другими словами, давайте предположим, что живые существа вокруг жерл Айсхейма действительно приобрели то, что мы назвали бы разумом. Как бы выглядела их технология? Во-первых, их окружение показалось бы нам очень странным. Если не считать свечения лавы, выходящей через жерло, там стояла бы кромешная тьма. Наши гипотетические организмы, вероятно, воспринимали бы окружающий мир в инфракрасном диапазоне, и у них были бы улучшенные тактильные органы, чтобы ощущать движение воды вокруг себя. Конечно, они существовали бы в жидкой среде, но их мир был бы заключён в купол из твёрдого льда. Размеры купола — границы их вселенной — будут зависеть от количества тепла, поступающего из их гидротермального источника. Чем больше будет тепла, тем больше льда будет растоплено и тем большее пространство будет доступно для жизни. Если бы поступление тепла из недр планеты стало достаточно сильным, «туннели» талой воды увеличились бы до такой степени, что слились бы, образовав вокруг ядра толстый слой жидкой воды, который оставался бы покрытым водяным льдом сверху. Это будет мир подповерхностного океана, который мы обсудим в следующей главе. Эта возможность иллюстрирует тот факт, что границы между различными видами водных миров выражены не так резко, как мы отмечали выше. В жизни этого гипотетического мира доминирующим явлением будет температурный градиент между гидротермальным источником и ледяной стеной или потолком, поэтому, вероятно, можно предположить, что первой наукой, разработанной на Айсхейме, будет термодинамика. Первые машины планеты, вероятно, использовали бы этот градиент для производства энергии, подобно тому, как люди использовали энергию ветра, строя ветряные мельницы. Переброска тепла также представляла бы особую важность в технологии айсхеймеров. Она, по всей вероятности, сыграла бы в их технологии роль, аналогичную той, которую играла переброска воды в ирригационных системах в ранних культурах у людей. Поскольку у наших гипотетических организмов на Айсхейме не было бы огня, тепло, перемещаемое из области гидротермального источника, должно было бы удовлетворять их потребности — например, обогревать какие-то укрытия, которые им требовались для поддержания цивилизации вблизи поверхности льда. Что касается материалов и инструментов, то айсхеймеры оказались бы практически в той же ситуации, в какой когда-то находились наши собственные предки на Земле. Предположительно, по полу их туннеля были бы разбросаны камни, подходящие для изготовления примитивных орудий труда, и вблизи горячих источников были бы отложения различных минералов, которые можно добывать. Без огня металлургия была бы совершенно иной, хотя мы подозреваем, что инженеры Айсхейма смогли бы изготавливать инструменты из расплавленной смеси камня и металла, поступающей из жерл подводных вулканов. Они могли бы, например, разливать материал из жерла по формам. По сути, жерла подводных вулканов будут бесплатно обеспечивать процессы нагрева и расплавления, необходимые для металлургии на Земле. Мы даже можем представить себе, что айсхеймерская металлургия достигнет такого уровня точности, что ведение записей и хранение информации будут происходить при помощи подходящих для этого металлических изделий. Мы предполагаем, что устройством, которое символизировало бы технологию Айсхейма, стала бы труба — подобно тому, как колесо символизирует нашу собственную технологию. Если бы для какой-либо работы потребовалось тепло, его можно было бы просто подать в соответствующее место по трубе, начинающейся у гидротермального источника. Если, например, требуется больше жилых площадей, для их создания можно было бы распылять горячую воду из гидротермального источника на ледяную стену. Вместо того, чтобы дробить материал, как мы делаем на Земле, когда хотим построить туннель, инженеры Айсхейма могли бы просто удалить его при помощи горячей воды. Общение и язык А как айсхеймеры общались бы друг с другом? В океанах Земли киты и дельфины используют звуковые волны по аналогии с человеческим языком. Поэтому представляется разумным ожидать, что эволюция жизни в туннелях жидкости вокруг горячих источников на Айсхейме может привести к аналогичному использованию звука для связи и, возможно, в качестве гидролокатора для навигации. Нам также известно, что некоторые виды угрей взаимодействуют с окружающей средой с помощью электричества, поэтому электромагнитные сигналы могут представлять собой ещё один способ общения. На ранних этапах эволюции жизни на Айсхейме организмы, которые могли бы лучше всех обнаруживать небольшие изменения в тепловых выбросах, производимые хищниками, обладали бы преимуществом в выживании. Если помнить о преобладании тепловой энергии в области вблизи горячего источника, обнаружение и модуляция рисунка тепловых колебаний могут также служить средствами связи и навигации. Это будет происходить параллельно с развитием глаз, которые собирают видимый свет на Земле. Мир, каким его видят жители Айсхейма, представлял бы собой богатую смесь тепловых колебаний. Это может даже послужить толчком к появлению науки на их планете. Наука В большинстве ранних цивилизаций на Земле сформировалось тонкое понимание движения Солнца, Луны и планет на звёздном ночном небе. Такие наблюдения преследовали главным образом практические цели, и изначально использовались для определения сезонных сроков посева и сбора урожая сельскохозяйственных культур и, возможно, для отслеживания миграций животных, добывавшихся для получения пищи и одежды. Позже они понадобились нашим самым первым путешественникам для мореплавания. Исследование движения планет относительно фоновых, «неподвижных» звёзд привело к разработке первых космологий в греческой и других культурах. Ответ на вопрос о месте Земли в огромной вселенной, окружающей нас, неизменно оставался основным в философии практически всех культур. Самым ранним разумным видам на Айсхейме ночное небо было бы недоступно, но мы можем задать себе вопрос: что они «увидели» бы, если бы взглянули вверх? Конечно, они увидели бы ледяной потолок, но если бы их «глаза» были тонко настроены на небольшие колебания теплового излучения, то они действительно смогли бы увидеть доказательства того, что за этим потолком существует вселенная. Если на их планете существуют сезонные изменения, как на Земле, то изменение местоположения солнца в небе над Айсхеймом вызовет тепловые волны, которые по-разному распространяются вниз сквозь лёд. Возможно, айсхеймеры смогли бы обнаружить эти тепловые волны. Они могли бы даже попытаться понять закономерность движения источника тепла по их ледяному «небу». Если на их планете есть ещё и источники тепла от крупных близлежащих планет и лун, то картина этих движений может быть довольно сложной, что может привести к развитию сложной космологии. Исследователи Айсхейма Вы можете представить себе бесстрашных исследователей, покидающих свой родной горячий источник и отправляющихся в путь сквозь льды, подобно тому, как европейские моряки отправлялись в плавание по океанам в эпоху географических открытий. Разработать технологию, необходимую для такого путешествия, — термоизолированную трубу — было бы не так уж сложно. И точно так же, как европейские моряки обнаружили Новый Свет, исследователи Айсхейма открывали бы новые горячие источники, новые места, где их вид жизни мог бы процветать. Они могли бы даже использовать тепловые знаки в своем ледяном «небе» в качестве вспомогательных средств навигации. В конце концов, может появиться опоясывающая весь мир система туннелей, соединяющих горячие источники планеты, подобно авиационным маршрутам, соединяющим разные места на поверхности Земли. Если жители Айсхейма обладают склонностью к науке, можно даже представить себе экспедицию, предназначенную для того, чтобы двигаться вверх сквозь лёд, а не по скалистой поверхности, как это делали люди в нашу эпоху первых исследований Земли. Айсхеймерам было бы несложно направить свои трубы в новом направлении вверх, а не вбок, — если бы им стало интересно узнать о закономерностях и источниках тепловых колебаний в их «небе». Тогда они с изумлением обнаружили бы, что в их мире есть «самый верх»! Любопытство может завести их ещё дальше. Они могли бы открыть для себя космическое пространство и задаться вопросом о том, что их ждёт на этих просторах. Возможно, они будут совершенствовать космоплавание и получат возможность ответить на собственную версию вопроса «Есть здесь кто-нибудь ещё?» Майк и Джим Джим: Я вижу, что некоторые ребята из университета Седьмого Источника предлагают проложить тоннель, ведущий вверх. Майк: Ты имеешь в виду, удаляясь от горячего источника? Зачем им это нужно? Дж.: Они утверждают, что те небольшие изменения в тепловых сигналах, которые мы недавно обнаружили, исходят от источника за поверхностью льда. М.: Ты имеешь в виду, что они думают, будто бы у льда есть поверхность? Дж.: Они так говорят. М.: Это же полная чушь! Поверх льда не может быть воды — любая поверхность наверху оказалась бы слишком далеко от горячих источников, чтобы что-нибудь могло растаять. Как же можно получить воду без горячего источника? Дж.: И все знают, что без горячего источника жизни просто не может быть. М.: А горячего источника не будет без скалистой поверхности. Дж.: Да уж, вся эта затея — бред какой-то. 7 НОВАЯ ЕВРОПА: ОКЕАН ПОДО ЛЬДОМ Вы сидите в подводной лодке, плывущей прямо над самым дном океана. Вдали виднеется подводный горный хребет. Под вами — гидротермальный источник срединно-океанического хребта, из которого в воду исторгается нечто напоминающее чёрный дым. Вокруг горячего источника колышется густой лес растениеподобных организмов, питающихся богатой химической смесью, извергаемой из недр планеты. Левее вы замечаете косяк рыб, которые используют для плавания растворённые в воде газы, накапливая их в плавательном пузыре. Вы приглядываетесь к горячему источнику внимательнее: похоже, рядом с ним есть здания, а над ними плавает что-то вроде воздушных шаров. Но какими бы удивительными ни были эти вещи, вас больше всего интересует нечто иное. Вы ведёте свою подводную лодку вверх, сквозь толщу воды, пока её нос внезапно не врезается в сплошной слой льда. Вы добрались до предела этого мира. * * * Когда мы только начали исследовать внешние пределы солнечной системы, одним из величайших сюрпризов стала Европа, спутник Юпитера. Космический аппарат «Галилео», запущенный в 1989 году и достигший Юпитера в 1995-м, сделал удивительное открытие, связанное с этим небесным телом. На основании измерений, которые мы сейчас подробно опишем, команда «Галилео» пришла к выводу, что под ледяной поверхностью Европы находится подлёдный океан жидкой воды. На самом деле оказывается, что на этой крошечной Луне жидкой воды больше, чем во всех океанах Земли. В отличие от планеты Айсхейм, которую мы обсуждали в предыдущей главе, и где были лишь пузыри жидкой воды вокруг горячих источников, а остальная поверхность была покрыта толстым слоем льда, Европа обладает большим океаном под сравнительно тонким слоем льда. Трудно переоценить то влияние, которое это открытие оказало на научный мир. Ранее предполагалось, что значительное количество жидкой воды в нашей солнечной системе находится исключительно в океанах Земли. Вообще, в 1980-е годы один из авторов этой книги (Дж. Т.) назвал нехватку воды главным препятствием для экспансии человеческой расы в космос. Конечно, Европа с температурой поверхности -370°F (-223°C) была последним местом, где кто-либо ожидал бы найти жидкую воду. Однако это именно то, что обнаружил «Галилео». Взгляд на поверхность Европы намекает нам на то, что именно в этой луне есть нечто особенное. Прежде всего, на ней очень мало кратеров. Поскольку за время своего существования Европа должна была подвергнуться ударам множества небесных тел, отсутствие кратеров подразумевает наличие механизма их стирания или скрытия. Детали этого механизма мы обсудим позже, а пока просто отметим, что нынешней поверхности Европы менее 50 миллионов лет — лишь мгновение ока по астрономическому времени. Кроме того, на ледяной поверхности есть большое количество трещин, которые, по-видимому, заполнены пока ещё неопознанным чёрным веществом, которое, очевидно, поступает изнутри. Трещины свидетельствуют о том, что в прошлом лёд на поверхности раскалывался и смещался. Первые свидетельства существования подповерхностного океана жидкой воды были получены в результате магнитных измерений, проведенных космическим аппаратом «Галилео», когда он пролетал мимо Европы. Они показали наличие магнитного поля, и лучший способ объяснить этот факт — предположить, что на Европе есть глобальный океан солёной воды под тонкой ледяной поверхностью. Космический телескоп «Хаббл» убедительно подтвердил этот вывод в 2016 году, когда обнаружил столбы водяного пара, выбрасываемые с поверхности на высоту до 120 миль (200 км). В совокупности эти результаты показывают, что Европа обладает глобальным подповерхностным океаном жидкой воды глубиной от 50 до 120 миль (от 80 до 200 км) под слоем льда толщиной в среднем несколько миль. Толщина льда сильно варьирует в разных местах поверхности Европы и в некоторых районах может составлять всего лишь около мили (0,6 км) или около того. Первый вопрос, который приходит на ум, как только мы признаём существование подповерхностного океана на Европе, состоит в том, откуда берется энергия, необходимая для поддержания воды в жидком состоянии. В отличие от Айсхейма, Европа слишком мала, чтобы выделять значительное тепло либо в процессе охлаждения, либо благодаря радиоактивности. Мы ожидаем, что она будет геологически мертва, как Луна у Земли. Однако существует ещё один источник энергии, действующий в системе Юпитера, и он обусловлен гравитационным воздействием, которое оказывают на Европу Юпитер и другие его спутники. Европа завершает оборот по орбите примерно за 85 часов, и за это время расстояние между ней и Юпитером и тремя другими крупными спутниками планеты (Ио, Ганимед и Каллисто) меняется. Следовательно, сила и направленность гравитационного воздействия, которое испытывает Европа, также меняются. В результате она постоянно изгибается, скручивается и деформируется — а при этом, как мы знаем, выделяется тепло. (Вы можете убедиться в этом, если быстро посгибаете металлическую полосу туда-сюда, а затем потрогаете пальцами место изгиба.) Этот процесс, известный как приливный разогрев, способен поддерживать подповерхностный океан Европы в жидком состоянии в течение многих миллиардов лет. (Название дано в связи с тем фактом, что изменяющееся гравитационное поле создаёт приливы и отливы на небесных телах.) Как только было подтверждено существование подлёдного океана на Европе, аналогичные подповерхностные океаны были обнаружены на Ганимеде и Каллисто, а также на спутниках Сатурна Титане и Энцеладе. Космический аппарат «Кассини», находившийся на орбите Сатурна, смог пролететь через гейзер, извергающийся на поверхности Энцелада. Подповерхностные океаны во внешней области Солнечной системы быстро стали главными кандидатами на звание мест, где могла развиться внеземная жизнь. Это, кстати, объясняет, почему в 2003 году космический аппарат «Галилео» столкнулся с Юпитером, а космический аппарат «Кассини» в 2017 году врезался в Сатурн. Они оба были уничтожены, чтобы исключить (минимальную) возможность того, что они могут упасть на одну из этих лун и тем самым загрязнить её земными микробами. Прежде чем покинуть нашу Солнечную систему, мы должны отметить, что наблюдения с космического аппарата «Новые горизонты» показывают, что на Плутоне также есть подповерхностный океан жидкой воды, а на его луне Хароне подповерхностный океан существовал в далёком прошлом. Поскольку на Плутоне возможность приливного разогрева отсутствует, источник тепла, необходимого для поддержания существования его океана, в настоящее время остается загадкой.