пирог (с поправкой на шарообразность): в самой середине ее расположено сферическое ядро, состоящее из тяжелых элементов – железа и никеля. Слой вокруг ядра сложен из более легких материалов, в целом похожих на те горные породы, из которых состоят мантия и кора Земли. Поверх этого слоя – слой воды, а над ним газовая атмосфера.
У такого «слоеного пирога» может быть множество вариантов. Если водяной слой замерз полностью, до самой коры, мы получим ледяной мир, вроде Айсхейма. Если замерзла только самая поверхность воды, а под ней расположился жидкий океан, возникнет мир, который мы подробно опишем в главе 7 под именем Новой Европы. Если вся поверхность планеты покрыта водой, без малейших признаков суши – это будет полностью водный мир, наподобие Нептунии, о которой речь пойдет в главе 8. И наконец, если там удастся обнаружить и сушу, и океаны, просуществовавшие миллиарды лет, перед нами планета земного типа (глава 9), более или менее такая же, как наша Земля.
Важно понимать – и мы часто будем вспоминать об этом, – что границы между этими типами планет в изрядной степени размыты. Если бы океаны Земли замерзли, она из планеты земного типа превратилась бы в мир наподобие Новой Европы, а промерзни они до самого дна – и Земля станет Айсхеймом.
Озвучив все необходимые предупреждения, перейдем наконец к изучению нашего первого из водных миров – наиболее просто устроенного. Это мир, в котором внешний водяной слой промерз до самой земной коры. Мы назвали его Айсхеймом потому, что его морозные просторы вызывают в памяти истории о жизни норманнов и викингов на нашей родной планете. Это название (суффикс «-хейм» означает «дом») также само по себе намекает на то, что подобная планета вполне способна быть домом для развитой жизни.
Существует ли такой мир на самом деле? Как мы уже обсудили в главе 1, где‐то в пределах Млечного Пути чисто статистически может и должен существовать примерно любой мир, какой вообще можно себе представить, – если только его существование не противоречит законам физики. Наш гипотетический Айсхейм этим законам совершенно не противоречит. Собственно говоря, может выясниться, что планеты наподобие Айсхейма в нашей Галактике распространены довольно широко.
Понять это становится гораздо проще, если вспомнить, как образовались планеты в Солнечной системе. Они появлялись в процессе накопления вещества внутри сплющенного, похожего на блин газового облака, вращавшегося вокруг свежеобразовавшегося Солнца. Во внутренней части Солнечной системы планеты образовывались из самых разных материалов, от тяжелых металлов, таких как никель и железо, до легчайших газов: водорода и водяного пара. В процессе формирования каждой из этих планет попадающее на ее поверхность в ходе метеоритных бомбардировок вещество выделяло тепло, которого было так много, что вещество самой планеты плавилось и превращалось в горячую плотную магму. Наиболее тяжелые вещества, металлы, опускались к центру планеты, а более легкие, из которых потом образовались горные породы, поднимались наверх.
Когда рост такой планеты заканчивался, она начинала остывать. У планеты, которая формировалась по типу Земли, ядро (или, по крайней мере, какие‐то его части) способно оставаться жидким много миллиардов лет – если размеры этой планеты сопоставимы с земными. Если эта планета поменьше, вроде Марса, она может остыть и затвердеть быстрее. В Солнечной системе к настоящему моменту жидкое ядро сохранилось только у Земли и Венеры; ядра остальных планет давно остыли и полностью затвердели. Таким образом, мы предполагаем, что планеты земного типа имеют ядро из тяжелых металлов – твердое, частично или полностью жидкое. Здесь нужно заметить, что именно движением вещества жидкого ядра обусловлено существование магнитного поля Земли, а отсутствием жидкого ядра у Марса – отсутствие магнитного поля у этой планеты.
Итак, как мы помним, в нашей Галактике вода встречается повсеместно. Доля планет, на которых вода составляет по меньшей мере несколько процентов от общей массы, может доходить до пяти сотых от общего числа всех обнаруженных на сегодняшний день экзопланет. (Отметим, что если в Галактике действительно примерно 30 триллионов планет, как мы подсчитали в главе 1, то планет упомянутого типа должно существовать больше триллиона.) И любой из таких миров, если он расположен достаточно далеко от своей материнской звезды, рано или поздно остынет до того состояния, при котором слой воды на нем превратится в лед.
Нам уже известно несколько экзопланет, которые могут оказаться очень похожими на наш воображаемый Айсхейм. Наиболее яркий пример – одновременно самая далекая из открытых на сегодняшний день экзопланет OGLE 2005-BLG-390Lb (аббревиатура означает, что планета была открыта в ходе эксперимента по наблюдению оптического гравитационного линзирования OGLE – Optical Gravitational Lensing Experiment). Планета эта находится в созвездии Скорпиона на расстоянии около 21 500 световых лет от Земли. По массе она превосходит Землю примерно в 5,5 раз, а температура ее поверхности −218 °C. Первооткрыватели назвали ее Хот – она напомнила им ледяной мир из «Звездных войн».
Итак, запомним, что планеты с металлическим ядром и каменной мантией в оболочке из воды в том или ином состоянии могут встречаться достаточно часто. И, возвращаясь к Айсхейму, мы начнем изучать ключевые особенности жизни, которая могла бы на подобной планете возникнуть.
Энергия
Для зарождения и существования жизни прежде всего необходима энергия. Попробуем же посмотреть на потенциальные источники энергии, которые мы можем обнаружить на поверхности и в недрах любой планеты. Конечно, первой в голову нам придет энергия их материнской звезды. Благодаря этому типу энергии существует большая часть биосферы Земли. Помня об ужасном холоде, царящем на поверхности Айсхейма, вы могли бы решить, что эта планета расположена достаточно далеко от своей звезды. Но это совершенно не обязательно. Например, если бы не наличие в атмосфере Земли диоксида углерода и других парниковых газов, то средняя температура на ее поверхности составила бы около −18 °C, и земная поверхность, включая океаны, замерзла бы несмотря на то, что Земля находится относительно близко от Солнца. Как мы уже говорили в главе 3, в геологическом прошлом нашей планеты уже была пара периодов, на протяжении которых она превращалась в огромный «снежок». Эти периоды завершались, когда благодаря вулканической активности в атмосфере снова появлялся углекислый газ – это приводило к сильному парниковому эффекту, и всемирный ледниковый щит таял.
Такие периоды оледенения, однако, никогда не затягивались настолько, чтобы океаны промерзли насквозь, до самого дна, и таким образом наша планета никогда не превращалась в ледяной мир, подобный Айсхейму. В периоды бытия «планетой‐снежком» на Земле сохранялся океан, скрытый под коркой льда, вроде того, который сейчас существует на спутнике Юпитера, Европе. Но о таких мирах мы поговорим в следующей главе.
Следующий (и, как нам кажется, более важный)
