источник энергии жизни на Айсхейме – это тепло ядра самой планеты, скрытого под ледяным щитом. Этот тип источников энергии мы можем разделить на несколько подтипов в зависимости от возраста и размеров ядра нашей ледяной планеты.
Первым в этом списке будет остаточное тепло, сохранившееся со времен формирования планеты. На заре своей истории протопланета, ставшая впоследствии Айсхеймом, обращалась по своей орбите, притягивая к себе любые фрагменты вещества, оказавшиеся от нее достаточно близко. Окажись вы в это время на ее поверхности, вы бы увидели постоянно обрушивающийся на нее «дождь» из метеоритов. Энергия, которую они несли с собой, превращалась в тепло. (Как мы уже рассказывали, на Земле этого тепла оказалось достаточно, чтобы планета полностью расплавилась.) Однако как только метеоритное вещество полностью перемешалось с материалом новорожденной планеты, началось их неизбежное охлаждение. На Земле этот процесс длится до сих пор, спустя 4,5 миллиарда лет после образования нашей планеты – примерно половина тепла земных недр представляет собой энергию так и не застывшего полностью первоначального расплава.
Еще один источник тепла, скрытый в недрах планеты, – распад радиоактивных элементов. Период полураспада некоторых из них довольно долог, так что они снабжают ядро планеты энергией на протяжении достаточно длительного времени. Например, период полураспада урана-238 составляет примерно 4,5 миллиарда лет, что сопоставимо с возрастом Земли. Таким образом, в недрах Земли на настоящий момент осталось около половины исходного количества этого, как ни удивительно, весьма распространенного элемента. По оценке ученых, вторая половина тепла, излучаемого недрами Земли, возникает как раз вследствии распада таких долгоживущих радиоактивных элементов, как уран-238.
Количество радиоактивных веществ на Айсхейме будет зависеть от исходного химического состава облака межзвездной пыли, из которого эта планета сформировалась, а состав этого облака, в свой черед, – в первую очередь, от того, из остатков сверхновых каких типов это облако образовалось. Звезды, возникшие из облаков, состоявших преимущественно из первичного водорода, – так называемые звезды первого поколения – не содержали в своем составе сколько‐нибудь значительного количества радиоактивных веществ. И напротив, следует ожидать, что в системах, возникших из облаков, порожденных несколькими поколениями ядерного горения, содержание таких элементов будет гораздо выше, и таким образом, в недрах планет этих систем большая часть тепла возникает вследствие ядерного распада. Наше Солнце обычно причисляют к третьему поколению звезд – этот факт объясняет высокий уровень радиоактивности земного ядра и наличествующее на нашей планете разнообразие химических элементов.
Рассмотрев оба источника собственного тепла планеты, мы ясно поймем, что размеры ее ядра имеют в этом вопросе решающее значение, и на этот фактор мы всегда можем опереться, исследуя небесные тела Солнечной системы. Динамику тепла в ядре планеты удобно рассматривать на примере кастрюли с водой, стоящей на плите. Если зажечь конфорку, вода сначала остается в спокойном состоянии, но, если поднести руку к ее поверхности, можно почувствовать исходящее от нее тепло. Тепло передается от конфорки через воду посредством столкновения молекул – этот процесс мы называем кондукцией или теплопередачей. Однако в конце концов тепла накапливается так много, что кондукции становится недостаточно для передачи возникающего тепла, и вода начинает кипеть. Вода, нагретая раскаленным дном кастрюли, поднимается на поверхность, где выпускает свою энергию в пространство комнаты и, охлаждаясь, опускается обратно на дно. Этот процесс называется конвекцией – он начинается, когда тепла становится слишком много и одной только кондукцией с его передачей уже не справиться.
Если ядро у Айсхейма достаточно небольшое, как у Меркурия, Марса и нашей Луны, тепло недр планеты будет передаваться к ее поверхности посредством кондукции, планета будет остывать достаточно быстро, и Айсхейм довольно скоро станет неподвижным мертвым миром. Однако если ядро у Айсхейма побольше, как у Земли или Венеры, вот тут‐то и начнется самое интересное.
Собственно, наша Земля – отличный пример работы конвекции. На протяжении сотен миллионов лет скальные породы в мантии нашей планеты «кипели», поднимая расплавленную магму из недр на поверхность. Вообще, чем больше размеры ядра, тем большее количество энергии будет вынесено из него конвекцией. Однако для нас сейчас самым важным в этом процессе будет формирование каналов, посредством которых расплавленные вещества вместе с энергией тепла поступают на поверхность. Именно так возник Срединно-Атлантический хребет – подводная горная цепь, протянувшаяся от Исландии до побережий Антарктики. Этот хребет состоит из слоев магмы, которая вытекала наружу из жерл подводных вулканов, расположенных на дне океана вдоль центральной рифтовой долины хребта, и постепенно остывала. Если у Айсхейма ядро будет достаточно крупным, мы можем быть уверены, что подо льдом там также будут скрываться жерла вулканов – и это будет очень важно для описания гипотетической жизни на этой планете.
Существует два основных вида энергии, которую гидротермальные трубки будут выносить из недр на поверхность Айсхейма. Во‐первых, это уже упомянутое нами тепло. Вполне вероятно, что из недр его будет подниматься достаточно, чтобы расплавить лед и создать вокруг жерла обширные пузыри жидкой воды. В этих пузырях, вполне вероятно, будут происходить те же типы молекулярных процессов, что привели к возникновению жизни вокруг геотермальных источников на дне земных океанов.
Второй тип энергии, поступающий из недр планеты на поверхность, будет иметь химическую природу. Мы знаем, что на Земле по подводным вулканическим каналам (эти геотермальные источники называют также «черными курильщиками»), помимо магмы, проходит сложная смесь химических элементов, создающих все богатство и разнообразие глубоководного биоценоза. Окрестности подводных термальных источников на Земле изобилуют живыми организмами, от бактерий до гигантских кольчатых червей‐погонофоров и крабов. В основе метаболизма местных бактерий будет не фотосинтез, как на поверхности земли, а хемосинтез, основанный на растворенных в гидротермальных потоках соединениях метана, серы и различных минералов. В конечном счете эта энергия питает целые биоценозы.
Очевидный вторичный источник энергии на Айсхейме – излучение его материнской звезды. На Земле основная энергия, поддерживающая на ней жизнь, поступает от Солнца. Но поскольку температура поверхности Айсхейма ниже точки замерзания воды, следует полагать, что эта планета либо обращается вокруг достаточно маленькой и тусклой звезды, либо расположена от своей звезды довольно далеко. Само по себе это не является непреодолимым препятствием для развития жизни – это просто значит, что все, что собирает и потребляет энергию, должно иметь размеры куда большие, чем те, к которым мы привыкли на Земле. Чтобы собрать количество энергии, которое на Земле падает на лист площадью в один квадратный дюйм (примерно 6 квадратных сантиметров), на Плутоне потребуется «лист» размером в квадратный метр! (Это, кстати, объясняет, почему космические корабли, отправляемые во внешние области Солнечной системы, оснащаются источниками питания на основе радиоактивного плутония, а не солнечными панелями – последние были бы огромными и потому слишком
