тяжелыми.) На Айсхейме свет материнской звезды быстро поглощал бы поверхностный лед и, вероятно, тепло от этого света проникало бы в толщу этого льда самое большее на несколько метров.
Помимо света, звезда может испускать также потоки частиц в виде солнечных вспышек или «солнечного ветра», который мы наблюдаем на Солнце. Выбросы, однако, случаются нерегулярно, и, вероятнее всего, жизни на поверхности Айсхейма они приносят больше вреда, чем пользы. Однако к постоянному солнечному – вернее, звездному – ветру жизнь на поверхности этой планеты, если бы она когда‐нибудь возникла, вероятно, смогла бы адаптироваться, как это случилось с жизнью на поверхности Земли. И уж тому подавно такие явления вряд ли смогли бы повлиять на жизнь, скрытую под слоем льда.
Таким образом, с точки зрения наблюдателя, находящегося внутри ледяного слоя планеты, баланс энергии на Айсхейме довольно прост. Тепло от ядра планеты поступает к нижней поверхности ледяного щита, сквозь его толщу пробивается наверх и в конце концов уходит в космическое пространство в виде инфракрасного излучения. Одновременно с этим верхнюю поверхность слоя льда нагревает свет материнской звезды. А теперь перед нами стоит задача: понять, как в такой среде могла бы развиваться жизнь.
Зарождение жизни и первые этапы эволюции
Начнем с подводного гидротермального источника. Как мы уже говорили, из недр планеты будет поступать энергия двух видов: собственно тепло и химическая энергия. Тепло создаст вокруг гидротермального жерла пузырь жидкой воды. Такие пузыри могут быть довольно большими – в конце концов, подводные гидротермальные каналы на Земле тянутся на тысячи миль. Собственно говоря, вполне возможно, что туннель – более логичный вариант внешнего вида области вокруг айсхейсмской гидротермальной трубки, чем пузырь.
Многие ученые считают, что жизнь на Земле зародилась именно вокруг таких гидротермальных источников, и мы не видим, почему бы тот же сценарий не мог повториться на Айсхейме. Можно предположить, что здесь также первым делом образовались одноклеточные организмы. Чисто теоретически допустим, что переход к многоклеточным формам жизни также уже случился. А коль скоро появилась многоклеточная жизнь, можно взглянуть на окружающую ее среду и попытаться понять, как жизнь в этой среде могла бы развиваться.
Первое, что стоит отметить, – это тот факт, что вдоль гидротермальной трубки непременно обнаружатся участки, где необходимые для жизни питательные вещества будут поступать из недр планеты в бо́льших концентрациях, чем в любых других местах. Это значит, что вдоль трубки образуется распределение: количество питательных веществ будет расти по мере приближения к областям их высокой концентрации. Способность перемещаться по направлению к более богатым ресурсами областям дает очевидное эволюционное преимущество, и, таким образом, следует ожидать, что в процессе естественного отбора появится и закрепится именно это свойство живых организмов. Такие формы жизни стали бы конечным продуктом длинной цепочки развития, каждый шаг по которой позволял бы этим существам перемещаться к зонам, богатым питательными веществами, чуть быстрее. Требование, которое мы выдвинули в главе 4, говоря о правилах естественного отбора, было бы полностью удовлетворено: каждый шаг в цепочке событий приносил бы нашим гипотетическим организмам эволюционное преимущество.
Формы жизни, способные передвигаться самостоятельно, как рыбы в земных океанах, уже одним этим фактом становятся более приспособленными. Но способность к самостоятельному передвижению – не единственный возможный способ адаптации к зональному распределению питательных веществ. Немобильные формы жизни (вспомним устриц) могут размещать каждое следующее поколение потомства в области, более богатой ресурсами: например, выбрасывать споры предпочтительно в направлении увеличения концентрации питательных веществ. В этом случае каждая отдельная особь останется привязанной к своему месту, но область обитания популяции в целом будет с течением времени смещаться.
Какая из этих двух стратегий будет доминировать, может зависеть от того, как быстро будет изменяться расположение областей, богатых питательными веществами. Более быстрые изменения способствовали бы развитию способности к самостоятельному передвижению отдельных особей, тогда как более медленные – постепенному перемещению всей популяции. Нам кажется, что здесь вполне вероятно развитие обеих ветвей эволюции, и у нас должны появиться как «рыбы», так и «устрицы».
В гидротермальных туннелях вполне вероятно существование еще одного распределения – распределения температур. Вода в непосредственной близости от жерла будет довольно горячей. На Земле, например, температура воды в таких местах может быть выше 400 °C – кипеть ей мешает давление расположенных выше слоев океана. Одновременно с этим рядом с коркой льда температура должна опускаться ниже нуля. Таким образом, в гидротермальном туннеле на Айсхейме должны присутствовать области с различными уровнями температуры, как это происходит на Земле. Таким образом, следует ожидать, что в результате эволюции будут появляться разные виды, каждый из которых будет адаптирован к определенному температурному режиму (вспомним тигров и белых медведей).
Что же можно сказать о жизни на поверхности такой планеты? Прежде всего – что все развитие жизни «как у нас» и даже жизни «не как у нас» происходит на основе химических реакций в жидкой среде. Так как на поверхности Айсхейма нет жидкостей, мы вынуждены будем сделать вывод, что в этих условиях самостоятельная жизнь развиться не может. С другой стороны, ученые утверждают, что некоторые формы земной жизни, зародившиеся у геотермальных источников на дне океана, позже мигрировали к поверхности. Процесс подобного рода – по‐видимому, единственный способ, которым жизнь может оказаться на поверхности Айсхейма.
В том, что касается миграции жизни к поверхности планеты, между Землей и Айсхеймом мы увидим одно ключевое различие. На Земле путь от геотермальной трубки пролегает сквозь толщу воды, и все, что требуется для подобного перехода, – чтобы организм был способен выдержать резкое изменение давления с уменьшением глубины. На Айсхейме же путь наверх лежит сквозь слой твердого льда – барьер гораздо более труднопреодолимый.
Вот здесь‐то в игру и вступают особенности естественного отбора. Энергия, поступающая от материнской звезды в тонкий приповерхностный слой льда, может оказаться полезной для форм жизни, развивающихся вокруг гидротермальных каналов. Проблема в том, что для получения энергии из этого источника живые существа должны проделать ряд шагов, посредством которых они 1) выберутся на поверхность и 2) на каждом шаге будут приобретать то или иное эволюционное преимущество.
Во льду может, например, располагаться сеть микроскопических трещин, в которые может поступать горячая, богатая минералами вода из гидротермального канала, неся с собой микробов. Если такие трещины дотянулись до той области, куда попадает свет материнской звезды, то наши микробы могли бы развиться в многоклеточные фотосинтезирующие организмы так же, как это произошло на Земле. Но ключевой момент этой истории заключается вот в чем: для того, чтобы живые организмы смогли освоить всю поверхность планеты, в целом достаточно, чтобы трещины вышли на эту самую поверхность в каком‐нибудь одном месте. Если отыщется точка, где лед
