Эрик Асфог - Когда у Земли было две Луны. Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба

Из доступных нам данных об экзопланетах мы знаем о существовании во Вселенной суперземель с открытыми океанами глубиной в десятки километров, площадь которых в пять-десять раз превышает площадь Земли. Можно только вообразить себе их течения, штормы и цунами, возникающие в результате суперземлетрясений. Могут ли горы и вулканы подняться со дна такого водного мира, чтобы стать островами и континентами? Думаю, нет. Горы могут подниматься только до тех пор, пока они не осядут под собственным весом, и это правило действует как на суше, так и в воде, особенно на массивной планете с большой силой тяжести. Более серьезную сложность представляет то, что при высоком давлении вода переходит в твердое состояние под названием лед VI. Океаны Земли недостаточно глубоки, чтобы в них образовывался лед VI, но океаны Ганимеда простираются на глубину в сотни километров и вполне могут затвердеть [171]. Суперземля с океанами глубиной более 30–40 км будет (если экстраполировать лабораторные данные) иметь морское дно, состоящее изо льда VI, пробитого вулканическими извержениями.

Вода не полностью прозрачна для света, поэтому первичная биосфера солнечного водного мира, если она вообще возникает, будет сосредоточена в верхних 10 м, изобилующих планктоном или колонизированных гигантскими микробными матами. На дне такого океана, над корой изо льда VI, жизнь может теплиться в полной темноте вокруг обширных вулканических регионов, питаясь тем, что поступает из гидротермальных источников (черных курильщиков), или разлагающимися организмами, опускающимися на дно с поверхности и формирующими при высоком давлении некий специфический илистый слой. Все это, конечно, лишь предположения, но мы живем в мире, полном вопросов «кто знает?». Уже обнаруженные нами водные миры находятся достаточно близко к своим звездам, скорее всего, окутаны паром и, таким образом, менее интересны с точки зрения наличия жизни. Но более далекие от звезд планеты обнаружить труднее, так что «водные миры Златовласки» вероятно существуют и, возможно, уже открыты. Наконец, находящиеся еще дальше водные миры представляют собой миры ледяные, однако, если они имеют размер суперземель, их криосфера будет геологически активной благодаря значительному количеству внутреннего тепла, которому нужно вырваться наружу: на охлаждение настолько массивной планеты потребуются миллиарды лет [172]. Попробуйте только вообразить себе геологию такого небесного тела!

Вода на землеподобных планетах содержит минералы, растворенные в ней при взаимодействии с силикатной корой и мантией. Добавьте к воде магний, серу, натрий, хлор и аммиак – все это компоненты солей, – и получится рассол плотнее чистой воды, который остается жидким при температурах, когда чистая вода замерзает. Когда океан такого рассола начинает покрываться льдом, первые кристаллы состоят из пресной воды. Именно они всплывают на поверхность, образуя ледяной шельф. Такое положение дел – устойчивый к замерзанию рассол, покрытый термоизолирующим ледяным панцирем, – рецепт долговременного выживания водяных океанов по всей Галактике.

По мере того как ледяной панцирь утолщается, оставшаяся вода становится все солонее, превращаясь в странную смесь, которая не замерзает при температуре –30 ℃ и даже –60 ℃, но становится вязкой, как лава. Именно удивительные и неожиданные свойства льдов и рассолов делают Плутон настолько криофантастическим миром. Одно из самых необычайных геологических явлений в Солнечной системе – это криовулканизм, который запускается, когда в соленом водоносном слое или океане замерзает последняя жидкость. Расширение затвердевающего льда заставляет остатки рассола вырываться наружу под давлением, словно зубная паста через дырочку в тюбике. Это выглядит как извержение, поток или выдавливание вязкой пробки и может вызывать глобальное расширение и региональное растрескивание ледяной коры, признаки чего мы наблюдаем в верхних 100 км объема Ганимеда.

Следующей экспедицией к ледяным спутникам Юпитера станет полет запущенного NASA межпланетного зонда «Европа Клиппер», старт которого запланирован на 2020-е гг. Аппарат совершит многократные облеты Европы, а его радар сконструирован так, чтобы засечь океан под ледяным панцирем. В рамках экспедиции Европейского космического агентства (ESA) JUICE [173]на 2030 г. запланированы облеты галилеевых спутников, а закончиться она должна восьмимесячным орбитальным полетом вокруг Ганимеда. Радар аппарата будет способен заглянуть на десятки километров вглубь и, возможно, обнаружит подземные озера, которые могут оказаться схожими по масштабу с цепочками гигантских озер вокруг станции «Восток» в Антарктиде. Но для того, чтобы действительно понять внутреннее строение ледяных спутников, потребуется нечто большее, чем дистанционные наблюдения. Для этого нужен целый ряд распределенных по поверхности спускаемых аппаратов, каждый из которых собирает сейсмические данные, которые можно свести воедино в трехмерную картину. Это дело далекого будущего. Поверхность Ганимеда опасно радиоактивна, а ее кристаллические поля полны трещин, ям и ледяных игл – всего того, из-за чего ответственные за посадку инженеры просыпаются в холодном поту. Сейчас мы можем исследовать подповерхностные океаны только мысленно. Любые наши представления о них основаны на лабораторных экспериментах и опыте изучения разнообразных экстремальных глубоководных и водоносных сред на Земле: озера Восток, Марианской впадины и затопленных пещер мексиканского штата Кинтана-Роо.

Планеты с поверхностями принадлежат к особой категории. На них мы можем совершить посадку, остановившись на прочном слое льда или камня или же на водах океана. Титан – это одна из самых благодатных для приземления планет, так как у него есть массивная атмосфера, куда можно погрузиться, как это делают астронавты, возвращаясь в земную атмосферу, но только гораздо медленнее. Когда-нибудь Титан станет отличным местом для полетов благодаря своей плотной, стабильной атмосфере и низкой силе тяжести.

Что произойдет с вами во время свободного падения на газовый гигант, скажем на Юпитер или Сатурн? Во-первых, каждую секунду вы будете ускоряться на десятки метров в секунду, а каждую минуту – на километры в секунду. Тихий, но зрелищный полет будет продолжаться, пока вы в конце концов не врежетесь в неплотные верхние слои атмосферы на скорости 60 км/с (в случае Юпитера). Это создаст динамическое давление и турбулентность, порождающую такую вибрацию, какую не может выдержать ни одно позвоночное; будем надеяться, вы не забыли про виброизоляцию. Двигаясь в пять раз быстрее, чем возвращающийся на Землю астронавт, ваша капсула наберет в пять в квадрате, то есть в 25 раз больше кинетической энергии, которая должна будет рассеяться в виде тепла, что потребует наличия абляционной теплозащиты в 25 раз тяжелее, чем на «Аполлоне» [174]. Предположим, вы выживете и начнете торжественный спуск на парашюте сквозь ясные юпитерианские небеса; под вами раскинется поразительный пейзаж из разноцветных облаков. Тем не менее насладиться этим зрелищем вам будет непросто, поскольку при юпитерианской силе тяжести вы будете весить примерно четверть тонны.