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

Один из неписаных законов изучения планет – всегда следовать за водой. Мы также должны следовать и за нишами. Тут вода опять-таки играет уникальную роль, так как может создавать собственные закоулки благодаря возможности сосуществования различных агрегатных состояний в районе тройной точки, где газ и жидкость становятся твердой фазой (замерзание), твердая фаза превращается в жидкость (таяние или растворение), а твердая фаза и жидкость становятся газом (возгонка или испарение). Кроме того, самые разные молекулы растворяются в воде, где они могут распадаться, собираться заново и выпадать в осадок как новые твердые вещества, а также менять ее физические характеристики (иначе говоря, плотность) и химические свойства[152]. Большая часть запасов пресной воды на Земле находится в подземных водоносных пластах в верхнем слое коры. На самых высоких широтах, как на севере, так и на юге, пресная вода хранится в ледяных шапках толщиной в несколько километров, и этот слой льда регулирует климат на планете, отражая часть исходящей от Солнца энергии в космос – как солнцезащитные козырьки в вашем автомобиле. Под самыми толстыми ледовыми щитами давление так велико, что геотермальное тепло вызывает там таяние, так что под ними также имеется жидкая вода.

Ледовый покров простирается и на океан, где возникают постоянные и сезонные шельфовые льды – все благодаря тому примечательному факту, что твердая вода плавает в жидкой воде. Пару раз за геологическую историю Земли в периоды «Земли – снежного кома» или «Земли-снежка» шельфовые льды доходили до экватора. В те времена вы бы не узнали нашу планету из космоса. Почти вся она была покрыта ледяным шельфом и напоминала скрытый под криосферой спутник Юпитера Европу. Ледяные шельфы Земли представляют собой лабиринт расщелин и хребтов, террас и пещер. Это рай для амфипод, водорослей и полярной трески. Нижняя сторона ледяного покрова во многом похожа на морское дно, только перевернутое вверх ногами: там возникает богатая экологическими нишами среда, которая может быть обычной для ледяных миров по всей Галактике.

Гидрологический цикл Земли – поразительный вечный двигатель, жемчужина Солнечной системы, невероятное благо для жизни. Обратите внимание на всего один его аспект – сток дождевых вод с континентов. Текущая вода несет в океан растворенные в ней минеральные вещества; ионы этих минералов реагируют с атмосферным углекислым газом, растворенным в нескольких верхних метрах водной толщи. Как будет описано ниже, растворенный в воде кальций образует карбонаты, которые выводят СО₂ из атмосферы. Если на планете становится слишком жарко (слишком много атмосферного углекислого газа), это повышает количество осадков, что приводит к увеличению стока. В океане появляется больше кальция, что означает дополнительный вывод СО₂ и охлаждение климата.

Кто-то подарил нам великолепную саморегулирующуюся машину. Но мы, как парень с перочинным ножом, пытающийся разобрать швейцарские часы, портим в ней важнейшие обратные связи: потеря отражающего ледяного покрова приведет к уменьшению защиты от Солнца и повышению уровня метана – парникового газа, который может высвобождаться в результате таяния вечной мерзлоты. Планеты дышат размеренно, но иногда чихают.

* * *

Лед тает под давлением по той же причине, по какой он плавает в воде: в твердом состоянии вода занимает больший объем (имеет меньшую плотность), чем в жидком. Таким образом, сжимая лед в меньший объем с помощью давления, вы переводите его из твердого состояния в жидкое без изменения температуры. Именно поэтому тонкие лезвия коньков скользят без трения: весь вес конькобежца сконцентрирован на узком поперечном сечении, контактирующем со льдом, то есть все давление приходится на эту полоску, так что твердый лед на мгновение превращается тут в жидкость, снова затвердевая за лезвием конька.

На высоких широтах Марса преобладают скованные льдом грунты, а на полюсах лежат ледяные шапки. Там, в полутора километрах ниже уровня поверхности, радары зафиксировали эхо мелкого водоносного пласта, который некоторые называют «озером». Его присутствие неудивительно, если учесть, что жидкая вода может существовать на глубине, даже если поверхность скована льдом. Чем глубже вы продвигаетесь, тем выше температура и давление; когда-нибудь вы достигнете зоны, где рассол может скапливаться, не замерзая. Хотя он, вероятно, токсичен для любых живых существ, которых мы знаем и любим, именно там могла развиваться особая марсианская жизнь, когда поверхность планеты стала холодной, суровой и негостеприимной. Есть ли там, внизу, микроорганизмы, адаптировавшиеся к рассолу? Сейчас делается первый шаг в исследовании подземного пространства Марса; когда я пишу эти строки, созданный NASA посадочный модуль «Инсайт» пытается пробурить там пятиметровую скважину, но работа идет непросто. Чтобы пройти в тысячу раз глубже, на Марсе потребуется инфраструктура, о которой мы пока не можем и мечтать.