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

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 СО 2из 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 СО 2и 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.

Далее существует переход из твердого состояния в пар – сублимация, или возгонка. Кубики льда в глубине морозильника исчезают, оставляя после себе мутные кусочки, которые никому не посоветуешь класть в свой бокал. Что же происходит с водой из таких кубиков льда, мумифицированных рыбных палочек или забытой замороженной стручковой фасоли? Она оседает изящным слоем измороси на стенках морозильной камеры и собирается в более крупные, грубые частицы. Такие эксперименты, регулярно проводимые в холодильниках студенческих общежитий, – на самом деле совсем неплохая аналогия для процессов, происходящих на поверхности богатых льдом грунтов Марса, а также на кометах и ледяных спутниках, хотя для того, чтобы сделать все правильно, вам нужно создать в морозильной камере почти полный вакуум, перевести ее в куда более холодный режим и облучать все ультрафиолетом. На свете есть с десяток планетологических лабораторий, где ученые занимаются именно этим [153].

Каждое агрегатное состояние воды имеет характерную систему расположения молекул H-O-H: они могут быть заперты в кристаллических решетках (льды различной структуры [154]) или свободно двигаться (жидкое или газообразное состояние); бывает, что и в твердом состоянии молекулы не упорядочены (аморфное твердое тело). Агрегатных состояний воды на самом деле множество – их открыто уже более десятка (и да, лед-девять существует, хотя он далеко не так интересен, как о нем рассказывает Курт Воннегут [155]). Добрая половина этих состояний имеет определенное значение в геологии.