Воображаемая жизнь

Вы находитесь в длинном тёмном тоннеле, окружённом сплошным льдом. Единственный свет, похоже, исходит из далёкого вулканического жерла, которое извергает в ваш тоннель расплавленный материал из недр планеты. У своих ног вы смутно различаете трубу, ведущую в конец тоннеля. Воздух вокруг неё тёплый и влажный, и вы видите, что она выбрызгивает горячую воду, чтобы растопить во льду свободный проход от жерла к выходу. В животе урчит — эта поездка сюда заставила проголодаться. Вы замечаете, что вокруг вулканического жерла раскинулись поля червей, живущих в трубках — белых и красных. Вы пробуете на вкус одного из них. Неплохо. Возможно, они могли бы стать основным продуктом вашего рациона здесь, на этой странной планете под названием Айсхейм.

Мы начнём наше исследование возможной жизни на экзопланетах с рассмотрения целого ряда водных миров вроде Айсхейма, простая структура которых позволяет сравнительно легко анализировать их. Представьте себе эти миры как нечто вроде слоёного пирога (пусть даже и сферического): в самом центре находится сферическое ядро, состоящее из тяжёлых элементов вроде железа и никеля. Слой вокруг этого ядра состоит из более лёгких материалов — похожих на породы, из которых состоят мантия и кора Земли. Над этим слоем находится слой воды, а над ним — газообразная атмосфера.

Этот слоёный пирог может принимать самые разные формы. Если слой воды промёрзнет полностью, у нас будет ледяной мир вроде того, который в этой главе мы называем Айсхеймом. Если замёрзнет лишь поверхность воды, а под поверхностью будет находиться жидкий океан, у нас будет мир, подобный тому, который в главе 7 мы называем Новой Европой. Если жидкая вода покроет всё так, что суши не будет, у нас будет настоящий водный мир наподобие того, что в главе 8 мы называем Нептунией. Наконец, если существуют и суша, и жидкие океаны, которые сохраняются на протяжении миллиардов лет, у нас будет то, что в главе 9 мы называем миром Златовласки. Мимоходом отметим, что Земля — это именно такой мир.

Важный момент, который мы будем повторять раз за разом, состоит в том, что эти категории несколько непостоянны. Если бы океаны Земли замёрзли на поверхности, она превратилась бы из мира Златовласки в мир, подобный Новой Европе, а если бы наши моря промёрзли до дна, Земля стала бы миром вроде Айсхейма.

После этого общего введения, давайте перейдём к изучению нашего первого водного мира — самого простого мира, который мы можем себе представить. Это мир, в котором внешний слой воды промёрз до дна. Мы назвали его Айсхейм, потому что его замёрзшие просторы вызывают в памяти образы скандинавов и викингов с нашей собственной планеты. Название (с суффиксом -heim, что означает «дом») также подсказывает нам, что эта планета может быть домом для развитой жизни.

Существует ли такой мир на самом деле? Как мы утверждали в главе 1, практически любой мир, который вы можете себе представить, существует где-то на просторах Млечного Пути, — пока он не выходит за рамки законов физики, — и Айсхейм не будет исключением. Вообще, оказывается, что такие миры, как Айсхейм, могут быть довольно обычным явлением в нашей галактике.

Мы можем понять это, если подумаем о том, как формировались планеты в нашей солнечной системе. Они росли за счет накопления материалов из газового облака в форме блина, которое вращалось вокруг новоиспечённого Солнца. Во внутренней части солнечной системы планеты поглощали самые разнообразные материалы, от самых тяжёлых металлов вроде никеля и железа до самых лёгких газов — таких, как водород и вода. Когда формировалась каждая из этих планет, тепло, выделяемое всей массой сливающейся материи, заставляло её плавиться и превращало планету в плотную горячую магму. Самые тяжёлые материалы наподобие металлов опускались в центр, тогда как более лёгкие материалы вроде камней всплывали наверх.

Когда такая планета прекращала расти, она начинала остывать. Ядро (или, по крайней мере, его части) планеты, формирующейся по образу и подобию Земли, может оставаться жидким в течение многих миллиардов лет, если планета такая же большая, как наша, или может остывать и затвердевать быстрее, если планета меньше — как Марс. В нашей системе лишь Земля и Венера всё ещё сохраняют жидкое ядро; у других планет ядро давно остыло и полностью затвердело. Таким образом, мы ожидаем, что планеты земной группы будут обладать твёрдым ядром с жидким компонентом или без него. Мимоходом отметим, что именно движение жидкого ядра создаёт магнитное поле Земли, а отсутствие жидкого ядра приводит к тому, что у Марса такое поле отсутствует.

В настоящее время мы знаем, что вода — это обычное явление в галактике. Планеты, где на долю воды приходится, как минимум, несколько процентов от общей массы, могут составлять до 5 процентов от всех недавно открытых экзопланет. (Обратите внимание, что, если в галактике действительно существует 30 триллионов планет, как мы утверждали в главе 1, то планет описываемого нами типа будет больше триллиона.) Любой из этих миров, который находится вдали от своей центральной звезды, остынет до такого состояния, когда его водяной слой будет существовать в форме льда.

Мы обнаружили несколько примеров экзопланет, которые могли бы быть очень похожими на наш гипотетический Айсхейм. Самой поразительной является также самая удалённая из известных экзопланет. Она называется OGLE 2005-BLG-390Lb (в честь эксперимента по оптическому гравитационному линзированию [Optical Gravitational Lensing Experiment, OGLE], в ходе которого её обнаружили). Она находится в созвездии Скорпиона и расположена примерно в 21 500 световых лет от Земли. Масса планеты примерно в 5,5 раз больше массы Земли, но температура поверхности составляет -360 °F (-218°C). Этот мир получил прозвище «Хот», потому что напомнил своим первооткрывателям ледяной мир в фильме «Империя наносит ответный удар».

Таким образом, оказывается, что миры с металлическим ядром и мантией из скальных пород, окружённые водой, могут быть обычным явлением. Мы начнём исследовать важные аспекты нашей воображаемой жизни в таких мирах с того, что немного обдумаем мир Айсхейма.

Энергия

Энергия требуется для любой жизни, поэтому мы хотим определить возможные источники энергии, которые могут существовать на поверхности и внутри того или иного мира. Самый простой тип энергии, который можно рассмотреть, — это, конечно же, излучение звезды у планеты. Это именно тот тип энергии, который питает большую часть биосферы Земли. Принимая во внимание низкие температуры на поверхности Айсхейма, можно подумать, что планета должна находиться вдали от своей звезды, но это не обязательно так. Например, если бы не присутствие углекислого газа и других парниковых газов в атмосфере, средняя температура на Земле была бы около 0°F (-18 °C) — гораздо ниже точки замерзания воды. Поверхность Земли, в том числе океаны, замёрзнет, несмотря на то, что мы находимся относительно близко к Солнцу. На самом деле, как мы указывали в главе 3, пару раз в геологическом прошлом из нашего мира уже получалась так называемая «Земля-снежок» — это события, от которых планета была спасена, когда вулканы выбросили углекислый газ обратно в атмосферу, создав сильный парниковый эффект, который растопил всемирный ледяной покров.

Однако события «Земля-снежок» были недостаточно продолжительными, чтобы океаны успели промёрзнуть до дна, поэтому наша планета никогда не была ледяным миром наподобие Айсхейма. Вместо этого в состоянии «Земля-снежок» на нашей планете существовал бы подповерхностный океан, как на Европе, спутнике Юпитера. Мы подробнее обсудим миры такого рода в следующей главе.

Другим (и, на наш взгляд, более важным) источником энергии для жизни на Айсхейме является тепло, исходящее от его ядра, находящегося под слоем льда. Существует несколько возможных источников этого тепла, и относительная доля их участия будет зависеть от возраста и размера ядра.

Первый источник — это остаточное тепло от образования экзопланеты. В начале своей истории протопланета, ставшая Айсхеймом, двигалась по своей орбите, собирая весь рассеянный материал в своих окрестностях. Если бы вы оказались в это время на её поверхности, то вы наблюдали бы непрерывный дождь из падающих метеоритов. Энергия, приносимая этими метеоритами, была преобразована в тепло. (На Земле, как мы видели выше, такие метеориты выделяли достаточно тепла, чтобы полностью расплавить планету.) Как только весь метеоритный материал стал частью новорождённой планеты, началось неизбежное остывание. В случае Земли, спустя 4,5 миллиарда лет после образования нашей планеты, этот процесс всё ещё продолжается — добрая половина тепла недр является результатом этого исходного расплавления.

Распад радиоактивных элементов в недрах планеты — это ещё один источник тепла. Некоторые из них имеют удивительно долгий период полураспада, поэтому они снабжают ядро энергией на протяжении длительного времени. Например, период полураспада урана-238 составляет около 4,5 миллиардов лет — его продолжительность примерно равна возрасту Земли. Таким образом, у Земли всё ещё остаётся примерно половина её исходного запаса этого на удивление распространённого элемента. Учёные подсчитали, что вторая половина тепла, поступающего из недр Земли, образуется за счёт распада долгоживущих радиоактивных элементов вроде урана-238.

Количество радиоактивного материала, находящегося внутри Айсхейма, будет зависеть от химического состава облака межзвездной пыли, из которого он сконденсировался, и который, в свою очередь, будет зависеть в первую очередь от видов звёзд, чьи остатки посде взрыва сверхновой создали облако. У звёзд, образовавшихся из облаков, состоящих главным образом из первичного водорода, — так называемых звёзд первого поколения — в их первоначальном составе было совсем немного радиоактивных материалов. С другой стороны, можно ожидать, что системы, которые конденсируются из облаков, обогащённых за счёт переработки вещества ядерными реакциями за несколько поколений жизни звёзд, будут обладать гораздо более высокими концентрациями этих элементов и, следовательно, в недрах их планет выделится больше тепла, образующегося за счёт радиоактивности. Для справки: наша солнечная система считается третьим поколением — этим и объясняется высокий уровень радиоактивности, при котором мы живём, и широкий спектр элементов, которые мы здесь обнаруживаем.

Если принять во внимание эти два источника планетарного тепла, становится понятно, что размер ядра имеет огромное значение, и мы можем подтвердить это, рассмотрев объекты в нашей солнечной системе. Понять динамику тепла в ядре планеты можно, если представить себе кастрюлю с водой на плите. Когда происходит нагрев, вода вначале неподвижна, но, если подержать над ней руку, можно почувствовать тепло, излучаемое в комнату. Тепло передаётся через воду в результате столкновений молекул друг с другом — это процесс, который мы называем теплопередачей. Однако в итоге накопление тепла достигает такого состояния, что оно больше не может передаваться путём теплопередачи, и вода начинает кипеть. Вода, нагретая на дне кастрюли, поднимается на поверхность, где излучает энергию в помещение и охлаждается, а затем опускается обратно на дно. Этот процесс называется конвекцией, и он начинает работать, когда тепла слишком много, чтобы его можно было отводить исключительно за счёт теплопередачи.

Если ядро Айсхейма маленькое, как ядро у Меркурия, Марса и земной Луны, то внутреннее тепло уйдёт на поверхность за счёт теплопередачи, планета быстро остынет, и Айсхейм превратится в стабильный мёртвый мир. Однако, если ядро Айсхейма более крупное, больше похожее на ядро Земли или Венеры, всё становится гораздо интереснее.

На самом деле Земля представляет собой яркий пример действия конвекции. На протяжении сотен миллионов лет породы в мантии планеты «кипят», вынося расплавленную магму из недр на поверхность. В целом, чем больше ядро, тем больше энергии будет подниматься вверх за счет конвекции. Для наших целей самой важной особенностью этого процесса является образование горячих вулканических источников — областей, где богатые энергией материалы выводятся на поверхность. Срединно-Атлантический хребет, подводная горная цепь, протянувшаяся от Исландии до края Антарктиды, представляет собой такую особенность. Эти горы состоят из магмы, которая поднялась из жерл на морском дне вдоль центральной рифтовой долины хребта, а затем остыла, когда достигла дна океана. Если ядро Айсхейма достаточно велико, то мы можем ожидать, что подо льдом будут присутствовать такого рода жерла, и этот факт будет очень важен, когда мы станем обсуждать развитие жизни в этом месте.

Существует два важных вида энергии, которые поднимутся на поверхность через жерла Айсхейма. Один из них — это, разумеется, тепло. Вполне вероятно, что тепла хватит, чтобы растопить достаточное количество льда и создать вокруг жерла пузырь жидкой воды значительных размеров. В таких пузырях мы ожидаем найти те же молекулярные процессы, которые привели к появлению жизни, наблюдаемой нами вокруг гидротермальных источников на Земле.

Второй вид энергии, которая поступит из недр планеты, будет иметь химическую природу. Мы знаем, что наряду с магмой гидротермальные источники срединно-океанических хребтов на Земле (называемые «чёрными курильщиками») выносят из недр смесь разнообразных химических элементов. Они поставляют сырьё для богатой и разнообразной глубоководной экологии. На Земле вблизи гидротермальных источников процветают живые существа, начиная с бактерий, находящихся в самом низу пищевой цепочки в глубоководных участках океана, и заканчивая гигантскими трубчатыми червями и крабами. Вместо того, чтобы использовать для энергетической подпитки жизни солнечный свет, как это происходит у деревьев и трав на поверхности Земли, эти бактерии используют для получения энергии для своего обмена веществ процесс, известный как хемосинтез — на основе метана и соединений серы, а также минералов, растворённых в жидкостях гидротермальных источников. Эта энергия приводит в движение целые экосистемы.

Очевидным дополнительным источником энергии для Айсхейма является излучение его звезды. На Земле Солнце поставляет первичную энергию, ответственную за жизнь. Поскольку температура поверхности Айсхейма ниже точки замерзания воды, мы ожидаем, что он либо вращается вокруг маленькой тусклой звезды, либо находится далеко от обычной звезды. Само по себе это не является непреодолимым препятствием для развития жизни — это просто означает, что всё, что собирает энергию, должно быть больше, чем то, к чему мы привыкли на Земле. Например, чтобы собрать такое же количество энергии, которое падает на Земле на лист площадью 1 квадратный дюйм (около 6 кв. см), длина стороны «листа» на Плутоне должна быть около 3 футов (1 м). (Это, кстати, объясняет, почему плутоний, а не солнечные коллекторы питают космические корабли, отправленные на внешний край солнечной системы. Солнечные коллекторы должны быть огромными и, следовательно, будут весить слишком много.) На Айсхейме свет звезды будет поглощаться льдом и, вероятно, проникнет в толщу поверхности не больше, чем на несколько ярдов.

Могут существовать и другие виды излучения звезды — такие, как солнечный ветер или выбросы частиц. Конечно, мы видим это на нашем Солнце. Однако эти вспышки, скорее всего, будут спорадическими и, вероятно, больше повредят, чем принесут пользу жизни на поверхности Айсхейма. Жизнь на поверхности, если бы она когда-нибудь утвердилась там, вероятно, смогла бы приспособиться к постоянному солнечному ветру, как это сделала жизнь на поверхности Земли. Однако в любом случае маловероятно, что эти явления могут повлиять на жизнь в нижней части ледяного слоя.

Таким образом, с точки зрения наблюдателя в ледяном слое планеты, Айсхейм обладает довольно простой энергетической экономикой. Тепло поступает к нижней стороне льда из ядра, просачивается вверх сквозь лёд и в итоге выходит в космос в виде инфракрасного излучения. В то же время излучение звезды питает энергией слой вблизи верхней стороны льда. Таким образом, стоящая перед нами проблема состоит в том, чтобы понять, как в такой среде будет развиваться жизнь.

Происхождение и ранняя эволюция жизни

Давайте начнем с гидротермального источника срединно-океанического хребта. Как мы уже отмечали, из недр планеты будет поступать два вида энергии: тепловая и химическая. Тепло создаст вокруг источника пузырь жидкой воды. Такие пузыри могут быть довольно большими — в конце концов, цепи гидротермальных источников на Земле протягиваются на тысячи миль. Вообще, туннель может лучше, чем пузырь, изображать области вокруг гидротерм Айсхейма.

Многие учёные считают, что жизнь на Земле возникла вокруг такого рода гидротермальных источников, и мы не видим причин, по которым на Айсхейме не могло произойти того же самого. Предположительно, как уже обсуждалось в главе 4, первыми должны были развиваться одноклеточные организмы. Чисто теоретически давайте предположим, что осуществился также и переход к многоклеточной жизни. Как только развилась многоклеточная жизнь, мы можем взглянуть на окружающую среду, в которой она существует, чтобы увидеть, как она может эволюционировать.

Первое, что мы можем отметить, это то, что вдоль гидротермы будут находиться места, где питательные вещества, необходимые для жизни, будут поступать из недр в большей концентрации, чем в других местах. Это означает, что вдоль гидротермы будет наблюдаться градиент, а количество нужных материалов будет расти по мере приближения к областям с высокой концентрацией питательных веществ. Существует очевидное эволюционное преимущество в том, чтобы двигаться вверх по этому градиенту в более богатые ресурсами области, и мы ожидаем, что естественный отбор создаст жизнь с такой способностью. Такие формы жизни должны стать конечным продуктом длинной цепочки актов отбора, причём каждый шаг позволял бы им чуть быстрее продвигаться вверх по градиенту питательных веществ. Это удовлетворяло бы требованию, которое мы предъявляли к эволюционным изменениям в главе 4: каждый шаг в цепочке событий должен давать эволюционное преимущество.

Один из способов обеспечить мобильность — это быть формами жизни, которые способны двигаться независимо, как рыбы в океанах Земли. Но независимая мобильность — это не единственный способ, посредством которого организмы могут реагировать на градиент питательных веществ. Немобильные формы жизни (например, устрицы) могут доставлять новые поколения потомства в области, более богатые ресурсами: например, споры могут высвобождаться преимущественно в направлении «вверх по градиенту». В этом случае каждая особь была бы привязана к одному месту, но популяции переселялись бы с течением времени.

Какая из этих двух стратегий станет преобладать, будет зависеть от того, насколько быстро менялось расположение богатых питательными веществами окрестностей горячих источников. Быстрые изменения благоприятствовали бы независимому передвижению, тогда как более медленные изменения могли бы способствовать переселению популяций. Мы предполагаем, что можно ожидать обоих типов эволюции — так что у нас будут как «рыбы», так и «устрицы».

Есть ещё один градиент, который может существовать в туннелях, образованных гидротермальными источниками — это температурный градиент. Вода в гидротермальном источнике будет весьма горячей. На Земле, например, температура воды в гидротермальных источниках может превышать 750°F (400°C) — высокое давление, создаваемое лежащим выше океаном, не даёт воде закипеть. С другой стороны, на поверхности льда температура обычно не будет превышать примерно 32°F (0°C). Таким образом, в туннеле должны существовать области с разными уровнями температуры, как и на Земле. Поэтому можно ожидать, что в итоге в процессе эволюции появятся разные виды, каждый из которых будет приспособлен к собственному температурному режиму (вспомните тигров и белых медведей).

А как насчёт поверхности планеты? Первое, что мы можем сказать — то, что развитие жизни, похожей на нас, и даже жизни, не похожей на нас, зависит от химических реакций в жидкой среде. Поскольку на поверхности Айсхейма жидкостей нет, мы должны сделать вывод о том, что в этой среде жизнь не может развиваться независимо. С другой стороны, учёные утверждают, что часть жизни на Земле, зародившаяся в гидротермальных источниках срединно-океанических хребтов, позже мигрировала на поверхность. Подобный процесс — единственный для нас способ увидеть жизнь, выходящую на поверхность Айсхейма.

Конечно, между Землёй и Айсхеймом существует существенное различие в том, что касается миграции жизни на поверхность. На Земле путь от горячего источника до поверхности проходит по жидкой воде, и всё, что необходимо для перехода, — способность организма справляться с изменениями давления, когда он плывёт вверх. И напротив, в Айсхейме путь наверх ведёт сквозь сплошной лёд — гораздо более внушительный барьер.

Именно в этот момент мы можем увидеть, как вступают в игру свойства естественного отбора. Энергия, которой звезда заливает тонкий слой льда на поверхности, может оказаться полезной для форм жизни, которые эволюционировали вокруг горячих источников. Проблема состоит в том, что для использования этой энергии живые существа должны нащупать такой ряд шагов, которые (1) выведут их на поверхность и (2) наделят эволюционным преимуществом на каждом из этапов.

Например, во льду может существовать сеть микроскопических трещин, в которые может поступать горячая, богатая минеральными веществами вода из гидротермального источника, несущая в себе микробы. Если бы эти трещины дошли до области, куда проникла энергия звезды, эти микробы могли бы эволюционировать в многоклеточные фотосинтезирующие организмы, как они сделали на Земле. Смысл этого сценария состоит в том, что разломы должны были дойти до поверхности хотя бы в одном месте, чтобы жизнь могла колонизировать всю поверхность. Если бы в одном месте слой льда был особенно тонким, то там путешествие сквозь лёд было бы значительно легче. Как только одноклеточные живые системы, первыми мигрировавшие на поверхность, эволюционировали бы в сложные фотосинтетические организмы, они, предположительно, распространились бы по поверхности, и в дальнейшем уже не контактировали бы напрямую с горячими источниками.

Эти эволюционно продвинутые организмы будут зависеть от света звезды как от источника энергии. На Земле преобразование солнечного света в материалы, необходимые для жизни, — это невероятно неэффективный процесс. Например, в жаркий летний день кукурузное поле в Айове — место, где солнечный свет используется, возможно, успешнее, чем где-либо ещё на планете, — преобразует в органические молекулы лишь считанные проценты энергии, содержащейся в солнечном свете. Мы сомневаемся, что растительная жизнь на Айсхейме может оказаться столь же расточительной. Следовательно, мы предполагаем, что уловители солнечной энергии у обитающих на поверхности организмов Айсхейма — за неимением лучшего термина, давайте назовём их «листьями», — будут довольно крупными по земным меркам. Вероятно, они также были бы чёрными, потому что им пришлось бы поглощать всю энергию скудного излучения звезды. Иными словами, вместо того, чтобы выглядеть как блестящий ледяной шар, Айсхейм вполне может быть хотя бы частично покрыт тонким слоем чёрных листьев.

Как мы уже отмечали, между поверхностью льда и поверхностью ядра будут существовать два потока энергии: движущееся вверх тепло изнутри, которое в итоге будет излучаться в космос, и в слое близ поверхности льда — звёздное излучение, распространяющееся вниз. Можно представить себе жизнь, колонизирующую слой льда, подобно тому, как жизнь колонизировала негостеприимные полярные регионы Земли. Нити — давайте назовём их «корнями» — могут протягиваться с поверхности вниз, чтобы поглощать любого рода энергию, которую не улавливают листья; они также могут простираться вверх от туннелей жидкости у гидротермальных источников, улавливая тепло, покидающее каменистую поверхность. В обоих случаях возможность использовать дополнительные источники энергии таит в себе очевидное эволюционное преимущество. В некоторых случаях прорастающие вниз нити могут даже объединяться со своими тянущимися вверх напарниками, создавая аналог леса бурых водорослей.

Разум и технологии

Развитие продвинутых форм жизни на такой планете, как Айсхейм, в лучшем случае проблематично. Мы очень мало знаем об условиях окружающей среды, которые привели к появлению на Земле развитого разума, поэтому мы не можем точно сказать, будут ли они существовать на Айсхейме, но давайте в целях обсуждения предположим, что они существуют. Другими словами, давайте предположим, что живые существа вокруг жерл Айсхейма действительно приобрели то, что мы назвали бы разумом. Как бы выглядела их технология?

Во-первых, их окружение показалось бы нам очень странным. Если не считать свечения лавы, выходящей через жерло, там стояла бы кромешная тьма. Наши гипотетические организмы, вероятно, воспринимали бы окружающий мир в инфракрасном диапазоне, и у них были бы улучшенные тактильные органы, чтобы ощущать движение воды вокруг себя. Конечно, они существовали бы в жидкой среде, но их мир был бы заключён в купол из твёрдого льда. Размеры купола — границы их вселенной — будут зависеть от количества тепла, поступающего из их гидротермального источника. Чем больше будет тепла, тем больше льда будет растоплено и тем большее пространство будет доступно для жизни. Если бы поступление тепла из недр планеты стало достаточно сильным, «туннели» талой воды увеличились бы до такой степени, что слились бы, образовав вокруг ядра толстый слой жидкой воды, который оставался бы покрытым водяным льдом сверху. Это будет мир подповерхностного океана, который мы обсудим в следующей главе. Эта возможность иллюстрирует тот факт, что границы между различными видами водных миров выражены не так резко, как мы отмечали выше.

В жизни этого гипотетического мира доминирующим явлением будет температурный градиент между гидротермальным источником и ледяной стеной или потолком, поэтому, вероятно, можно предположить, что первой наукой, разработанной на Айсхейме, будет термодинамика. Первые машины планеты, вероятно, использовали бы этот градиент для производства энергии, подобно тому, как люди использовали энергию ветра, строя ветряные мельницы.

Переброска тепла также представляла бы особую важность в технологии айсхеймеров. Она, по всей вероятности, сыграла бы в их технологии роль, аналогичную той, которую играла переброска воды в ирригационных системах в ранних культурах у людей. Поскольку у наших гипотетических организмов на Айсхейме не было бы огня, тепло, перемещаемое из области гидротермального источника, должно было бы удовлетворять их потребности — например, обогревать какие-то укрытия, которые им требовались для поддержания цивилизации вблизи поверхности льда.

Что касается материалов и инструментов, то айсхеймеры оказались бы практически в той же ситуации, в какой когда-то находились наши собственные предки на Земле. Предположительно, по полу их туннеля были бы разбросаны камни, подходящие для изготовления примитивных орудий труда, и вблизи горячих источников были бы отложения различных минералов, которые можно добывать. Без огня металлургия была бы совершенно иной, хотя мы подозреваем, что инженеры Айсхейма смогли бы изготавливать инструменты из расплавленной смеси камня и металла, поступающей из жерл подводных вулканов. Они могли бы, например, разливать материал из жерла по формам. По сути, жерла подводных вулканов будут бесплатно обеспечивать процессы нагрева и расплавления, необходимые для металлургии на Земле. Мы даже можем представить себе, что айсхеймерская металлургия достигнет такого уровня точности, что ведение записей и хранение информации будут происходить при помощи подходящих для этого металлических изделий.

Мы предполагаем, что устройством, которое символизировало бы технологию Айсхейма, стала бы труба — подобно тому, как колесо символизирует нашу собственную технологию. Если бы для какой-либо работы потребовалось тепло, его можно было бы просто подать в соответствующее место по трубе, начинающейся у гидротермального источника. Если, например, требуется больше жилых площадей, для их создания можно было бы распылять горячую воду из гидротермального источника на ледяную стену. Вместо того, чтобы дробить материал, как мы делаем на Земле, когда хотим построить туннель, инженеры Айсхейма могли бы просто удалить его при помощи горячей воды.

Общение и язык

А как айсхеймеры общались бы друг с другом? В океанах Земли киты и дельфины используют звуковые волны по аналогии с человеческим языком. Поэтому представляется разумным ожидать, что эволюция жизни в туннелях жидкости вокруг горячих источников на Айсхейме может привести к аналогичному использованию звука для связи и, возможно, в качестве гидролокатора для навигации. Нам также известно, что некоторые виды угрей взаимодействуют с окружающей средой с помощью электричества, поэтому электромагнитные сигналы могут представлять собой ещё один способ общения.

На ранних этапах эволюции жизни на Айсхейме организмы, которые могли бы лучше всех обнаруживать небольшие изменения в тепловых выбросах, производимые хищниками, обладали бы преимуществом в выживании. Если помнить о преобладании тепловой энергии в области вблизи горячего источника, обнаружение и модуляция рисунка тепловых колебаний могут также служить средствами связи и навигации. Это будет происходить параллельно с развитием глаз, которые собирают видимый свет на Земле. Мир, каким его видят жители Айсхейма, представлял бы собой богатую смесь тепловых колебаний. Это может даже послужить толчком к появлению науки на их планете.

Наука

В большинстве ранних цивилизаций на Земле сформировалось тонкое понимание движения Солнца, Луны и планет на звёздном ночном небе. Такие наблюдения преследовали главным образом практические цели, и изначально использовались для определения сезонных сроков посева и сбора урожая сельскохозяйственных культур и, возможно, для отслеживания миграций животных, добывавшихся для получения пищи и одежды. Позже они понадобились нашим самым первым путешественникам для мореплавания. Исследование движения планет относительно фоновых, «неподвижных» звёзд привело к разработке первых космологий в греческой и других культурах. Ответ на вопрос о месте Земли в огромной вселенной, окружающей нас, неизменно оставался основным в философии практически всех культур.

Самым ранним разумным видам на Айсхейме ночное небо было бы недоступно, но мы можем задать себе вопрос: что они «увидели» бы, если бы взглянули вверх? Конечно, они увидели бы ледяной потолок, но если бы их «глаза» были тонко настроены на небольшие колебания теплового излучения, то они действительно смогли бы увидеть доказательства того, что за этим потолком существует вселенная. Если на их планете существуют сезонные изменения, как на Земле, то изменение местоположения солнца в небе над Айсхеймом вызовет тепловые волны, которые по-разному распространяются вниз сквозь лёд.

Возможно, айсхеймеры смогли бы обнаружить эти тепловые волны. Они могли бы даже попытаться понять закономерность движения источника тепла по их ледяному «небу». Если на их планете есть ещё и источники тепла от крупных близлежащих планет и лун, то картина этих движений может быть довольно сложной, что может привести к развитию сложной космологии.

Исследователи Айсхейма

Вы можете представить себе бесстрашных исследователей, покидающих свой родной горячий источник и отправляющихся в путь сквозь льды, подобно тому, как европейские моряки отправлялись в плавание по океанам в эпоху географических открытий. Разработать технологию, необходимую для такого путешествия, — термоизолированную трубу — было бы не так уж сложно. И точно так же, как европейские моряки обнаружили Новый Свет, исследователи Айсхейма открывали бы новые горячие источники, новые места, где их вид жизни мог бы процветать. Они могли бы даже использовать тепловые знаки в своем ледяном «небе» в качестве вспомогательных средств навигации. В конце концов, может появиться опоясывающая весь мир система туннелей, соединяющих горячие источники планеты, подобно авиационным маршрутам, соединяющим разные места на поверхности Земли.

Если жители Айсхейма обладают склонностью к науке, можно даже представить себе экспедицию, предназначенную для того, чтобы двигаться вверх сквозь лёд, а не по скалистой поверхности, как это делали люди в нашу эпоху первых исследований Земли. Айсхеймерам было бы несложно направить свои трубы в новом направлении вверх, а не вбок, — если бы им стало интересно узнать о закономерностях и источниках тепловых колебаний в их «небе». Тогда они с изумлением обнаружили бы, что в их мире есть «самый верх»! Любопытство может завести их ещё дальше. Они могли бы открыть для себя космическое пространство и задаться вопросом о том, что их ждёт на этих просторах. Возможно, они будут совершенствовать космоплавание и получат возможность ответить на собственную версию вопроса «Есть здесь кто-нибудь ещё?»

Майк и Джим

Джим: Я вижу, что некоторые ребята из университета Седьмого Источника предлагают проложить тоннель, ведущий вверх.

Майк: Ты имеешь в виду, удаляясь от горячего источника? Зачем им это нужно?

Дж.: Они утверждают, что те небольшие изменения в тепловых сигналах, которые мы недавно обнаружили, исходят от источника за поверхностью льда.

М.: Ты имеешь в виду, что они думают, будто бы у льда есть поверхность?

Дж.: Они так говорят.

М.: Это же полная чушь! Поверх льда не может быть воды — любая поверхность наверху оказалась бы слишком далеко от горячих источников, чтобы что-нибудь могло растаять. Как же можно получить воду без горячего источника?

Дж.: И все знают, что без горячего источника жизни просто не может быть.

М.: А горячего источника не будет без скалистой поверхности.

Дж.: Да уж, вся эта затея — бред какой-то.