Воображаемая жизнь (ЛП)

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.