Инопланетяне глазами науки
Шрифт:
Роберт Л. Форвард также описывает жизнь в мирах с высокой гравитацией в своей книге «Яйцо дракона» (1980), в которой изображены жизнь на нейтронной звезде под названием «Яйцо дракона» и сжатие времени для её необычных обитателей. {34} Нейтронная звезда обладает массой звезды, но радиусом небольшого астероида, поэтому её гравитационное поле в 70 000 миллионов раз больше земного. На «Яйце дракона» гравитация настолько высока, что толщина атмосферы составляет всего несколько микрометров. Высота горных хребтов составляет около 0,4 дюйма (1 см).
34
Нейтронные звёзды — это чрезвычайно плотные, компактные звёзды, состоящие в основном из нейтронов. Нейтронные звёзды обычно имеют
Можно представить, что жизнь на нейтронной звезде эволюционировала таким же образом, как жизнь эволюционировала на Земле. Однако ядра, составляющие биологическую материю, лишены связанных с ними электронов, как это имеет место на Земле. Вместо этого биохимия нейтронных звёзд зависит от ядерных реакций, опосредуемых сильным взаимодействием ядер, а не от электромагнитных сил, ответственных за земную химию.
4.2 Чила, обитатель нейтронной звезды с высокой гравитацией, из «Яйца дракона». (Рисунок Мишель Салливан.)
На Яйце дракона доминирующей формой жизни являются «чила» (рис. 4.2), разумные существа с такой же биологической сложностью, как у людей, и с таким же количеством ядер. Их плоские, похожие на слизняков тела диаметром 2 дюйма (50 мм) и высотой 0,2 дюйма (5 мм) состоят из сложных молекул с голыми ядрами. У них не хватает сил приподняться более чем на несколько миллиметров над земной корой из-за сокрушительной силы тяжести. Точно так же они не дышат и не разговаривают, потому что толщина «атмосферы» составляет всего несколько микрометров. Они общаются, постукивая по коре своей нижней поверхностью. Поверхность звезды с температурой 14 000 градусов по Фаренгейту (8000 градусов по Цельсию) излучает достаточно длинноволнового «света», чтобы чила могли видеть. Для чила поверхность выглядит как слой раскалённых углей.
В главе 1 мы обсуждали тот факт, что некоторые из самых успешных форм жизни на Земле обладают двусторонней симметрией: лишь одна плоскость симметрии делит животное на приблизительно симметричные половины. И напротив, чила не обладают двусторонней симметрией и могут одинаково хорошо передвигаться на своих подошвах во всех направлениях.
Растения на Яйце дракона создают пищу, извлекая энергию из коры через свою корневую систему и выделяя отработанное тепло в холодное небо. Здесь никогда не бывает темно, поэтому эволюция никогда не создавала у форм жизни состояние сна. Луны нет, поэтому у существ нет месяцев. Яйцо дракона не вращается вокруг звезды, поэтому у них нет года.
Очевидно, что технологии на нейтронной звезде сильно отличались бы от земных. Высокая сила тяжести заставляет здания быть довольно низкими и прочными. Чрезвычайно сильное магнитное поле склонно вытягивать объекты вдоль линий магнитного поля, и перемещать предметы поперёк магнитных линий затруднительно. Чила могут легко передвигаться на восток и запад, но им сложно двигаться на север и юг.
Давайте представим, что вы можете отправить небольшой роботизированный зонд, оснащённый инфракрасной видеокамерой, в деревню чила. Когда прочный робот ползает и передаёт вам видеосигнал, вы замечаете, что у чила нет ламп, свечей или электрического освещения, потому что здесь нет темноты и холода. Даже внутренние части нор и пещер ярко освещены светящимися тёплыми стенами. Вы приказываете своему роботу войти в дом чила и обнаруживаете, что у чила нет висящих на стенах картин, дверей или окон на петлях, книг с перелистываемыми страницами (потому что страницы порвутся, если их перевернуть), крыш или верхушек зданий — и всё это из-за слишком высокой силы тяжести. Посмотрите вверх: здесь нет ни самолётов, ни воздушных шаров, ни воздушных змеев. Оглянитесь вокруг: здесь нет свистков, вееров, соломинок или духов, потому что нет атмосферы. Здесь нет зонтиков, ванн или смывных туалетов, потому что нет дождя или чего-то похожего на воду. Взгляните на стены дома чила. Произведения искусство чила создаются с использованием флуоресцентных материалов или жидких кристаллов.
Возможно, когда-нибудь мы обнаружим жизнь на нейтронных звёздах, хотя она была бы более странной, чем мы можем себе представить. Если бы звёздные существа действительно существовали, они, вероятно, не обнаружили бы нас. Им было бы слишком трудно путешествовать в космосе. Разрушенная материя, составляющая их тела, превратилась бы в обычные атомы, когда эти существа поднялись бы в область с низкой гравитацией, и они буквально взорвались бы. Поскольку их биология зависит от сильных ядерных, а не от электромагнитных взаимодействий — а ядерные реакции протекают быстрее химических, — звёздные существа жили бы в миллион раз быстрее, чем мы. Общаться с такими существами было бы трудно. Их было бы трудно изучать даже с помощью машин, как описано в сценарии с робототехническим зондом. Нам пришлось бы общаться с ними с помощью сообщений, отправляемых компьютерами. Даже если бы мы понравились друг другу, мы никогда не смогли бы слетать к ним, а они никогда не смогли бы навестить нас. Гравитация нейтронной звезды уничтожила бы нас, а наша гравитация уничтожила бы их. Мы смогли бы наслаждаться философией друг друга лишь издалека.
Свет без солнц
В нескольких предыдущих разделах мы обсуждали жизнь без солнечного света. Существуют разного рода потенциальные миры, готовые к жизни без солнечного света, в том числе луны, вращающиеся вокруг коричневых карликов. Однако отсутствие солнечного света не обязательно означает отсутствие видимого света. Например, на Земле есть экзотический источник света, который сияет на глубине тысяч футов под поверхностью океана. Света может быть достаточно, чтобы поддерживать фотосинтез на дне океана, что дало бы нам первый опыт фотосинтеза без участия солнечных лучей.
Этот тусклый свет исходит из жерл горячих источников, которые извергают нагретые вулканической активностью рассолы, насыщенные металлами и едкими соединениями. Вначале учёные приписали этот свет тепловому излучению, испускаемому водой при температуре 662 градуса по Фаренгейту (350 градусов по Цельсию), подобно тому, как может светиться раскалённый металл. Однако измерения показывают, что тепловое излучение само по себе не может объяснить свет.
Синди Ли Ван Довер, морской биолог из Университета Аляски в Фэрбенксе, впервые обнаружила признаки света в конце 1980-х годов, когда изучала казавшийся слепым вид креветок Rimicaris exoculata. Эти креветки собираются толпами вокруг гидротермальных источников на вулканически активном Срединно-Атлантическом хребте, который является частью подводной горной страны.
Океанографы окрестили креветку “exoculata” («лишённая глаз»), потому что у неё явно отсутствовали глаза, но Ван Довер и её коллеги обнаружили, что на самом деле у животного есть органы зрения, просто не в обычном месте. Вместо глаз, прикреплённых к голове, эволюция дала R. exoculata большие светочувствительные пятна на задней стороне панциря.
Вероятно, креветка использует эти глаза, чтобы видеть свет, исходящий из гидротермальных источников, — свет в форме очень слабого свечения, регистрируемого цифровыми камерами и фотометрами. Маловероятно, что свет создаётся тепловым излучением, потому что он имеет иные частоты и оказывается интенсивнее всего в 4 дюймах (10 см) над жерлом, где вода прохладнее. Хотя учёные не уверены в том, что именно является источником света, есть несколько возможных вариантов, среди которых кристаллолюминесценция (возникающая в результате кристаллизации растворённых минералов при охлаждении горячей воды), триболюминесценция (вызываемая растрескиванием минералов) и сонолюминесценция (вызываемая схлопыванием микроскопических пузырьков). Необходимы дальнейшие исследования, чтобы убедиться в том, что свет имеет подходящую длину волны, которую живые организмы могут использовать либо для зрения, либо для фотосинтеза, либо для фототаксиса (движения по отношению к свету). Кстати, фототаксис может помочь бактериям перемещаться в сторону химических питательных веществ, необходимых им для выживания.
R. exoculata должна питаться хемосинтезирующими бактериями вблизи жерл источников, но если креветка подойдёт слишком близко, она сварится. Возможно, креветки могут использовать свет горячих источников в качестве помощи при ориентировании на безопасном расстоянии от горячих струй. В глазах креветок увеличена сетчатка, которая заполнена большими порциями светочувствительных пигментов, чтобы улавливать как можно больше фотонов в условиях недостатка света в местообитаниях животных. Учёные попытались поймать несколько креветок для изучения, но, к сожалению, свет, испускаемый подводными аппаратами для определения местонахождения креветок, мгновенно ослепляет их.