Воображаемая жизнь

Чтобы понять, как мог возникнуть мир вроде Нептунии, мы можем напомнить себе о том, как образовались океаны на Земле. Во время первоначального расплавления планеты наверх всплыли самые лёгкие материалы. Это материки. Этого материала хватило лишь для того, чтобы покрыть примерно четверть поверхности Земли, так что в результате между большими массивами суши образовались глубокие котловины. Представьте, что котловины — это ванны, ожидающие наполнения. Вода, наполнявшая их, поступала из трёх источников: это недра Земли (при помощи вулканов), астероиды и кометы. Точный процент воды на Земле, полученный из каждого из них, остаётся предметом споров среди учёных, но конечным результатом является то, что ванны были заполнены, но не до самых краёв.

Этого не должно было случиться. Если бы Земля получила примерно в пять раз больше воды, чем ей досталось, то все континентальные районы, в том числе и гора Эверест, оказались бы под водой, а Земля стала бы планетой, похожей на Нептунию. Количество жидкой воды, которая накапливается на поверхности планеты, зависит от множества факторов: сколько воды находится в туманности, из которой образуется планета, сколько этой воды попадает на планету, каковы масса и сила притяжения планеты, и, конечно, её температура. Однако, если помнить наше утверждение из главе 1 о количестве и разнообразии планет в галактике, мы считаем вполне возможным предположить, что будет обнаружено множество миров, подобных Нептунии.

В качестве отступления отметим, что в начале истории нашей Солнечной системы произошла реорганизация орбит внешних планет, которая нарушила орбиты комет и астероидов и направила их к Земле. Мы не знаем, всегда ли происходит такая перестройка при формировании планетных систем, но иногда она происходит совершенно определённо. В нашей системе дождь из комет и астероидов никогда не прекращался; он просто уменьшался со временем. Масса Земли увеличивается примерно на 40 тонн (36 метрических тонн) каждый день по мере того, как космический материал сталкивается с планетой, сгорает в атмосфере и оседает на землю в виде мелкой пыли.

Жизнь на Нептунии

Потоки энергии на Нептунии похожи на те, что мы видели на Айсхейме и Новой Европе. Излучение звезды попадает на поверхность океана, а тепло и химическая энергия поднимаются из горячих источников на дне океана. Однако важным моментом здесь является то, что Нептуния — это первый из посещённых нами миров, где, как и на Земле, развитие жизни стало возможным на поверхности (благодаря наличию жидкой воды), а не только у горячих источников срединно-океанических хребтов.

В главе 4 мы описали опыт Миллера-Юри, который показал, что обычные химические процессы в атмосфере Земли могут генерировать основные молекулярные составные части жизни. Мы также отметили, что этот эксперимент привёл к появлению теории происхождения жизни из первичного бульона: это представление о том, что эти составные части выпадут дождём и превратят океан в насыщенный органический бульон. Теория гласит, что при наличии достаточного времени сформируется первая клетка, начнётся естественный отбор, и жизнь пойдёт своим чередом.

Первичный бульон не нуждается в наличии суши на Земле, поэтому нет причин, по которым этот процесс не должен происходить на Нептунии. Фактически, единственная версия появления жизни на Земле, которая не могла осуществиться на Нептунии, — это та, которая зависит от существования литоральных ванн — разновидности дарвиновского «маленького тёплого водоёма». Причина проста: для литоральной ванны требуется сухая земля, которой на Нептунии не существует по определению.

Если бы жизнь возникла на Нептунии через образование первичного бульона, мы бы ожидали, что её развитие будет аналогичным развитию жизни в океанах Земли. Образуется фотическая зона глубиной в сотни ярдов, и пищевая цепочка, основанная на фитопланктоне (вспомните зелёную тину на пруду), в итоге приведёт к появлению более сложных организмов — возможно, с неким аналогом рыбы на вершине пищевой сети. Ничего похожего на земные формы жизни, зависящие от наличия мелководья, вроде морских макроводорослей и устриц, не появилось бы просто потому, что на Нептунии нет мелководий. Кроме того, также отсутствовали бы существа вроде китов и дельфинов, которые эволюционировали на суше, прежде чем переселиться в море на Земле. Однако в остальном многоклеточная жизнь в верхних слоях океана Нептунии, вероятно, не слишком отличалась бы от того, что мы видим на нашей планете.

Аналогичный довод можно высказать в отношении развития жизни вокруг гидротермальных источников срединно-океанических хребтов Нептунии. Если предположить, что дополнительная глубина океана Нептунии не имеет особого значения, то какой бы процесс ни привёл бы к эволюции таких экосистем на Земле, это же, вероятно, случится и на Нептунии. Таким образом, жизнь на двух границах океана Нептунии, верхней и нижней, вероятно, не сильно отличалась бы от того, на что она похожа на Земле. Разница проявится именно в промежуточной области, потому что там нас поджидает новое явление: экстремальное давление.

Давление

Осознаёте вы это или нет, но вы прожили всю свою жизнь на дне океана. Конечно, это не океан воды, а океан газов, который мы называем нашей атмосферой. Нарисуйте у себя в голове такую картину: отметьте у себя на ладони 1 квадратный дюйм (около 6 кв. см) и представьте себе трубку, поднимающуюся от неё до самого космоса. Если вы стоите на уровне моря, вес воздуха в этой трубке составляет около 14,7 фунтов (6,5 кг). Этот вес давит на вашу руку, и для того, чтобы противостоять ему, ваше тело создаёт равную ей силу противодействия в 14,7 фунтов.

Наши тела оказывали это противодействие на протяжении всей нашей жизни, так что это не то, что мы обычно осознаём. Мы замечаем это только тогда, когда находимся в среде, где внешнее давление сильно отличается от того, к чему мы привыкли. На больших высотах, например, в нашей воображаемой колонне гораздо меньше воздуха, поэтому давление атмосферы значительно ниже. Вот почему пилоты надевают герметичные костюмы, когда летают на высотных самолётах. Точно так же, когда мы входим в океан, вес вышележащей воды добавляется к весу воздуха в колонне, увеличивая давление. Вот почему для работы на глубине необходимы водолазные костюмы.

Давление определяется как сила, действующая на единицу площади, а атмосфера давит на вашу руку с силой 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря. Эта величина давления называется 1 атмосфера (обычно сокращенно «атм») — стандартная единица измерения, используемой для количественной оценки давления. Учёные также часто используют единицу измерения под названием бар, которая представляет собой примерно то же самое, что атмосфера, но выражается в единицах метрической системы мер. Слушая сводку погоды, вы можете услышать, что атмосферное давление измеряется при помощи ещё одной единицы измерений — миллиметров ртутного столба. Она по-прежнему используется по историческим причинам и представляет собой высоту столба ртути, вес которого точно уравновешивает вес столба воздуха, о котором мы говорили выше. Воздух при давлении в 1 атмосферу уравновесит столб ртути высотой 30 дюймов (760 мм или 76 см), и небольшие изменения этого давления — это движущая сила изменений погодных условий. Официальной единицей метрической системы для измерения давления является паскаль, названный в честь французского учёного и математика Блеза Паскаля (1623-62), который первым понял, как работает барометр. Одна атмосфера составляет около 100 000 паскалей.

Возможно, что вы, вероятнее всего, столкнётесь с измерением давления в кабинете врача, когда измеряется ваше кровяное давление, или на заправочной станции, где вы накачиваете шины своего автомобиля. Цифра на манометре у врача — это величина в миллиметрах ртутного столба, на которую давление в ваших артериях превышает давление атмосферы. Таким образом, значение артериального давления, равное 120, будет представлять собой общее давление 880 мм рт. ст., при этом вклад со стороны атмосферы составляет 760 мм рт. ст., а ваша кровь добавляет всё остальное. Шинный манометр на вашем автомобиле показывает давление в psi (фунты (p) на квадратный дюйм (si)).

Давление несколько необычно в том смысле, что в разных областях науки используются совершенно разные единицы измерения, несмотря на случайные замечания в духе школьной учительницы со стороны официальных органов. Как отмечалось выше, в медицине и метеорологии по-прежнему используется миллиметр ртутного столба, но в инженерных приложениях вы, скорее всего, столкнетесь с фунтами на квадратный дюйм, а учёные, работающие с высоким давлением, часто используют бар и т. д. По-видимому, это глубоко укоренившаяся человеческая черта — цепляться за старые системы измерений. Как же ещё объяснить тот факт, что, когда вы идёте в хозяйственный магазин, чтобы купить гвозди, вы обнаруживаете, что их размеры указаны в пенни[6], единице измерения, обозначаемой буквой d? Хотите верьте, хотите нет, но мы унаследовали эту единицу от Римской империи («d» означает «денарий» — название одной из серебряных монет империи). Ещё один пример нежелания отказываться от старых единиц измерения можно увидеть в том факте, что Соединённые Штаты остаются единственной промышленно развитой страной, которая не перешла на метрическую систему мер — здесь следует отметить, что оба автора считают это положение дел в высшей степени разумным, поскольку такой переход доставит гораздо больше проблем, чем оно того стоит.

Как мы уже сказали выше, опускаясь под поверхность океана, мы испытываем увеличение давления. Марианская впадина в Тихом океане — это самое глубокое место в океанах Земли. Его глубина составляет чуть более 6,5 миль (36 070 футов, или 10 994 м). На этой глубине давление воды составляет 1086 бар, что более чем в 1000 раз превышает атмосферное давление на уровне моря. Чтобы понять это наглядно, представьте, что на каждом квадратном дюйме вашей кожи стоит слон, а затем добавьте ещё по одному слону на каждые 4 квадратных дюйма (около 25 кв. см) для ровного счёта.

Если ядро Нептунии размером с Землю, а глубина её океана составляет 100 миль, то давление на скальном дне океана будет примерно в 16 раз выше давления в Марианской впадине. Это эквивалентно тому, что на каждом квадратном дюйме вашей кожи стоит около 20 слонов.

Давление такой величины можно легко создать в лабораториях с помощью устройства под названием «алмазная наковальня», в котором исследуемый образец раздавливается между двумя алмазами. Один алмаз имеет выемку, в которую помещается образец, а другой — выпуклость, которая соответствует углублению. Поскольку давление зависит от размера области, к которой прикладывается сила, и поскольку точка соприкосновения в этом инструменте очень маленькая, он может развивать огромное давление при относительно небольшом приложенном усилии. Такие устройства могут создавать давление, значительно превышающее то, с каким мы столкнулись бы на Нептунии. (Кстати, у исследований в области высоких давлений есть заметный привкус Дикого Запада — например, учёные, работающие в этой области, часто рассказывают, что их алмазы раскалываются со звуком, похожим на выстрел.)

При высоком давлении материалы ведут себя странным образом: при повышении давления атомы и электроны смещаются и перестраиваются — протекает процесс, который может коренным образом изменить природу материала. Кислород, который при нормальном давлении является бесцветным, безвкусным газом, по мере увеличения давления на него становится синим, затем превращается в рубиново-красный кристалл и, наконец, в блестящий металл. Аналогичные изменения наблюдались и в других материалах. На Земле такого рода изменения наблюдаются только в лабораториях, потому что происходят они при давлениях, намного превышающих те, что наблюдаются даже в Марианской впадине.

Чтобы понять, что мы увидим, когда спустимся в океан Нептунии, мы должны обсудить понятие фазового перехода. Обычно мы считаем, что такие вещества, как вода, находятся в трёх фазах: газообразной (пар), жидкой и твёрдой (лёд). Переходы между ними (такие, как замерзание и кипение) называются фазовыми переходами. Нас будет интересовать в первую очередь переход из жидкого состояния в твёрдое, поэтому давайте посмотрим, как выглядит процесс замерзания на молекулярном уровне. В жидкости молекулы движутся свободно, но находятся в тесном контакте со своими соседями — представьте себе мешок, полный шариков, перекатывающихся друг через друга. В твёрдом теле молекулы образуют жёсткие структуры, словно собранные из конструктора. Таким образом, чтобы произошёл переход из жидкого состояния в твёрдое, мы должны отвести энергию из системы и лишить молекулы свободы движения. Вы делаете это всякий раз, когда кладёте кубик льда в стакан, чтобы охладить напиток — тепловая энергия из вашего напитка переходит в лёд и плавит его (т.е. меняет его фазу), и, соответственно, температура вашего напитка падает.

Осознание того, что вода — старая добрая Н2О — является одним из самых странных веществ во Вселенной, часто повергает в шок. Учёные обнаружили, что при изменении температуры и давления вода может существовать в виде не менее чем 17 фаз льда, каждой из которых соответствует различное расположение атомов водорода и кислорода. Эти отличающиеся друг от друга фазы обычно обозначаются римскими цифрами — например, «лёд X» (лёд 10); название вещества мы обсудим далее. (Следует отметить, что ни одна из фаз льда, которые мы обсудим, не имеет ничего общего с вымышленным льдом-девять из романа Курта Воннегута «Колыбель для кошки».)

Лёд, с которым мы знакомы — тот, который образуется на поверхности тротуара, когда мы пишем эти строки холодным январским днём, — называется лёд Ih («лёд один-аш»). Во льду этого типа молекулы воды расположены в гексагональном порядке («h» означает «гексагональный»). В нашей земной среде нет ничего, что могло бы создать достаточное давление для преобразования льда Ih в любую из иных форм льда, хотя при очень низких температурах (ниже -368° F или -222° C) образуется структура, называемая льдом XI, где шестиугольники выстраиваются более упорядоченно, чем во льду Ih.

Ситуация несколько усложняется, когда дело доходит до того давления, которое мы ожидаем обнаружить на дне океана Нептунии. Если его глубина достигает 100 миль, то давление там будет составлять около 16 000 атмосфер. Давление такой величины способно превратить жидкую воду в лёд VI при нормальной температуре воды. Молекулы льда VI обладают так называемым тетрагональным расположением. (Представьте, что вы взяли куб и растянули его так, чтобы его бока стали прямоугольниками, а не квадратами.) Таким образом, из-за давления воды над скалистой мантией Нептунии должен находиться слой льда VI, а над ним — жидкий океан. Это означает, что глубоководные местообитания Нептунии будут напоминать таковые на Айсхейме — горячие источники создают полости и тоннели жидкой воды, в которых под слоем льда могла бы развиваться жизнь.

Это пояснение иллюстрирует важный момент, связанный с водой. Неважно, насколько высока температура — жидкую воду всегда можно превратить в одну из фаз льда, увеличив давление. Именно этот факт сделает поверхность мантии у водных миров таким интересным местом. Например, мы исходили из предположения, что тепло, выносимое на поверхность камня гидротермальными источниками, способно растопить слои лежащего над ними льда. Однако дело в том, что если бы давление на дне океана Нептунии было чуть выше — если бы твёрдое ядро планеты было значительно больше Земли или океан был значительно глубже наших предполагаемых 100 миль — это предположение уже было бы неверным. Это происходит потому, что при таком давлении мы бы начали получать лёд X. Лёд X — это кристалл кубической формы, который существует только при чрезвычайно высоких давлениях — давлениях, которых нет в земной среде, но которые легко можно найти на экзопланетах. С нашей точки зрения, ключевым фактом в отношении льда X является то, что его нельзя растопить, повысив его температуру. Как только давление спрессовало молекулы воды в лёд X, тепло, связанное с восходящим током магмы, просто не сможет их расшатать.

Водный мир со слоем льда X прямо над его мантией был бы странным местом. Магма, выходящая на каменистую поверхность, обнаружит, что её продвижение вверх перекрыто слоем льда, который не растает. Это переросло бы в битву между силой восходящего тока магмы и структурной целостностью ледяного покрова. Результат будет зависеть от особенностей ситуации — например, важное значение будет иметь толщина ледяного покрова.

Относительно тонкий слой льда X может непрерывно вспучиваться и трескаться, подобно тому, как внешний слой твёрдой Земли распадается на тектонические плиты из-за того, что мантийная конвекция выносит магму на поверхность. Поэтому пограничный слой, который образует лёд X, будет аналогичен земной коре. Но хотя мы ожидали бы увидеть непрерывное образование трещин в покрове изо льда X, если бы он оказался достаточно толстым, конвективное тепло накапливалось бы до тех пор, пока магма не вырвалась бы наружу в результате события, напоминающего взрыв. Это ситуация, которая, как мы полагаем, наблюдается на Венере, кора которой настолько тонкая, что тепло накапливается под ней до тех пор, пока не вызовет «взрывной выброс» глобального масштаба. В этом случае вся поверхностная кора планеты распадается на куски, которые затем погружаются в магму под ней — это сценарий, который, как полагают, реализуется на Венере каждые 500 миллионов лет или около того.

Сможет ли жизнь сформироваться на такой поверхности, зависит от того, насколько долго мог сохраняться стабильный пограничный слой льда X, прежде чем его разрушил жар под ним. Если бы он мог просуществовать сотни миллионов лет, то, возможно, там могла бы возникнуть сложная химия. Но если бы распад произошел быстро, то эта территория, вероятно, была бы слишком неспокойным местом для развития жизни. Таким образом, существует ряд ограничений на размер ядра Нептунии и глубину её океана, за рамками которых развитие жизни было бы невозможно из-за свойств льда X. За этими рамками жизнь возникла бы только на поверхности океана планеты. Давайте назовём это «пределом льда X».

Разум и технологии

Нептуния — это первый мир из рассмотренных нами, где может сложиться ситуация развития жизни в одной из двух областей, или же сразу в обеих: на поверхности океана и на океанском дне. Давайте рассмотрим возможное развитие технологий для каждой из этих двух ситуаций по отдельности.

Выбор таков: либо давление на дне океана достаточно велико, чтобы образовался слой льда VI, либо до самой поверхности тянется слой жидкой воды. Если бы существовал слой льда, то мы бы столкнулись с ситуацией, аналогичной той, которую обсуждали в главе 6, когда говорили о мире, который мы назвали Айсхейм. Как вы помните, устройство, которое символизирует тамошнюю технологию, — это труба: устройство, способное перемещать тепло из горячего источника срединно-океанического хребта в другие места. Единственная разница заключалась бы в том, что, если бы нептунианцы двинулись вверх, к верхней границе слоя льда VI, они столкнулись бы с «атмосферой» жидкой воды, а не газа. Они не увидели бы и звёзд, если бы не начали работать над возможностью перемещения к поверхности океана, и это потребовало бы технологий совершенно нового типа. Не исключено, что это может случиться — в конце концов, путешествие нептунианцев к поверхности океана было бы для них не более странным, чем для нас — полёт на Марс.

Когда мы рассматриваем развитие разума и технологий на поверхности океана Нептунии, изучение жизни в океанах Земли может оказаться поучительным. Некоторые животные из наших океанов, которых обычно считают интеллектуально развитыми — например, дельфины и киты, — возникли не в океанской среде. Летопись окаменелостей описывает эволюцию этих существ от наземных обитателей до их нынешнего облика на протяжении десятков миллионов лет. Действительно, у современных китов всё ещё остались маленькие косточки, являющиеся наследием ног, которыми когда-то пользовались их предки. Таким образом, хотя киты и дельфины могут жить в глубоком океане вдали от суши, они не могли появиться в процессе эволюции в мире без суши вроде Нептунии. Иные формы жизни в океанах Земли, такие как осьминоги и омары, обычно считаются обладателями определённого уровня интеллекта[7]. Подобные существа обитают на дне океана в мелководных морях — как правило, на континентальных шельфах. Поскольку на Нептунии эти среды обитания не существуют по определению, мы подозреваем, что разум земного типа не мог бы появиться на поверхности водного мира.

Существует ещё одно препятствие для развития технологий на поверхности, и это нехватка материалов, из которых можно изготовить инструменты — ситуация, которую мы обсуждали в главе 3. В распоряжении многоклеточных форм жизни на поверхности океана Нептунии не было бы твёрдых материалов вроде камней, которые наши предки использовали на заре своего технологического прогресса. Фактически, единственными твёрдыми телами, которые мы можем представить на поверхности океана, были бы куски льда или, возможно, полярные ледяные шапки. В любом случае, мы утверждаем, что классический водный мир с глубокими океанами и без ледяных шапок на полюсах вряд ли породит технологическую цивилизацию на своей поверхности.

Дело даже не в том, что в нептунийском океане не могло быть металлов. Мы знаем, что в океанах на Земле содержатся все встречающиеся в природе элементы периодической таблицы. Проблема в том, что большая часть материалов в наших океанах попадает туда в результате эрозии континентов, которых на Нептунии не существует. Следовательно, нептунианцам пришлось бы зависеть от таких событий, как подводные извержения вулканов и удары астероидов, которые наполнят их океан металлами и другими тяжёлыми элементами.

Нептунианцы, которые могли бы извлекать эти элементы с помощью какого-либо крупномасштабного процесса фильтрации, возможно, с помощью чрезвычайно больших ртов или жабр, могли бы собрать достаточное их количество для образования твёрдых частей тела (вспомните рыб, покрытых пластинами брони), которые, в свою очередь, могут служить источником материала для изготовления инструментов. Известно, что в водоёмах на Земле можно отыскать виды бактерий, которые используют извлечённые из воды металлы именно так. Обладающие магнитотаксисом бактерии используют оксид железа, проникающий сквозь их клеточные стенки, для образования крошечных цепочек железных магнитов. Эти цепочки позволяют бактериям ориентироваться в верхних слоях своих водоёмов, чтобы двигаться вверх или вниз, в зависимости от того, нужны ли им солнечный свет или питательные вещества, соответственно. Если эволюция смогла сделать это на Земле, то нет причин исключать такую возможность и на Нептунии. Дальнейшая эволюция подобных организмов на Нептунии может привести к появлению кремнезёмных или металлических компонентов в их клеточных стенках или других клеточных структурах, которые в конечном итоге могут стать необходимыми частями тел многоклеточных организмов.

Однако нам это кажется некоторой натяжкой, и хотя жизнь может развиваться как на поверхности океана Нептунии, так и на его дне, мы считаем наиболее вероятным, что технологии будут развиваться только в последнем из этих мест. В предыдущих двух главах этот процесс обсуждается для Айсхейма и Новой Европы. Как только на Нептунии разовьётся технологическая цивилизация, колонизация ею поверхности океана станет очевидным преимуществом, поскольку излучение звезды планеты превратится ещё в один источник энергии. Мы представляем себе процесс колонизации как некий аналог освоения людьми околоземного пространства. Иными словами, независимо от того, контактирует ли дно океана с жидкой водой или со льдом VI, технологическая цивилизация, развившаяся на глубине, по всей вероятности, рано или поздно вышла бы на поверхность.

Инструментом, символизирующим этот вид цивилизации, будет подводная лодка. Как только нептунианцы достигнут поверхности океана, нетрудно представить, как они создадут постоянные места обитания — это подвиг, который будет не сложнее, чем колонизация человеком Марса. Можно представить себе большие сооружения, строящиеся на дне океана, а затем всплывающие на поверхность с балластными цистернами, заполненными газами из гидротермальных источников срединно-океанических хребтов.

Подобно будущим людям-колонистам на Марсе, нептунианцы, мигрировавшие на поверхность океана, были бы окружены средой, где давление гораздо ниже того, к которому приспособлена их биологическая структура. И тем, и другим понадобятся герметичные жилища и скафандры для путешествий за пределами их искусственно созданных убежищ. Однако, в отличие от ситуации с людьми на Марсе, мы можем представить себе значительные экономические причины для сохранения нептунианцами своего присутствия на поверхности океана. Мы уже упоминали солнечную энергию как один из возможных экспортных товаров колонии на поверхности. Ещё одним стала бы пища в виде органических соединений, полученных из фитопланктона в фотической зоне. Водоросли, спрессованные в блоки и снабжённые грузом, можно было просто сбросить в океан и дать им опуститься на дно.

Как только мы начинаем представлять нептунийскую цивилизацию двухуровневой (т.е. существующей и на поверхности океана, и на его дне), становятся возможными разного рода интересные ситуации. Предположим, например, что колонистов на поверхности стало достаточно много, чтобы потребовать независимости. Может ли вспыхнуть война за независимость, в ходе которой обитатели поверхности сбрасывают бомбы вниз, а обитатели дна отвечают, посылая вверх пузыри, начинённые взрывчаткой? Может ли получиться аналог «Бостонского чаепития», когда обитатели дна разрывают пакеты с водорослями и позволяют их обрывкам всплывать вверх? Если бы мирные отношения между двумя уровнями сохранялись, смогли бы появиться у нептунианцев астрономия и космические путешествия? Смогли бы они когда-нибудь отправиться на поиски других водных миров?

Не видим причин, делающих это невозможным.

Майк и Джим

Джим: Я вижу, они предсказывают, что лёд в западном владении снова сместится.

Майк: Да, хорошо, что там так мало народа. Это облегчит эвакуацию.

Дж.: Мне уже почти хочется жить в одной из этих колоний на поверхности.

М.: Ты жить не можешь без шуточек — там же, наверху, нет никакого давления. Если бы ты вышел на улицу без скафандра, ты бы взорвался.

Дж.: Я знаю, и ты прав — при таком низком давлении жизни быть не может.

М: Да, и даже те микробы, которых они собирают, появились здесь, внизу, и только потом уже попали на поверхность.

9

МИР ЗЛАТОВЛАСКИ

СОВСЕМ КАК МЫ

Так приятно откинуться на спинку кресла, впитывать тёплые солнечные лучи и слушать мягкий шум волн, набегающих на песчаный пляж. Зелёные растения шелестят на тихом ветерке и весь мир, кажется, говорит вам, что нужно расслабиться и наслаждаться жизнью. Вдалеке лениво кружит в небе один из летучих драконов этой планеты. Если бы не дракон, можно было бы подумать, что это место не так уж и сильно отличается от Земли.

* * *

Все мы помним детскую сказку «Златовласка и три медведя». Мы с удовольствием рассказываем нашим детям и внукам о том, как каша папы Медведя была слишком горячей, каша мамы Медведицы — слишком холодной, но каша Медвежонка была как раз в меру тёплой. Поэтому неудивительно, что, когда учёные начали задумываться о том факте, что океаны Земли должны были оставаться жидкими на протяжении миллиардов лет, чтобы жизнь могла выжить — температура планеты должна была быть не слишком высокой и не слишком низкой, а как раз в меру — они окрестили её первой «планетой Златовласки».

Взгляните на это с другой стороны: как и все звёзды своего типа, наше Солнце постепенно становилось ярче на протяжении 4,5 миллиардов лет, прошедших с момента его образования. Около 4 миллиардов лет назад, когда на Земле впервые образовались океаны, Солнце было примерно на 30 процентов тусклее, чем сейчас, поэтому планете приходилось удерживать гораздо больше поступающей солнечной энергии, чтобы её океаны не замерзали. С течением времени, когда Солнце начало изливать на Землю всё больше и больше энергии, состав атмосферы планеты также менялся, влияя на температуру через парниковый эффект. (Напоминаем вам, что парниковый газ поглощает любое инфракрасное излучение, пытающееся уйти в космос с поверхности планеты, а затем переизлучает его. Поскольку часть этой переизлучённой энергии направлена вниз, воздействие газа выражается в нагревании планеты.) Тем не менее, несмотря на всё это, оказалось, что на протяжении всей истории Земли температура океанов оставалась всего лишь на несколько градусов выше точки замерзания. Не слишком холодно, но и не слишком жарко.

Чтобы привести всего лишь один пример изменений в атмосфере, скажем, что 3,5 миллиарда лет назад океаны Земли были населены процветающими колониями цианобактерий — очень похожих на то, что мы называем зелёной прудовой тиной. В то время в атмосфере практически не было свободного кислорода, но бактерии выделяли кислород как побочный продукт фотосинтеза (растения до сих пор занимаются тем же самым). Вначале этот кислород удалялся путём химических реакций вроде ржавления железа в породах на поверхности, но около 2,5 миллиардов лет назад его содержание начало расти в результате процесса, который некоторые учёные называют Кислородной катастрофой. Предположительно, многие первоначальные обитатели планеты, которые не обладали устойчивостью к кислороду, после этого вымерли, утонув в отходах собственной жизнедеятельности. Однако другие приспособились и смогли использовать кислород, чтобы запустить дыхательный цикл, который в наши дни поддерживает вашу жизнь и жизнь любого другого животного на планете.

В качестве отступления отметим, что многие из крупнейших месторождений железа на Земле, например, в горнодобывающем районе Месаби в Миннесоте, отложились в это время, когда выделявшийся в изобилии кислород соединялся с железом в океанах, а затем выпадал на океанское дно, образовав богатые железом слои осадочных пород. Металл в соседней с вами машине, которую вы видите, проезжая по улице, на самом деле может быть сделан из материала, который является памятью о Кислородной катастрофе.

В 1978 году астрофизик Майкл Харт, работавший в то время в Университете Тринити в Техасе, опубликовал компьютерную модель, описывающую историю атмосферы Земли. В этой модели слабому теплу раннего Солнца помогал парниковый эффект, создаваемый аммиаком и метаном в атмосфере (оба они, как и более знакомый углекислый газ, CO₂, являются парниковыми газами). По мере того как Солнце светило ярче, кислород, вырабатываемый живыми организмами, разрушал эти соединения, снижая парниковый эффект и тем самым компенсируя повышенное излучение Солнца. В итоге возникла наша нынешняя атмосфера, где парниковый эффект обусловлен углекислым газом и водяным паром. По сути, Земля прошла по лезвию ножа между бесконтрольным парниковым эффектом с одной стороны и полным промерзанием с другой.

Однако важнейшая с нашей точки зрения часть расчётов Харта проистекала из анализа того, что произошло бы, если бы Земля находилась на ином расстоянии от Солнца, нежели то, какое имеет место в реальном мире. Согласно его модели, если бы Земля была на 1 процент дальше или на 5 процентов ближе к Солнцу, хрупкий баланс, который позволял океанам оставаться в жидкой форме, был бы утрачен. Таким образом, соображения об эволюции атмосферы нашей планеты привели к мысли о том, что вокруг звезды существует пояс, в пределах которого океаны на поверхности могут оставаться жидкими на протяжении миллиардов лет. Этот пояс называется зоной обитаемости в окрестностях звезды (ЗООЗ), и стал одной из основных идей, определяющих мысли учёных относительно жизни на экзопланетах.

Зоны обитаемости в окрестностях звёзд и способность поддерживать жизнь

Первое, что мы можем сказать о ЗООЗ — это то, что она будет у каждой звезды. Иными словами, вокруг звезды всегда будет существовать пояс, в котором энергетический баланс мог бы сохранять температуру поверхности планеты между точками замерзания и кипения воды. Для маленьких тусклых звёзд этот пояс узок и близок к звезде. Например, многие из известных экзопланет, находящиеся в ЗООЗ своей звезды, расположены ближе к этой звезде, чем Меркурий к Солнцу. Аналогичным образом ЗООЗ больших ярких звёзд шире и располагается дальше от них. Кроме того, как уже отмечалось выше, излучение энергии звездой увеличивается с течением времени, поэтому по мере старения звезды обитаемая зона фактически смещается кнаружи. Однако здесь есть важный момент: из-за того, что где-то вокруг каждой звезды имеется ЗООЗ, мы ожидаем, что просто волей случая некоторые планеты сформируются именно в этих зонах.

Но, сделав это замечание, мы должны добавить, что за последние одно-два десятилетия учёные пришли к пониманию того, что ЗООЗ необходимо рассматривать гораздо тщательнее, чем позволяет простой расчёт температурного баланса. Как отмечает астрофизик Массачусетского технологического института Сара Сигер, присутствие планеты в зоне обитаемости ещё не гарантирует того, что она действительно пригодна для жизни. На самом деле существует множество факторов, которые могут повлиять на возможность жизни в мирах в ЗООЗ.

По мере прогресса в исследованиях экзопланет поиск планеты земного типа в ЗООЗ стал чем-то вроде Святого Грааля в астрономическом сообществе. Но в настоящее время мы поняли, что обитаемость планеты зависит не только от расположения её орбиты. В главах 6 и 7, например, мы рассмотрели миры, которые не находились в ЗООЗ своих звёзд, не имели на поверхности океанов жидкой воды, однако представляли собой возможный дом для жизни и даже развитой цивилизации. Подобного рода соображения заставили учёных гораздо шире взглянуть на условия, необходимые для возникновения жизни.

Тип материнской звезды

Тип звезды, вокруг которой вращается планета, может иметь важные последствия для развития жизни, даже для планет в ЗООЗ. Например, маленькие тусклые звёзды, которые называются красными карликами и составляют наибольшую долю звёзд Млечного Пути, часто переживают периоды чрезвычайно высокой активности. Звёздные вспышки и выбросы огромного количества заряженных частиц весьма усложнили бы жизнь на любой поверхности планеты — неважно, находилась ли планета в ЗООЗ, или же нет. В таких системах жизнь, скорее всего, должна оставаться на дне океана или под землёй, чтобы выжить. В таких ситуациях понятие ЗООЗ становится просто неактуальным.

Учёные начинают отказываться от идеи о том, что жизнь должна эволюционировать и сохраняться на поверхности планет. Например, многие современные доказательства заставляют сделать вывод о том, что какие-либо живые организмы на Марсе будут обнаружены под поверхностью. Кроме того, если жизнь существует в подповерхностных океанах во внешних районах Солнечной системы, например в океанах Европы и Энцелада, то она уже по определению будет находиться под поверхностью. Даже на Земле, похоже, под поверхностью планеты может находиться больше биомассы, чем на ней. Так что интенсивная радиационная обстановка, идущая в комплекте с маленькими звёздами, не обязательно должна препятствовать развитию жизни, хотя эту жизнь, вероятно, было бы невозможно обнаружить напрямую с помощью технологий, которыми мы располагаем в настоящее время.

С другой стороны, более массивные звёзды обеспечивают более благоприятную радиационную обстановку, но время их жизни может быть относительно коротким. В некоторых случаях они могут прожить всего 30 миллионов лет. Маловероятно, что за такой короткий промежуток времени на планете могло развиться что-то помимо простой микробной жизни. Кроме того, такие звёзды заканчивают свою жизнь мощным взрывом, который называется сверхновая и наверняка уничтожит любые близлежащие планеты. Таким образом, даже если бы жизнь действительно смогла развиться в ЗООЗ такой звезды, все её следы были бы уничтожены после гибели звезды.

Именно из-за этих ограничений охотники за экзопланетами сосредоточили свое внимание на планетах в зоне звёзд среднего размера наподобие Солнца.

Эволюция атмосферы

Второй источник сложностей при обсуждении обитаемости появляется из-за того, что атмосферы планет не являются стабильными, неизменными системами, а развиваются с течением времени. Описанная выше Кислородная катастрофа Земли является лишь одним из примеров процессов такого рода. Конечно, есть и другие, и ниже мы обсудим некоторые из них, особенно важные для планет земной группы.

Для малых планет вроде Марса большую роль играет диссипация атмосферы. Вот как работает этот процесс: молекулы, составляющие атмосферу планеты, всегда находятся в движении, и чем выше температура, тем быстрее они движутся. Однако независимо от температуры всегда найдутся какие-то молекулы, которые движутся быстрее или медленнее среднего. Если более быстрые молекулы наберут достаточную скорость и будут двигаться в направлении, перпендикулярном поверхности планеты, они смогут преодолеть силу притяжения планеты и вырваться в космос.

Чем больше планета, тем больше её сила притяжения и тем легче ей удерживать атмосферу. Например, на Земле для того, чтобы покинуть планету, молекула должна была бы двигаться со скоростью около 7 миль в секунду (11 км/сек). Важно отметить, что разгонять до высокой скорости тяжёлые молекулы сложнее, чем лёгкие. Это означает, что более лёгкие молекулы с большей вероятностью, чем тяжёлые, будут утрачены из-за диссипации атмосферы. Земля, например, потеряла большое количество изначально присутствовавших в ней водорода и гелия — самых лёгких элементов своей атмосферы, ну а Марс потерял ещё более тяжёлые газы — кислород и азот.

Сходный механизм рассеивания атмосферы под названием «фотодиссоциация» особенно важен для молекул воды. Если на поверхности планеты есть вода, то в атмосфере будет присутствовать некоторое количество водяного пара. Ультрафиолетовое излучение звезды планеты разрушит молекулы воды, которые окажутся в верхних слоях атмосферы. Получившийся водород, будучи лёгким газом, окажется утраченным в результате диссипации атмосферы, а кислород соединится с атомами на поверхности планеты, образуя различные окисленные минералы. Мы считаем, например, что именно таким образом Марс потерял океан, который существовал на нём в начале его истории, и что красный цвет планеты является результатом окисления (коррозии) железа в его поверхностных породах.

Другой важный вид изменений относится к двуокиси углерода, важному парниковому газу (наряду с водяным паром) в атмосфере Земли. Каждый раз, когда на Земле извергается вулкан, углекислый газ выделяется из глубин мантии и закачивается в атмосферу. В ходе сложного процесса, известного как глубинный углеродный цикл, углекислый газ попадает в океан и связывается в составе таких материалов, как известняк, после чего может, помимо прочего, вернуться обратно в недра Земли. Таким образом, преобладающие геологические процессы на планете могут воздействовать на количество углекислого газа в её атмосфере, а это, в свою очередь, повлияет на её температуру. Мы полагаем, что какие-то океаны на поверхности, существовавшие на Венере в начале её истории, испарились из-за высокой температуры планеты, вызванной её близостью к Солнцу. Таким образом, у Венеры не было возможности удалить углекислый газ из своей атмосферы, и без глубинного углеродного цикла планета страдала от накопления этого газа в результате так называемого бесконтрольного парникового эффекта.

Эти примеры показывают, что изменения в атмосфере экзопланеты — изменения, которые, стоит особо отметить, мы не можем наблюдать с помощью современных телескопических приборов, — могут оказать значительное влияние на её обитаемость. Приведу только один пример: планета, которая находилась в центре ЗООЗ своей звезды, но имела очень мало воды, могла бы пострадать от бесконтрольного парникового эффекта и оказалась бы похожей на Венеру. Издалека было бы очень трудно понять, случилось это, или нет.

Разум и технологии

Тот факт, что у нас есть довольно хорошее понимание, как и когда развилась жизнь в одном из миров Златовласки (Земля), позволяет вывести некоторые предположения из дискуссий о развитии жизни на планетах такого рода. Хотя химия инопланетной жизни не обязательно должна основываться на системе ДНК-РНК, которая действует в жизни на Земле, будет не так уж сложно предположить, что формы жизни из других миров Златовласки будут аналогичным образом зависеть от сложной информации, заключённой в большие молекулы на основе углерода. В главе 15 мы поговорим о том, почему углерод занимает особое место в этом отношении. На данный момент мы просто обращаем внимание, что углерод может образовывать прочные и стабильные цепочки и кольца атомов, которые идеально подходят для использования в качестве биомолекул, несущих информацию.

Кроме того, нам не нужно допускать существование стандартной научно-фантастической галактики, населённой говорящими по-английски двуногими гоминидами, чтобы понять, как может работать естественный отбор в других мирах Златовласки. Мы можем посмотреть на развитие разума и технологий на Земле и провести возможные аналогии со сходными планетами Златовласки в галактике.

Ключевой момент естественного отбора, на который мы должны обратить внимание, заключается в следующем: это не процесс отбора по доброте или моральной ценности. Для того, чтобы донести эту мысль до своих студентов, один из авторов (Дж. Т.) использует старую шутку:

«Два туриста в горах сталкиваются с явно голодным медведем гризли. Один из туристов начинает сбрасывать свой рюкзак. Другой спрашивает:

— Что ты делаешь? Разве ты не можешь бежать быстрее этого медведя?

— Мне не нужно бежать быстрее медведя — я просто должен бежать быстрее тебя».

Не имеет значения, что более медленный бегун — это добрый человек, который помогает старушкам перейти улицу. Естественному отбору всё равно. Единственное, что имеет значение, — то, что его спутник быстрее. Это те гены, которые перейдут в следующее поколение[8].

Итак, что это говорит нам о типах форм жизни, которые будут развиваться в мирах Златовласки? Мы боимся, что ответ не очень обнадёживающий, поскольку наиболее вероятным результатом будет то, что они, вероятно, будут не более мягкими и добрыми, чем Homo sapiens. Если взглянуть на историю нашего вида и отметить исчезновение более 20 видов гоминид, которые были обнаружены в летописи окаменелостей, нам не стоит питать особых надежд на возможность встречи с технологически развитым видом, который будет миролюбивее нас. Любой, кого мы там обнаружим, будет, скорее всего, не более нравственным или не менее воинственным, чем мы сами. Жуть!

Посмотрим на это с другой стороны: если мы сожмём историю Вселенной в один год, то Земля и наша Солнечная система сформировались примерно в День Труда[9], а развитие науки занимает не более нескольких последних секунд года. Крайне маловероятно, что ни один другой вид существ не развил бы науку в течение всего «года» до появления Homo sapiens. Законы физики и химии не являются малопонятными или скрытыми — их может открыть любая умеренно разумная цивилизация. По крайней мере, какие-то из этих цивилизаций Златовласки должны были бы это сделать. Наверное, где-то какой-то инопланетный Исаак Ньютон дал толчок к развитию технологической цивилизации. Самый тревожный факт здесь — то, что мы не можем найти никаких свидетельств существования ни одной из таких цивилизаций. Даже если у нас не будет сверхсветового варп-двигателя и значительных успехов в технологиях, расчёты показывают, что через 30 миллионов лет — это менее одного дня в нашем вселенском году — человеческая раса может распространиться по всей галактике. Если мы сможем это сделать, то на это способна и любая другая цивилизация, такая же развитая, как мы сами.

Так где же эти другие цивилизации? Этот вопрос является выражением так называемого парадокса Ферми (названного в честь Энрико Ферми [1901-54], одного из ведущих физиков 20 века). Кто-то однажды сообщил ему о расчётах, которые предполагают, что в галактике существуют миллионы развитых цивилизаций. Ферми на мгновение задумался, а затем спросил: «И где же все?» Иными словами, почему они ещё не здесь? Почему мы ощущаем то, что учёные называют «Великим молчанием», когда речь заходит об инопланетянах?

Учёные и писатели-фантасты, наделённые богатым воображением, выдвинули множество возможных объяснений. Вот несколько самых популярных:

• Гипотеза зоопарка: Инопланетяне объявили Землю чем-то вроде охраняемых природных территорий.

• Гипотеза «Звёздного пути»: Инопланетяне приняли Первую директиву, которая не позволяет им влиять на естественный ход событий в развивающихся цивилизациях вроде нашей.

• Гипотеза рая: инопланетяне толстые и счастливые в идеальной среде обитания, и не проявляют интереса к исследованиям.

• Гипотеза замещения: органическая жизнь была замещена разумными машинами (будущее, часто предполагаемое для человеческой расы), и машины не заинтересованы в контакте с органической жизнью.

Мы могли бы продолжить, но думаем, что вы уловили суть. Проблема, однако, состоит в том, что, хотя мы можем представить себе развитие по одному из этих сценариев в каких-то внеземных цивилизациях, рассматривать любой из них как неизбежный результат развития жизни — очень сложная задача. Чтобы понять важность этого момента, вернитесь к разделу «Математика» главы 1. В ЗООЗ у звёзд должно существовать много миллионов планет размером с Землю — эта гипотеза подтверждается тем фактом, что мы уже обнаружили пару десятков таких в нашей небольшой выборке из нескольких тысяч экзопланет. Крайне маловероятно, что все они примут, например, нечто вроде Первой директивы из «Звёздного пути». Мы боимся, что самый логичный ответ на вопрос о том, почему мы не знаем о существовании развитых внеземных цивилизаций, состоит в том, что этих цивилизаций там нет. Насколько мы можем видеть, единственное объяснение этого, связанное с законами природы (см. главу 11), зависит от действия естественного отбора.

Это подводит нас к очень мрачным размышлениям относительно судьбы жизни в мирах Златовласки. Учитывая тенденцию естественного отбора к созданию агрессивных видов — видов, подобных Homo sapiens, — возможно, что вся история Вселенной была занята процессом эволюции, производящим разумные формы жизни на одной планете Златовласки за другой, но лишь для того, чтобы эти формы жизни уничтожали сами себя, едва открыв для себя науку. Иными словами, вполне возможно, что существовало огромное количество цивилизаций, достигших нашего уровня, но все они уничтожили себя ещё до того, как смогли колонизировать ближайшие звёзды. Этот сценарий конца света является распространённым объяснением парадокса Ферми.

Эта мысль заставляет содрогнуться. Однако, сказав это, мы должны отметить, что открытия, сделанные в межзвёздной среде во время написания этой книги, могут предложить иное возможное решение, которое, как и описанный выше сценарий, основано на фундаментальных законах природы. Эти открытия, наряду с другими вопросами, пока ещё не получившими ответов, обозначены в главе 17.

Настоящие Майк и Джим

Майк: Неважно, как много мы узнаём о жизни в галактике; мы гарантируем, что уже на следующий год вас удивит что-то новое и неожиданное.

Джим: Наверное, всё случится именно так. Это будет нечто настолько странное, что мы даже не сможем предположить, что это может быть, пока не обнаружим эту штуку.

10

ГАЛО:

ЖИЗНЬ НА ТЕРМИНАТОРЕ

Солнце стоит на горизонте. В этом нет ничего удивительного — здесь солнце всегда стоит на горизонте. Оно никогда не движется в небе. Со своего наблюдательного пункта на вершине горы вы можете посмотреть вниз на залитую солнцем часть планеты, где вы видите скорченную, измученную, выжженную солнцем пустыню. Прищурившись, взгляните в другую сторону, в темноту другой половины планеты, и вы сможете разглядеть гигантские горы льда. Узкая переходная полоса, называемая терминатором, где вы совершили посадку, является единственным местом, где жизнь может уцелеть на этой планете двух крайностей, одна сторона которой вечно горяча, а другая вечно холодна. В окружающей вас природной среде господствуют свирепые ветры, дующие из пустыни в сторону ледников, и неподалёку вы можете увидеть ветряные мельницы, построенные существами, живущими под поверхностью планеты. Несколько обслуживающих ветряные мельницы инженеров и техников, которых вы замечаете, — это существа обтекаемых очертаний, едва возвышающиеся над землёй. А как ещё они смогли бы противостоять ветрам Гало?

* * *

До этого момента мы посещали планеты, которые вызывают определённое ощущение знакомого мира. В конце концов, вода, лёд и океаны — это часть повседневного опыта здесь, на Земле. Однако наши следующие визиты будут на планеты, которые уже не кажутся нам такими знакомыми. В этой главе, например, мы рассмотрим миры, которые всегда обращены к своей звезде одной и той же стороной, поэтому их сторона, обращённая к звезде, раскалена, в то время как другая сторона, обращённая в космос, обжигающе холодна. В таких мирах существует лишь узкая переходная зона между горячим и холодным. Она окружает планету подобно ореолу (гало). Собственно, мы и примем во внимание эту особенность, использовав её в качестве названия нашей воображаемой планеты: Гало.

Приливный захват

Вы с детства знали, что Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной, но задумывались ли вы когда-нибудь о том, какое совершенно необычайное совпадение необходимо для такого положения дел? Чтобы оставаться обращённой к Земле одной и той же стороной, Луна должна повернуться вокруг своей оси один раз за то же самое время, которое требуется для завершения одного оборота по орбите. По сути, её «день» должен быть ровно такой же длины, что и её же «год». Любое другое соотношение между её вращением вокруг своей оси и вращением вокруг Земли показало бы наблюдателям на нашей планете её обратную сторону.

Невероятное совпадение? Ну, не настолько. Как ни странно, но такого рода ситуации — довольно обычное дело в галактике. Говорят, что Луна находится в приливном захвате у Земли (или, на как говорят астрономы, синхронизирована). В нашей солнечной системе многие луны находятся в приливном захвате у своих планет, тогда как другие находятся в более сложных приливных отношениях, известных как орбитальные резонансы. Также возможно, что планета будет находиться в приливном захвате у своей звезды, особенно если расстояние между ними невелико. Мы считаем, например, что все семь планет размером с Землю, вращающиеся вокруг звезды TRAPPIST-1 (см. главу 13), находятся в приливном захвате, и в качестве исторического экскурса скажем, что мы привыкли считать, будто Меркурий всегда обращён к Солнцу одной и той же стороной, прежде чем точные измерения его вращения доказали, что это представление ошибочно.

Как подразумевает само название явления, Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной из-за действия приливов и отливов. Мы привыкли думать о приливах и отливах на Земле как явлении, связанном с океанами. Любой, кто проводил время у морского берега, знает, что каждый день бывает два прилива, а услышав слово «прилив», мы автоматически думаем о повышении и снижении уровня воды. Мы знаем, что эти океанские приливы вызваны силой тяготения Луны и, в меньшей степени, силой тяготения Солнца.

Однако на нашей планете существует другой вид приливов, который столь же регулярен, как и океанские, но далеко не так хорошо известен. Чтобы понять это утверждение, вы должны осознать, что, где бы вы ни находились, два раза в день земля под вами поднимается и опускается чуть менее чем на 1 фут (около 30 см) во время так называемого земного прилива или смещения уровня поверхности. Подобно океанским приливам, земные приливы на нашей планете вызваны силой притяжения Луны. Обычно мы их не замечаем, потому что подвергшаяся её действию область планеты имеет тысячи миль в поперечнике. Например, если поверхность большей части континентальной территории Соединённых Штатов поднимается на 1 фут или около того в течение многих часов, по сути, никаких заметных эффектов не наблюдается — в действительности же земной прилив можно обнаружить лишь очень чувствительными научными приборами. (Например, учёные, работающие с Большим Адронным Коллайдером в Швейцарии должны учитывать земные приливы при выполнении тонких настроек своей машины.)

Если Луна может вызывать приливы и отливы на Земле, то из этого следует, что гравитационное воздействие Земли может вызывать приливы и отливы на Луне, и это именно то, что приводит к приливному захвату. Подобно поверхности Земли, поверхность Луны в некоторой степени эластична. Он реагирует на силу притяжения Земли, слегка перемещаясь вверх и вниз, когда Земля проходит над ней. Это создает так называемую приливную волну. Волна всегда находится под Землёй и по мере вращения Луны перемещается по её поверхности, так что разные части Луны приподнимаются в разное время.