Если бы: Мир без Солнца.

Кратко о статье: Представьте себе, что у Земли нет Солнца и она погружена в вечный мрак космоса. Смогла бы в таких условиях зародиться жизнь и появиться разум?

Многие апокалипсические произведения построены на идее угасания Солнца и дальнейшей гибели всей жизни на Земле. Такой сюжет не является полным вымыслом: в космосе существует много блуждающих планет, утративших своё светило. Подобный мир описал Джордж Мартин в романе «Умирающий свет».

Начальные условия

В произведении Джорджа Мартина планета-странник случайно проходит мимо чужой звезды и на ней временно возрождается жизнь. Однако по мере удаления от светила на планете становится все холоднее и в романе делается пояснение о неизбежности гибели всего живого после ухода в космический мрак. Мы же для чистоты эксперимента вообще исключим вероятность появления звезд на пути планеты.
"Фотография. Прообраз Земли без Солнца — спутник Юпитера Европа. Предполагают, что под поверхностным льдом существует океан с внеземной жизнью."
Очевидно, что при отсутствии солнечного тепла поверхность планеты остынет до абсолютного нуля и покроется вечными льдами. Атмосферные газы из-за низкой температуры перейдут в твердое состояние и осядут на поверхности.

Однако при погружении под землю температура стабилизируется, а на большой глубине даже повысится за счет внутреннего тепла планеты. Таким образом, на блуждающей планете гипотетически может существовать высокоразвитая жизнь на большой глубине в пещерах или в океанах.

Для возникшей в таких условиях разумной цивилизации появление на безатмосферной поверхности планеты будет равносильно полету в космос. Однако если некоторые вулканы будут выходить на поверхность, то в этих местах появятся своеобразные теплые оазисы благоприятные для колонизации.

Источник энергии

Отсутствие Солнца делает невозможным фотосинтез – основу жизни абсолютного большинства живых существ на Земле. Однако существует альтернативный источник энергии, не зависящий от света звезд. Речь идет о хемосинтезе – извлечение энергии путем окисления неорганических соединений. Правда по степени эффективности он несравним с фотосинтезом, однако вполне может обеспечить существование живых организмов.

"Фотография. Вершина пищевой цепочки, основанной на хемосинтезе. Пещера Аялон, Израиль."

На Земле известны изолированные колонии живых существ, живущих за счет хемосинтеза. Например, в Израиле была открыта пещера Аялон длиной в 2,5 километра с подземным озером. До обнаружения человеком пещера все 5 миллионов лет своего существования была полностью изолирована от внешнего мира. Несмотря на полную герметичность от поверхности в ней обнаружена своя пищевая цепочка из 8 видов живых существ от бактерий до небольшого белого скорпиона.


                  "Фотография. Вуали питающихся сероводородом бактерий на стенах пещеры Cueva de Villa Luz."
В Мексики существует наполненная сероводородом пещера Cueva de Villa Luz длиной в 2 километра с подземным ручьем. При взаимодействии выделяющегося снизу сероводорода и поступающей сверху воды образуется серная кислота, которая и разрушает известняк. Использующие сероводород для извлечения энергии бактерии процветают и даже образуют своеобразные слизистые вуали на стенах пещеры. Подобно Аялону бактерии пещеры Cueva de Villa Luz служат основой автономной пищевой цепочки через мелких червей и клещей к многочисленным мошкам, а затем и к мелким рыбкам (ученым до сих пор непонятно, как они живут в растворе серной кислоты).

              "Фотография. Черный курильщик – источник сероводорода для хемосинтезирующих бактерий на дне моря."
Самыми известными примерами независимой от Солнца жизни являются черные курильщики. Они представляют собой выход насыщенной вулканическими газами горячей воды на дне морей и океанов. Вокруг черных курильщиков живут свои сообщества организмов, тоже не зависящих от солнечного света.

По последним научным данным общий вес подземных хемосинтезирующих бактерий превышает массу остальной биосферы. К сожаления эта подземная биосфера ограничивается только бактериями. Однако эти бактерии являются древнейшими существами на планете. Как знать, возможно без Солнца и более эффективного фотосинтеза именно они составили бы основу биосферы Земли?

Возможности хемосинтеза зависят от объема прибывающего из недр планеты сероводорода, который поднимается вверх вместе с вулканическими газами. На Земле основанные на хемосинтезе колонии очень невелики по размеру и не имеют потенциал для дальнейшего роста. Причина кроется в локальности мест выхода сероводорода и ограниченности его объема. Поэтому для существования развитой жизни на беззвездной планете потребуется сильная вулканическая активность, обеспечивающая поступление больших объемов сероводорода на обширные площади дна океанов или пещер. А уже на основе хемосинтезирующих бактерий может появиться пищевая цепочка вплоть до разумной жизни.

Варианты

Таким образом разумная жизнь на одинокой планете может возникнуть, но только в океанах или глубоких пещерах. Это делает проблемным развитие металлургии. В условиях океанов она вообще невозможна, поэтому рассмотрим вариант пещер. И если скажем запасы полезных ископаемых типа железа не представляют проблемы, то деревья под землей не растут и угольные пласты не образуются. На Земле угольные пласты появились именно за счет фотосинтеза. Можно в качестве топлива использовать подземные растения, хотя их эффективность конечно несравнима с углем.

Еще одной проблемой подземных жителей станет теснота, разобщенность и специфический рельеф пещер. В отличие от поверхности пещеры на Земле не образуют единого пространства, а раскиданы небольшими клочками иногда на значительном расстоянии друг от друга. К тому же большинство пещер представляют собой сеть узких коридоров и вертикальных колодцев, а пригодные для поселений комнаты и гроты с относительно ровным полом встречаются довольно редко. Общая же площадь пещер несопоставима с поверхностью Земли, а крупные пещеры встречаются реже мелких. В сочетании с низкой продуктивностью хемосинтеза это приведет к маленькой плотности населения. Создание поселений и тем более государственным образований может стать невозможным. Разумные существа будут жить отдельными изолированными друг от друга семьями (если им вообще хватит ресурсов пещеры для пропитания) и не иметь возможностей для прогресса.

"Фотография. Крупнейшая пещера мира Саравак на острове Борнео в Малайзии. Можно поместить небольшую деревню подземных жителей."
Существование же гигантских подземных полостей (могущих стать основой для крупных поселений и даже городов) по типу описанных Жюль Верном в романе «Путешествие к центру Земли» невозможно по причине механики горных пород: чем больше размер пещеры, тем выше вероятность обрушения свода. Самым большим пещерным гротом на Земле является Саравак с длиной 600 м, шириной 415 м и высотой 100 м.

Выход из данной ситуации может быть найден путем соединения всех пещер планеты в единую сеть (что не противоречит никаким законам науки). И хотя существование крупных подземелий длиной и шириной в десятки и сотни километров невозможно, но вполне реально создать цепочку соединенных друг с другом гротов размерами например по квадратному километру каждый. Правда сильное уплотнение пещерных систем может привести к глобальному обвалу горной породы, что налагает определенные ограничения на максимально возможную плотность населения. Видимо подземным жителям придется вести кочевой образ жизни, перемещаясь от одного грота к другому.

Есть конечно вариант уменьшить размер живых существ (что сразу решает все проблемы), однако в маленькое тело может просто не поместиться необходимый для разума объем мозга.

В пещерах нет сезонных и суточных колебаний климата, а температура и влажность всегда держатся на одном уровне. Таким образом у пещерных жителей не будет стимулов к прогрессу. Наличие крупных хищников в пещерах довольно маловероятно. Постоянность условий жизни и ограниченность ресурсов может привести к отсутствию эволюции и стабилизации биосферы на одном уровне задолго до появления разума.

Однако самым оптимальным будет сочетание подводной и подземной жизни. Если пещеры будут соединяться с океанами, то разумные жители беззвездной планеты могут использовать океаны для жизни и добычи пропитания (в любом варианте более обширные и богатые по сравнению с пещерами), а пещеры для металлургии. Если пещеры будут иметь выход на поверхность, то вполне можно организовать вентиляцию домн. Жителям блуждающей планеты придется иметь жабры и легкие для возможности жить и под водой и на воздухе в пещерах.

Отсутствие света от материнской звезды скорее всего приведет к изначальной слепоте разумной цивилизации. Впрочем, вполне возможно, что они научатся испускать искусственный свет наподобие глубоководных рыб или использовать подсветку от вулканов. Но вероятней всего будет применяться эхолокация.

В пещерах же с ее сложным рельефом и ограниченными размерами самым эффективным и оптимальным органом чувств станет осязание. Даже в варианте самосветящихся существ ограниченный обзор лишает зрение его главного преимущества перед осязанием – зачем видеть стены пещеры, когда до них можно прикоснуться? Распространение звука тоже будет ограничиваться стенами пещер.

Подземные жители будут иметь гибкое маленькое тело и множество хватательных конечностей для осязания и передвижения по пещерам (возможно даже с присосками). И если например разумные жители будут воспринимать мир преимущественно осязанием, то может появиться особая форма скульптуры – тактильная на прикосновении, а не созерцании как у нас. А вот живопись будет отсутствовать. Интересной окажется и мифология: жители беззвездной планеты будут поклоняться вулканам как источникам жизни, а поверхность планеты станет прообразом ада и мира мертвых.

Условия пещер понравятся местным полководцам: при соединении всех подземелий в единую цепь появляется возможность нападения в трехмерном пространстве сверху или снизу. Правда маленькие размеры проходов ограничат численность армий и окажутся более благоприятными для обороняющихся.

Однако если вулканическая деятельность на планете очень сильна и вулканы выходят непосредственно на поверхность, то жизнь вполне может существовать и наверху «на открытом воздухе». В этом случае роль Солнца выполняют вулканы. В таком варианте всё будет зависеть от мощности и периодичности извержений и их способности победить холод космоса, но в любом случае условия на поверхности окажутся более нестабильными и изменчивыми по сравнению с глубинами планеты.

Однако чем старше планета, тем слабее ее вулканическая и тектоническая активность (в связи с исчерпанием запасов радиоактивных элементов в ядре). Поэтому в конечной перспективе беззвездная жизнь обречена на гибель после исчезновения источника тепла и исчерпания запасов сероводорода. От судьбы не уйдешь.