Биосферы других планет. Михаил Никитин

Мы сошлись на том, чтобы я рассказал, как можно хоть что-то прикинуть про устройство биосфер других планет, как какое оно в принципе возможное, и хотя бы немножко погадать, ээ какие там могут быть животные и чем они от наших могут отличаться. То есть тема очень гадательная. Всегда можно сказать, что это у вас, товарищ лектор, недостаток воображения. На самом деле может быть всё, что угодно, что я вот видел, поев волшебных грибочков и ещё в 10 раз больше. Вот. Но на самом деле некоторые ограничения на облик живых существ следуют из физики и механики. Я про это скажу позже. Ну, кроме ограничений есть и второй способ об этом думать. На примере эволюции жизни на Земле мы знаем много случаев, когда эволюция повторяется, когда она несколько раз приводит к существам довольно похожего облика, совсем похожего или в отдельных чертах. Это параллельная эволюция и конвергенция. Точной грани между ними нет, но параллельная эволюция - это когда из похожих предков получаются похожие потомки. Конвергенция - это когда из разных предков получаются похожие потомки. Примеры параллельной эволюции, например, представляют нам крабы. Крабы - это, значит, ракообразные с коротким, округлым, компактным телом, без подвижного брюшка, в отличие от раков и креветок, часто способные ходить боком, склонные ходить боком, а не вперёд, как все другие нормальные существа с ногами в диапазоне от нас до тех же креветок. Так вот, как установили зоологи, форма краба возникала в эволюции рокообразных как минимум четыре раза. Предками разных групп крабов были разные креветки и разные ракиотшельники, разные хвостатые предки, которые этот свой хвост, своё брюшко уменьшали и поджимали под себя и убирали его подвижность и компактизовались. Птицы тоже группа параллельно эволюционирующая, но не те птицы, которых мы видим вокруг нас сейчас. Все птицы, которые живут сейчас, возникли от одного, от одной предковой птицы. Но были вымершие в конце милового периода зубастые птицы энонциорнисы, с перьями, с крыльями, хорошо летавшие, с мелкими зубьями в клюве, с совершенно другим строением хвоста, с другим прикреплением летательных мышц, независимо произошедшие от нелетающих пернатых динозавров, от бегающих пернатых динозавров. То есть предки и настоящих птиц, и инонциорницев были довольно похожи. Это были бегающие пернатые динозавры, но немножко разные. Ну, разные на уровне, как кошка и собака. Вот и те, и другие освоили полёт, но сделали это явно независимо, потому что промежуточный вариант крепления мышц к плечу, промежуточный между нормальными птицами и инонциорницами, летать совершенно не позволяет. Они явно два раза независимо стали махать крыльями и летать. Конвергентная эволюция. Тут тоже есть свои примеры. Классическое, например, это их тиозавры, акулы, дельфины, которые приобрели похожую форму тела, похожее расположение плавников как приспособление к быстрому плаванию, как у водных быстроплавающие водные хищники. При этом, естественно, дельфин и их тиозавр и акула - это не точные копии друг друга. Вы их без проблем отличите. У них разные органы чувств. У акулы там преобладающие чувства - это обоняние и боковая линия, дальнее сезание. У их тиозавров были огромные глаза, прекрасное зрение. У дельфина главное чувство - это их локация. А обоняние и зрение у дельфина гораздо слабее. Они там по-разному дышат. Акулы дышат жабрами из воды. Дельфины и их тиозавры дышат лёгкими, выныривая за воздухом на поверхность. Перепутать их нельзя. У дельфинов, строго говоря, даже механизм плавания немножко другой. Как рыбы двигают хвостом? — Справа налево. А как двигают хвостом дельфины и киты? Вверх-вниз. Потому что дельфины произошли от наземных млекопитающих, близких к свиньям и бегемотам, которые уже освоили бегание голопом, при котором самые сильные мышцы изгибают позвоночник вверх-вниз. Вот если двигаться так же, как при голопе, но либо поджать ноги назад к хвосту, как это делают тюлени, либо убрать ноги

вообще, как это произошло с дельфинами и китами, получится вот их способ плавания с загребанием хвостом вверх-вниз. Из совсем таких далёких конвергенций бабочки-пражники и птички калибри примерно одного размера пьют нектар из крупных цветов на лету, не садясь на них, а зависая рядом, используя какие-то длинные тонкие инструменты. У Бражника длинный хоботок, у калибрия вытянутый клюв с высоным из него языком, захватывающим жидкость. Ну то есть, конечно, они сохранили, там Бражник остаётся насекомым, а калибре остаётся птицей. У них совершенно разный скелет, совершенно разная нервная система, совершенно разное дыхание, но похожий облик и похожее питание, похожая аэродинамика, похожие механизмы полёта. То есть пространство решений, доступных для биологической эволюции, оно не безгранично большое, судя по тому, что в пределах Земли она повторяется. Параллелизмы и конвергенции бывают. Ну и чтобы м так сейчас немножко ещё картинок странных созданий, что если кто-то будет упрекать биологов в недостатке фантазии, у биологов на самом деле не недостаток фантазии, у биологов просто сплошное дежавю. Всё, что там креативные художники типа, скажем, Гигера придумали, покажите это зологу беспозвоночных, вроде меня, и он разложит, что вот это есть в такой-то группе кольчатых червей, а это у таких-то голожаберных молюсков вы срисовали. На самом деле всё это уже было. Вот, например, вот это существо филерое, глубоководный малюск, брюхоногий, дальний родственник улиток и слизней. У него нет раковины, у него почти исчезла нога, он стал уплощённым с боков и двигается как рыба. У него есть хвост, у него есть спинной плавник, у него есть брюшные плавники. То есть он приобрёл рыбообразную форму и рыбообразный способ передвижения. Он от этого не стал рыбой, у него не появилась позвоночника, но форма похожа. Из более странного и уникального грибневики. Вот такие вот прозрачные плавающие в море шарики с двумя щупальцами. Это единственная группа животных, которые плавают без помощи мышц, но при этом активно. Вместо мышц у них вот эти вот восемь белых полосок вдоль шарика. Это восемь рядов грибных пластинок. Это слипшиеся тысячи ресничек, микроскопических структур, выходящих каждая там из своей клетки, которые отдалённо подобно мышцам могут двигаться с затратой энергии химической, но состоят из совершенно других белков и другие молекулярные механизмы. грибневики либо ловят мелкий планктон вот этими перистыми щупальцами, либо биением ресничек собирают её вихрем около рта. И это вот прям такая очень далёкая от нас часть животного мира. Они вообще самая-самая первая ветв животных, отделились от остальных больше 700 млн лет назад. И так с тех пор в море и плавают. В Чёрном море летом их бывает довольно много. Они там достигают огромной численности. Глубоководные галатурии, морские огурцы, дальние родственники морских звёзд и ежей отращивают самое разное количество ног и щупали. Могут вот как это, ходить по дну. Могут, изгибаясь лентой, плавать в воде. могут залезать в норку и сидеть в ней всю жизнь, сгибаясь в виде буквы у и срастаясь передней половиной спины с задней. И получается такое животное, петлеобразный бокал. Кишечник петлёй, нервная система петлёй, всё петлёй. То есть реальная эволюция, особенно если смотреть в море и особенно в глубокое море, порождает очень много такого, что мы на суше и не видели. и в кошмарном снебе не вообразили. Поэтому, зная вот этих всех, действительно как-то становится тяжело выдумывать воображаемых животных. Но шансы есть. Теперь немножко поговорим про условия, которые могут быть на тех или иных планетах, которых кто-то

может эволюционировать. Мы хорошо себе представляем Землю. На земле есть моря и океаны. На земле есть суша, реки, воздушное пространство, в котором кто-то летает. На земле есть леса и их морские аналоги коралловые рифы с ветвистыми кораллами или водорослёвые леса из ламинарий из морской капусты есть животные которые закапываются в песок и или в почву подобно дождевым червям и множество их аналогов в море есть животные сидячие в воде, как гидры или те же коралловые полипы, которые ловят проплывающую добычу с щупальцами или фильтруют воду как устрицы. Есть животные более-менее подвижные, как там млекопитающие, насекомые. В воде это ракообразные рыбы, которые так или иначе быстро передвигаются и активно находят себе еду. А как эти разные образы жизни, способы передвижения в разных средах влияют на анатомию? Наша анатомия человеческая и шире вообще анатомия млекопитающих, э, если начинать со скелета, то к жизни на суше, она приспособлена довольно плохо. внутренний скелет, начиная с позвоночника, вот позвоночник, который одновременно может служить и твёрдой опорый, и может изгибаться из стороны в сторону, это наследие рыбьего образа жизни. Если вы плаваете, изгибая тело, деляя хвостом вверх-вниз или вправо-влево, вам нужен несжимаемая, но гибкая опора для мышц. Именно это и делает позвоночник. У рыб он устроен проще, экономнее всего, и у рыб он работает надёжнее всего. Нагрузку именно строго на сжатие он прекрасно держит и гнётся вправо-влево в тех пределах, которые рыбе нужны. Как только рыбы пытались вылезти на сушу, у них возникли проблемы. на эту гибкую, несжимаемую балку. Её пришлось опереть в двух местах, на передние и задние ноги и подвесить на неё брюхо с внутренними органами, чтобы она стала работать на изгиб. Позвоночник на это рыбей был рассчитан плохо. Поэтому форма позвонков у даже у древних амфибий, едва вылезших на сушу, стала гораздо сложнее, чем у рыб. У рыб позвонки чаще всего по форме это как такие катушки для ниток с вогнутыми торцами. И всё. У наземных позвоночных позвонки отращивают всевозможные отростки, которые входят в пазы соседних позвонков, делают эту конструкцию менее гибкой, но более прочной на изгиб. Но всё равно, чтобы она держалась на изгиб, нужно ещё обвешивать этот позвоночник множеством мышц, которые, напрягаясь, будут уменьшать его подвижность. За 200 или почти 300 млн лет с выхода на сушу позвоночные животные в целом более-менее привели позвоночник в соответствие новой среде обитания разными способами. Птицы, например, пошли путём отказа от подвижности целых отделов позвоночника. У птиц есть очень подвижный и длинный шейный отдел позвоночника, позволяющий сове крутить головой на 360°, позволяющий большинству птиц дотянуться клювом до любого своего пёрышка в любом месте тела, чтобы почистить пёрышки, привести их в порядок. Но цена этого, что маленькая голова для снижения нагрузок на шею, а поясничный отдел позвоночника и крестец у птиц полностью теряют подвижность. Позвонки там, э, как правило, намертво срастаются, и остаётся жёсткое компактное туловище, которое без тяжёлых костей держит сильные, большие нагрузки, возникающие при полёте. То есть птицы так поделили позвоночник на суперподвижную шею и жёсткие все остальные отделы. Млекопитающие так радикально не поступили, но млекопитающие перекачали мышцы спереди, ну, сверху и снизу от позвоночника. Сверху и снизу для четвероногих, для человека это будет спереди и сзади, чтобы лучше держать позу, там стоять высоко на выпрямленных ногах. И дальше использовали эти мышцы и для передвижения, для бегалопом

самым быстрым способом передвижения четвероногих. Да, четыре ноги вообще для движения по суше - это не очень хорошо. Шесть или восемь ног устойчивее и проще. На когда ног меньше шести, у вас всегда возникают проблемы с равновесием. Если у вас шесть ног, вы можете стоять на трёх образующих устойчивый треножник, переставлять в это время три другие. Опёрлись тремя, переставляете другие три. И насекомые таким способом ходят легко, быстро, не падая с ног под управлением очень-очень простой нервной системы. То есть насекомым для координации ног, для хождения хватает буквально нескольких десятков нервных клеток. попробовали бы они это сделать с анатомией хотя бы собаки, потому что при хождении на четырёх ногах вы неизбежно будете попадать в неустойчивые положения, когда вы опираетесь только на две ноги. Ну а в случае быстрого голопа там вообще получаются прыжки и моменты, когда нет опоры ни на одну ногу. И тут, конечно, уже нужны мозги постоянно всё это контролирующее, контролирующие положение всех конечностей, напряжение всех участвующих мышц и очень важная штука, орган равновесия. То, что у нас у позвоночных - это часть внутреннего уха. орган чувств, содержащий кристаллики карбоната кальция, который работает как акселерометр, который постоянно сообщает мозгу о том, где у нас верх и низ, и угловые скорости поворотов. У большинства насекомых органа равновесия нет. У большинства насекомых для отличения верха от низа используется зрение. У большинства, по крайней мере, летающих, насекомых, верх - это там, где светлее. Всё очень просто. Это одна из причин, почему ночные бабочки и другие ночные насекомые начинают кружить вокруг фонаря. Если они исходно летели ниже фонаря, то пролетев под фонарём и дальше, они делают горку. Они рефлекторно, пытаясь поддерживать горизонтальный полёт, ориентируясь на где светлее, там и верх, ориентируются спиной к фонарю. Орган равновесия это довольно сложный, на самом деле, орган чувств, так, простите, который сложно сделать и который трудно миниатюризировать. И если вы маленькая активно летающая, скажем, муха, то у вас этот орган равновесия почти что некуда будет загонять. Он довольно плохо поддаётся миниатюризации, но за счёт шести ног насекомые могут нормально бегать и лазить при очень простой нервной системе и при минимальных органах чувств. При полёте они для контроля полёта используют осязание. Они используют ощущение воздушных потоков, чтобы держать равновесие, чтобы их не кувыркало, чтобы поддерживать прямой курс на коротких временных промежутках. На длинных уже используются глаза и там ориентация вверх-вниз по свету, ориентация по каким-то крупным предметам, которые видны и так далее. То есть для хождения по плоской поверхности оптимально на самом деле шесть ног. Тараканы в этом смысле гораздо совершеннее нас. Вот встать на две ноги - это вообще идея очень сомнительная, выполнимая только для существ с хорошими мозгами. То есть там для птиц, для двуногих динозавров, ну и для некоторых млекопитающих, таких как люди и тушканчики. Теперь давайте перейдём к более глобальным условиям, как планеты могут быть устроены, как условия для жизни на них могут, в принципе, отличаться от земных. С землёй мы все её представляем. С ней понятно. В солнечной системе мест для жизни, хотя бы слегка похожий на земную, довольно немного. Это Марс - это ледяные спутники планет гигантов. Спутник Сатурна Нцелат, спутник Юпитера, Европа, на которых подо льдом есть океаны с жидкой водой. Марс сейчас для жизни довольно плохо пригоден. Максимум, что на Марсе можно ожидать найти - это микробов в толще грунта. На поверхности там слишком плохо, холодно, сухо и высокая радиация. Если закапываться в грунт, то и радиации нет, и теплее, и воды больше. Но в древности Марс был, э, более приятным. На Марсе была вода. На Марсе были океаны глубиной, видимо, до километра. Марс по температуре более

напоминал современную Землю. У него была более плотная атмосфера. Жить там было можно. Но океаны Марса никогда не дотягивали по размерам до океанов Земли. У Земли сейчас 29% суши, а в прошлом было ещё меньше. У Марса, даже в лучшие времена океаны занимали, ну, 40% его поверхности, то есть вдвое меньше, чем у Земли по доле поверхности. И глубина совершенно не та. Средняя глубина земных океанов 4 км. На Марсе вот около 1 км было. То есть этот океан играл меньшую роль в определении его климата. Меньше поверхности океана, меньше испарения, меньше дождей на суше. больше суши становится безводными пустынями, меньше площадь океана, меньше течений в нём переносящих тепло от экватора к полюсам. Более контрастный климат, больше разница между экватором и полюсами, меньше мест с стабильной температурой. То есть древний Марс представлял собой, ну, такую, в общем, ухудшенную версию Земли. Ничего принципиально другого, нового, отсутствующего на Земле, на нём не было. А вот то, что было, есть сейчас и на Земле, и на Земле сделано лучше, скажем так. То есть принципиально нового ничего на Марсе, боюсь не найти. с ледяными спутниками. Там история несколько более интересная. Там потенциальное место обитания жизни - это подлёдный океан, который, в отличие от большинства места обитаний Земли и Марса, абсолютно тёмный. Солнечный свет не проходит через эти километры льда. И единственным источником энергии там становятся геотермальные источники, где за счёт геологической активности из них вытекает горячая вода, несущая разные растворённые вещества в большом количестве. На самом деле у таких местообитаний есть изученные земные аналогии. Чёрные курильщики и щелочные гидротермы в глубинах земных океанов. Там из чёрных курильщиков выходит перегретая вода с температурой до 350°. Она содержит сероводород. И вокруг чёрных курильщиков развиваются богатое сообщество бактерий, которое этим сероводородом питается, и животных, которые этими бактериями питаются или вовсе даже находятся с ними в симбиозе. Вот вокруг чёрных курильщиков находятся оазисы глубоководной жизни. Вот эта вот фотография, вот эти вот белые трубки - это трубки гигантских кольчатых червей, рифтей, которые могут достигать полутора метров в длину и толщины там 2-3 см. Они разводят серных бактерий у себя прямо внутри тела, в преобразованном кишечнике. Во взрослом состоянии у этих червей нет та рот у них есть — рифте — в детстве пока они маленькие личиночки и питаются бактериями снаружи когда они получат нужную микрофору нужных совместимых серобактерий они начинают их размножать у себя в кишечнике и рот у них зарастает они питаются исключительно этими бактериями разводимыми внутри себя — наверное не зарастает а просто проток воды обеспечивает, чтобы серовород — у них нет. У них гемоглобин в крови изменён так, что он переносит и кислород, и сероводород. У них гемоглобин крови доставляет сероводород этим бактериям. — А дышит они кожи? — Ну, дышат у них пучок жабр на переднем конце. Здесь на фотографии с трубками не очень видно. Ну вот эти вот, на самом деле, более тёмные такие коричневатые окончания, это пучки, да, это их внешние жабры. — Сероводоро, — они дышат кислородом плюс сероводородом. Им нужны оба этих газа для того, чтобы кислород, чтобы дышать самим, сероводород, чтобы кормить бактерии внутри себя. Есть их более мелкие родственники, которые живут на холодных высачиваниях метана. Они разводят у себя других бактерий, питающихся метаном, но тоже с таким же жизненным циклом. Маленький червячок имеет рот и кушает бактерии, которые живут снаружи. Потом он находит нужных бактерий, которые размножаются у него внутри. После этого рот у него зарастает за ненадобностью. — А, то есть он полностью заш — в смысле кишечник? — Ну, там даже просвет кишечника исчезает.

— там ни одного отверстия не остаётся и даже внутри просвета не остаётся. Просвет кишечника полностью заполняется клетками, несущими бактерии. Вот слева вы тут видите крабов беленьких. Эти крабы тоже в симбиозе с бактериями, но не таком глубоком. Эти крабы лохматые, волосатые, щетинистые. И множество серобактерий размножаются у них на ногах вот этих щетинистых. И они слизывают слой бактерий с своих собственных ног. Они буквально питаются тем, что сосут свои лапы. Там же живут двустворчатые молюски, которые разводят бактерии внутри клеток своих жаб тоже. И всё их питание за счёт этих бактерий. Такая вот компактная, но богатая и продуктивная экосистема, живущая на сероводородном источнике. На кислород там всё равно есть. — Им нужен кислород, поступающий сверху. Они не полностью изолированы от остальной биосферы. Им нужен кислород, который делают водоросли в верхних слоях моря. Без кислорода оно до такого роскошного оазиса бы не развилось. Это правда. Но даже без кислорода, возможно, в более таком бедном, усечённом варианте, возможно автономное функционирование этой микробной экосистемы, может быть, из с какими-то животными, э, используя либо метаногенных бактерий, которым для питания нужен только водород и углекислый газ, или, используя бактерии, которые там будут жить на химических реакциях сероводорода с соединениями железа. Там тоже немножко энергии выжить можно. Не так много, как с кислородом, но можно. То есть в докислородную эпоху там такие бактериальные сообщества тоже были. И какие-то сложные многоклеточные организмы, вроде животных, но не требующие кислорода, наверное, можно себе вообразить. Вот на Энцеладе и на Европе, если какую-то жизнь мы можем ожидать встретить, то сообщества будут какие-то вот такого типа. из микробов, питающихся газами, выходящими из горячих источников, и, возможно, из животных, которые этими микробами будут питаться и даже заводить их внутри себя. То есть вот это то, что можно ожидать на Европе инциладе, да? Что — вопрос? Эти источники, они же не постоянны, то есть он сейчас работает, через 100. 000 лет он в другом месте. Как они мигрируют? Или они вымирают? Насчёт непостоянства источников, да, чёрные курильщики, они там живут порядка 10-20 лет, отдельная конкретная труба. Потом там потоки воды и тепла изменяются, и один источник затухает, другие открываются в других местах. Но и микробы, и личинки вот всех этих прекрасных животных способны плавать в толще воды неделями и месяцами, заселяя новые источники, вновь открывшиеся. Они довольно далеко расселяются. На километры и десятки километров они расселяются. На тысячи километров они плавать не умеют. Поэтому, скажем, в Атлантическом и в Тихом океанах фауна горячих источников вот этих однотипных фауна совершенно разная. Совершенно другие животные. Но эти горячие источники, они обычно расположены цепочками вдоль срединноокеанических хребтов. И вдоль хребта они, в общем, расселяются за тысячелетие. И в одном океане там на похожих источниках будет похожая фауна. В разных океанах уже разная. — Ну то есть это устойчивая система. — Это достаточно устойчивая экосистема. Ну там есть, конечно, способы её сломать. Есть проекты добычи как раз редких металлов, этих самых сульфидных рут, образуемых чёрными курильщиками. Там кобальт есть, там марганец есть. Месторождений кобальта на суше, по-моему, на литии ионные аккумуляторы уже не хватать стало. В общем, есть проекты подъёма этих сульфидных руд с четырёхкилометровых глубин океана. Теперь мы знаем, что бывают ещё экзопланеты, планеты у других звёзд. Их известно уже достаточно много, чтобы посчитать какую-то статистику. Их известно порядка 5. 000. И общая тенденция, что большинство из экзопланет, известных они гораздо ближе к своим звёздам, чем Земля, и даже ближе, чем к Меркурий. И они, как правило, массивнее Земли, но при этом не дотягивают до наших планет-гигантов. Большинство экзопланет - это суперземли и горячие суперземли. Но, кстати, не всегда они прямо именно горячие. Поскольку большинство звёзд во Вселенной - это красные карлики, более тусквые, чем наше солнце, то и близко расположенные к ним планеты могут быть

не очень горячими. Светимость звезды, она очень нелинейно зависит от её веса. Там звезда в полтора раза массивнее солнце будет иметь светимость в четыре или в пять раз больше, а красный карлик в 1 де массу солнца будет в сотню раз тусклее. Там очень нелинейная зависимость. Поэтому маленькие тусклые звёзды могут жить очень долго. Солнце, вот его срок жизни 10 млрд лет. даже девять или восемь от рождения до превращения в красный гиганты смерти. Маленькие тусклые красные карлики способны существовать и светить сотню миллиардов лет. И их в галактике очень много. И большинство планет в галактике - это планеты у красных карликов. и те планеты красных карликов, которые находятся на подходящем расстоянии, чтобы там была температура, похожая на Землю, чтобы там была возможно существование жидкой воды, они одновременно находятся достаточно близко к звезде, чтобы на них сильно влияли приливные эффекты, те, которые нам знакомы по взаимодействию Земли и Луны, которые вызывают приливы в земных океанах и которые многообразно воздействуют на Луну. Среди прочего, приливные силы замедлили вращение Луны вокруг своей оси до того, что она постоянно ориентирована одной стороной к Земле. Обратную сторону Луны мы без космических полётов разглядеть не могли. Там, кстати, был анекдот, когда там после запуска зонда Луна 3, который как раз первое фотографии обратной стороны Луны привёз, через некоторое время к королёвцам обратились из французского посольства. Оказывается, в XIX веке один французский винодел ээ там поспорил, что там выставит ящик своего вина тому, кто заглянет на обратную сторону Луны. Вот его наследники, оказывается, помнили об этом обещании и решили его выполнить спустя сотню лет с лишним. Так что им прислали ящик вина старого и выдержанного. Вот. Э в таком же состоянии находятся спутники планет гигантов Юпитера и Сатурна. К этому состоянию в солнечной системе отчасти приближается Меркурий. Его осевое вращение довольно заторможено. У него на один оборот вокруг Солнца приходится полтора оборота вокруг своей оси. То есть он ещё не застрял одной стороной к солнцу всегда, но он идёт в эту сторону. Если ему дать ещё несколько миллиардов лет, то затормозится. Приливные силы очень сильно зависят от расстояния между объектами. Поэтому для красных карликов с компактными планетными системами они играют большую роль. И мы можем ожидать, что у них большинство планет в обитаемой зоне, достаточно тёплых, чтобы была жидкая вода, но не слишком горячих, будут в состоянии приливного захвата, когда они обращены одной стороной к звезде, когда у них всегда есть дневное вечного дня и полушарие вечной ночи. И на их границе полоса там в несколько сотен или в тысячу километров полоса вечного заката и рассвета. И дальше на тёмное полушарие полоса зари, где свет есть, но только рассеянный атмосферой планеты, а прямого солнечного света нет. То есть, исходя вот из того, что известно астрономам и физических законов, можно ожидать, что большинство планет галактики, которые по температуре пригодны для земной жизни, они на самом деле находятся в этом состоянии, что вот это вот типичная экзопланета в обитаемой зоне с таким очень странным состоянием вращения. И люди рассматривали вопрос, какой там будет климат. Будет ли он стабильным? Как будут распределены температуры по планете? Что — как? — Ой, там всё гораздо интереснее. И какие там шансы на эволюцию жизни? Экзопланеты в обитаемой зоне в состоянии приливного захвата. По климату они, скорее всего, будут сильно отличаться от Земли. Потому что, что у нас определяет климат в разных частях Земли? У нас есть солнце, источник света и тепла. Солнце нагревает землю. На экваторе солнце греет почти под прямым углом. На полюсах солнце в лучшем случае у горизонта бывает вообще полярная ночь и почти не греет. Поэтому у нас полюса холодные, экватор тёплый. Есть теплоперенос. Тёплый воздух движется в холодные области и нагревает их. Тёплые океанские течения двигаются в

холодные области и нагревают их. Как гальфстрим, например. В условиях Земли теплоперенос атмосферой и океаном в среднем равные. Но там, где материки перекрывают эти потенциальные тёплые течения, ну, например, из тропического Тихого океана в Арктику ничего не течёт. Берингов пролив слишком узкий для этого и мелкий. А из тропической Атлантики течёт гольфстрим. Там, где течёт Гольфстрим, он переносит тепла гораздо больше, чем воздух. Там, где чукоткая ляска, теплопереноса течениями нет, только теплоперенос атмосферой. — Ну они, — ну оно же не из северного Ледовитого, оно только из Оходского моря. — Ну оттуда идёт холод. — Оно из Оходского, оно не из северного Ледовитого. Да, Курасио есть. Поэтому Владивосток несколько холоднее. Батули, хотя они находятся на одной широте. Я был во Владивостоке и слышал там шутку про местный климат. Широта крымская, долгота колымская. Ну, во Владивостоке реально море зимой регулярно замерзает и может очень много снега выпадать совершенно несравнимо там с Чёрным или Средиземным морем на той же широте. Вот. И, кстати, по тем же причинам распределения течений в Нью-Йорке вполне бывает снег. Хотя Нью-Йорк находится на одной широте с Каиром. Он южнее всех городов Европы, но при этом он гораздо холоднее там, ээ, Рима, Ницы, Барселоны, Мадрида и так далее. А, а на другом побережье Америки, наоборот, в Ванкувере, который практически на широте даже, ну, не Москвы, но Твери, зимой плю1. Зимой плю 100 и дождичек, летом плю 20 и дождичек. Я там был под Ванкувером на биостанции. Вот. И немножко посмеялся, когда туда потом приехала аспирантка из Израиля. немножко удивлённо огляделась по сторонам и спросила у местных: "А какое у вас сейчас время года? " Ей ответили, что лето. Она сказала, что а у нас зима, теплее этого лета намного. Вот. То есть там, где рядом море и морским течением ничто не препятствует, они могут переносить очень много тепла и очень сильно выравнивать климат ээ между полюсами и экватором. Вот сейчас у нас материки довольно сильно перекрывают морские течения. Чукотка с Оляской перекрывают это в Тихом океане. Вокруг Антарктиды это перекрывает кольцевое течение западных ветров, вызванное кориолисовыми силами. Оно холодное, оно не пускает тёплые воды к Антарктиде. Но 50 млн лет назад, скажем, или 100 млн лет назад в миловом периодечения были свободнее. И судья по ископаемым растениям тех времён, на большей части Земли были субтропики до шестидесятых или даже до 7градусов широты, что северной, что южной. И 50 и 100 млн лет назад по всей Антарктиде росли леса. 50 млн лет назад крокодилы жили глубоко в Заполярье. Канадский арктический архипелаг, остров Элсмер. Это примерно как Таймых. Не только потому, что Земля в целом была теплее. Она была в целом теплее, но Экватор был не теплее, чем сейчас. Было другое расположение материков, было больше свободы морских течений, был сильнее теплоперенос течениями. Полярных шапок из-за этого не было. Без полярных шапок, без льда земля была в целом темнее, поглощала больше солнечного света, нагревалось эффективнее. Поэтому изменение климата с эпохами на Земле выглядит так, что на экваторе примерно всегда одинаково жарко, кроме совсем уж самых глобальных оледдинений. А вот на полюсах всё меняется очень сильно. То у нас на острове Элсмир тундры и вечная мерзлота, как сейчас, то у нас на острове Элсмер субтропики и крокодилы, как 50 млн лет назад. А на экваторе, что тогда, что сейчас, была примерно одинаковая температура. Ещё один такой скорее астрономический фактор, который к этому примешивается. Параметры вращения планеты и её орбиты для Земли. Очень важно, что её ось вращения наклонена примерно на 23° к плоскости орбиты. Поэтому на полюсах есть полярный день и полярная ночь. Поэтому за счёт полярного дня полюса

получают больше энергии, чем если бы ось Земли была строго перпендикулярной орбите. Этот наклон наши 23° заметно выравнивает разницу между экватором и полюсами. Без него полюса замёрзли бы гораздо сильнее. Если бы наклон был больше, градусов, скажем, 45 или 50, то средняя температура на полюсах и на экваторе, среднегодовая стала бы примерно одинаковой. Но вот сезонные колебания погоды были бы чудовищными. То есть в на шестидесятой широте, где мы сейчас находимся, очень удобно, что у Петербурга круглая широта. Да, особенно если синус или косинус ещё считать надо, то лето было бы как сейчас на экваторе, а зима была бы сравнима с, ну, с сейчашней Колымой, но среднегодовая температура высокая, да, по среднегодовой температуре условия очень хорошие. Проблема только, что колебания и те от сезона к сезону были бы очень большими. Так вот, а у планет в состоянии приливного захвата получается совершенно другая ситуация. Получается в одном полушерии вечный день, в другом вечная ночь. Одно полушерие нагревается всегда, другое полушерие не нагревается никогда. И в первом приближении можно ожидать очень контрастного климата, что дневное полушарие будет гораздо теплее ночного. Но существует теплоперенос атмосферой, существует теплоперенос океаном, и надо считать, что с этим получится. То есть климатические модели для таких планет существуют и что они показывают? Во-первых, тут надо рассматривать разные варианты по скорости вращения планет. Чтобы планета была в обитаемой зоне, для совсем маленького красного карлика она должна быть ближе к звезде, чем для более массивного и более яркого оранжевого карлика. Поэтому планета в обитаемой зоне туского красного карлика может делать один оборот вокруг звезды за пять наших земных суток, а вокруг более яркого оранжевого за 20 или даже 40. И это, на самом деле, сильно влияет на то, что будет твориться с атмосферой, океаном и климатом, потому что осевое вращение планеты через так называемую корисовую силу довольно сильно меняет направление ветров и течений. Вот это самое течение западных ветров вокруг Антарктиды, оно целиком кариолисовой силой вызвано, а не теплом. И западные ветра, те самые, которые там постоянно дуют, пасаты и обеспечиваемые ими постоянные волны. Если вы там читали романы эпохи паруса, там такие термины, как ревущие сороковые, яростные пятидесятые, это как раз про этот район мирового океана. вокруг Антарктиды, средние широты с постоянными вот этими сильными ветрами, вызванными кариолисовой силой. То есть, чтобы водить там парусники, нужен был, конечно, хороший навык. Зато, имея этот навык, ээ, можно было там много дней подряд держать скорость почти 20 узлов и за какое-то разумное время добираться из Европы в Австралию и обратно, не затягивая это путешествие на годы, как было бы, если бы ходили исключительно вдоль известных берегов. То есть за счёт криолисовых сил между планетой в приливном захвате с годом в пять суток наших и 40 наших суток, будет большая разница. И мы эти случаи сейчас рассмотрим отдельно. Быстровщающаяся планеты в приливном захвате. Крилисовые силы большие, сильно загибают ветра к западу. Северные, южные ветра загибают, соответственно, к западу или к востоку. То есть красным цветом тут показаны жаркие места, синим холодные. Вот быстро вращающаяся планета у тусклого красного карлика. Год четыре с небольшим земных суток. тёплое пятно на дневном полушарии, но по краям его, даже на полюсах холодные области и сильные западные ветра, которые вдоль экватора разносят тепло по

вдоль всего вдоль всей ночной половины экватора. То есть вот это вот на краях этой проекции это средина ночного полушария. То есть вот из середины дневного полушария тёплые ветра дуют на запад, и к востоку от этого тёплого пятна получается самый холодный участок экватора. Сила этих ветров на самом деле не такая и уж катастрофическая. Это не страшные всё сносящие ураганы. Это сравнимо вот с типичными земными пассатами Открытого океана. То есть они, конечно, сильные по меркам жителей материка, но по меркам островитян и моряков это нормально. Полюса холодные. На дневном полушарии там часть ветров задувает почти до полюсов, ну, где-то до 60грасо. Ну, в общем, там холодно. Климат получается довольно контрастный. Перепады температур между самыми холодными и самыми тёплыми областями градусов 60 среднегодовых температур. Ну, это, в общем, сравнимо с Землёй, где там на экваторе средняя годовая +25 и в Антарктиде или на Колыме среднегодовая вполне может быть -30 и ниже. То есть климатические контрасты в цифрах кажутся довольно большими. На самом деле это примерно как у нас на Земле. Вот другой случай. Медленно вращающаяся планета в приливном захвате год почти 40 земных суток. Звезда более яркая, поэтому орбита нужна более широкая. Кориолисовые силы уже почти не влияют. И получаются такие симметричные ветра, которые, значит, в верхней части атмосферы, то есть восходящие потоки, воздух идёт вверх над тёплым полушарием на высоте в несколько километров растекается на север, юг, запад и восток практически в равной степени опускается над ээ ночным полушарием, отдавая ему тепло и возвращается холодными ветрами, дующими вдоль поверхности планеты. Все ветра сходятся в примерно одном месте в середине дневного полушария. То есть паттерн ветров тут получается простой, и перенос тепла получается более равномерный. Перепады температур между полюсами и экватором, между самыми холодными и самыми тёплыми областями в районе 30°. На самом деле самыми холодными здесь будут не полюса. Самый холодный здесь будет средина ночного полушария. То есть, то есть тоже экватор, но средина ночной половины экватора. Более сложные модели, в которые добавлены даже случайно распределённые материки в пропорции, напоминающие землю. Вот карта с материками и получающимися в модели течениями. Для медленно вращающейся планеты тут есть холодные течения, которые приходят вдоль экватора к центру дневной стороны и тёплые течения, которые выходят оттуда в умеренных широтах и через полюса. То есть добавление океана течения и материков даёт тут немножко более эффективный теплоперенос. И полюса, в общем, эффективно подогреваются. Ветра, ну, соответствуют тому, что были на прошлой более простой модели без суши и моря, тоже, в общем, всё сходится в центре дневного полушария. Это именно поверхностные ветра. Высотные ветра, наоборот, дуют из этого центра во все остальные стороны. Ну и какая тут получается климатическая зональность? Синяя - это влажная суша, условно джунгли. Красная и оранжевая - это сухая, жаркая суша - это пустыни, которым не очень достаётся воды. Серые - это льды. Бледно-серое - это обледеневший океан. Тёмно-серое - это обледеневшая суша. Ну и вот это вот промежуточное светло-серое на материках, которая тут граничат с пустынями - это тундра. То есть климатические зоны тут получаются несколько более простые, чем на земле. Тут очень неравномерно распределяются осадки. При такой картине ветров

большинство дождей выпадает в самой жаркой части в середине дневного полушария. очень большой части другой тёплой суши не хватает воды. Тёплая суша - это большей частью пустыни, кроме самого середины дневного полушария. Тундра, которая холодная вокруг этих пустынь, она может на самом деле иметь больше воды. И тут будет получаться ещё забавный эффект, что при такой картине ветров любые горы становятся эффективной ловушкой, вызывающей дожди. Ну, то есть тут будет очень много суши, на которых ситуация с дождями примерно как в Центральной Азии, когда вообще-то у нас тут по климатической зональности должна быть пустыня, но вот в ней торчат горы, они перехватывают ветер и несумую им воду. Поэтому у нас с гор текут речки, поэтому у нас маленькие суперплодородные орошаемые долины с оазисами. Вот тут по периферии дневного полушария это будет совершенно обычная ситуация. Ну и тундра отчасти заходит на ночное полушарие, на его край. То есть там похожие температуры и туда, куда солнце напрямую не заглядывает, но там хватает тепла приносимого. атмосферой и течениями. Значит, для быстровращающейся планеты в прилипном захвате, то есть один оборот за пять суток, картинка немножко другая. На простой модели мы видели, что там будут холодные полюса и тёплая полоса вдоль всего экватора. На подробной модели тоже получается примерно так. А ещё тут получается более равномерное распределение дождей. Тут будет не просто пятно дождей в центре дневного полушерия, тут будет полоса дождей примерно вдоль всего экватора с отклонениями, если этому помогает суша. В зоне конвергенции ветров, в зоне, где встречаются дующие с севера ветра и дующие с юга ветра, где они сталкиваются и воздух начинает восходящий поток. Тут это не пятнышко в центре дневного полушария. Тут это большая часть экватора имеет дожди. Климатическая зональность тут будет чуть больше похожа на привычную нам земную. Тут будет полоса пустынь к северу и к югу. Тут не будет влажного и прохладного климата, который есть на земле, который обеспечивает вот леса, умеренные зоны, тайгу и лиственные. Тут будет много тундры. Тут будет свободный отольда океан на экваторе на дневном полушарии. Его там может быть довольно много открытого незамёрзшего океана на ночном полушарии без солнца. Ну и в целом климат выглядит как более разнообразный и интересный. И эти все климаты довольно стабильны. То есть к сильным потеплением или похолоданием эти системы не склонны даже в случае внешних возмущений. У Земли, например, есть астрономический цикл изменений климата. Циклы Миланковича, связанные с колебаниями наклона земной оси. Это у нас сейчас 23,5гра. А вообще он гуляет градуса на два в ту или в другую сторону с периодичностью примерно в 150. 000 лет. И там есть ещё другой цикл, тоже занимающий десятки и сотни тысяч лет. Колебание вытянутости земной орбиты. Земная орбита не идеально круглая, она немножко эллипс, поэтому Земля в течение года, что то дальше, то ближе от Солнце, это тоже немножко влияет на распределение тепла. И именно с циклами Миланковича хорошо совпадает чередование ледников и междниковых периодов за последние миллион лет, да, там каждые примерно 150. 000 лет ледники наступают, ледники отступают, ледники туда, ледники сюда. И если этот по этому графику очень хорошо видно, что мы живём в одно из коротких межледниковий, причём, строго говоря в его конце. Если бы у нас не было антропогенного изменения климата, то уже через пару тысяч лет землю ждал бы следующий ледниковый период. Ну, мы это уже предотвратили с большим запасом в десятки раз, скорее всего. — Это мы уже предотвратили — или нет? Мы же не узнаем. Ну, вы вернулись к тому уровню углекислого газа, который был примерно 15 млн лет назад последний раз. То есть, что по

климатическим зонам и по экосистемам здесь получится? На дневном полушарии, в общем, может быть что-то похожее на земные климатические зоны, продуктивный тропический океан, продуктивные влажные джунгли. Если мы говорим про средину дневного полушария, про сушу или море, дальше будет экзотика, дальше будет сумеречная зона, которая при этих ветрах и течениях будет холодной, как тундра. Она будет получать немножко света. Там либо будет солнце постоянно низко-низко над горизонтом, либо будет рассеянной атмосферой свет солнца не прямой, чем дальше, тем больше тусклеющий. Но там могут расти те невыносливые растения, которые будут свои листочки ориентировать к горизонту, с которого идёт свет. Не вверх, как в среднем на земле, а вбок. И если на Земле растения соревнуются, кто выше кого вырастет и кого затянит, то тут у растений будет какая-то борьба между попыткой вырасти солнечной стороны от конкурентов и какими-то ограничениями, этому мешающими, например, приходящими с дневной стороны травоядными животными периодически, которые Чем дальше вы от дневной стороны, тем меньше вероятность, что до вас они доберутся. Ну и то, что солнце постоянно на небе, возможно, приведёт к довольно другому облику растений, потому что там можно один раз зафиксировать лист в каком-то положении, и он будет идеально направлен на солнце. На земле солнце постоянно по небу проходит, поэтому идеально направить лист перпендикулярно солнцу нельзя. Ну, понятно, что и ветер этому мешает, и тут ветер этому тоже может мешать, но есть вариант сделать стебли или чере черешки пожёстче и раз и навсегда ориентировать листья. Ну, примерно как это самое, наводят антенну на геостационарный спутник и намертво привинчивают в этом положении, потому что геостационарный спутник всегда в одной точке неба виден. Вот тут солнце так себя будет вести. И поэтому форма растений может быть для нас довольно причудливой. Они могут расти совершенно по-другому. И ещё будет в ночном полушарии, что интересного? В ночном полушарии будут океанические экосистемы, которые питаются только тем, что приносят морским течением с дневного полушария, когда там целая экосистема зависима от потока снаружи, потока приносимого течением. при этой картинке течений, которая там будет, когда тёплые течения расходятся с дневного полушария, несут тепло в ночное, неизбежно и водоросли, и планктонные животные, не способные активно плавать, будут этими чениями подхватываться, их будет нести на ночное полушарие, вода там будет остывать, водоросли без света будут страдать и либо переходить в покоящиеся споры, либо отмирать и тонуть на дно. Вот, то есть в моря ночного полушария будет постоянный, ну, не очень большой, но приток корма с течениями. И там может сложиться какая-то живущая, ну, не совсем в полной темноте, но при минимуме света за счёт рассеивания в атмосфере. Там где-то на 1. 000 или на 1. 00 км от края ночного полушария будет сохраняться освещённость ээ на уровне ээ ну не полной луны, но там четвертушки луны на наши деньги. А — Мурманск зимой, — да? Мурманск зимой. Ну то есть, естественно, будет освещение от звёзд. Его тоже никто не отменял. Но вот там где-то на 1тыся полся кмтро рассеянный свет местного солнца будет проникать, поэтому там не будет совсем уж непроглядной темени, но будет довольно темно и ориентироваться по зрению там не всем будет хорошо и удобно. И там может сложиться какая-нибудь замечательная экосистема с экономными животными, с очень мелким, об очень медленным обменом веществ, напоминающих то, что в на Земле существует там в океане на глубине километр или два. не на дне, а вот на переходе к от светлой толщей воды к тёмной толщей воды, где много медуз, в том числе очень крупных, разбрасывающих щупальце на десятки метров во все стороны. много прозрачных, мягкотелых, очень неторопливых кальмаров и осьминогов, которые питаются падающим дождём трупов

очень мелких, в основном микроскопических. Это не очень обильная еда, но они замедляют свой обмен веществ, и им этого хватает. То есть будут вот такие экономные, медленные, висящие в толще воды полупрозрачные желетелые животные. только там они будут не на километровой глубине, а около поверхности. Они будут питаться не тем, что падает сверху, а тем, что несёт сбоку с дневного полушария. Более того, если этот поток достаточно сильный и если там есть берега близко, то тогда и на суше ночного полушария что-то может быть. Но это что-то будет по питанию зависеть от моря. То есть это будет что-то типа колонии морских птиц на островах Северного Ледовитого океана, где на суше для них еды нет примерно никакой. Вся их еда - это рыба и кальмары из океана. Но тут, поскольку это темно, то это скорее будут не аналоги птиц, летучих мышей. Потому что у летучих мышей есть один американский вид, который ловит рыбу, используя холокацию полной темноте. они называются. — Вот я сейчас не помню, как этот вид называется, но это был тот случай, когда, значит, специалисты по летучим мышам выбили очень большой грант у американских военных, потому что они пытались продать военным разработку способа обнаружения советских подводных лодок с онаром с самолёта. — Называется Большой Зайцагуб. — А, Большой Зайцегуб. Хорошо, спасибо, буду знать. Вот оказалось, на самом деле, что способ летучих мышей военным не подходит, что летучий, что всё-таки ультразвук буквально на доле процента проходит через границу воды и воздуха. А поскольку для их локации он должен проходить два раза туда и обратно, то сигнал ослабляется до полной неразличимости. Летучие мыши засекают эту рыбу на самом деле по волнам на поверхности воды. Для этого рыба должна плыть совсем под поверхностью, буквально там в паре сантиметров или даже касаясь поверхности плавниками. Вот тогда мышь её засекает и схватывает. Вот жизнь на суше ночного полушария такой планеты может состоять из чего-то типа вот колоний рыбоядных летучих мышей на абсолютно пустынных, скалистых, холодных берегах. Как-то так. Вот аналоги земных животных, если их переносить в эти условия, будут скорее такими. То есть на ночном полушарии там будет хороший стимул использовать эхолокацию. Ну или опять же, как в глубинах земных океанов, или использовать люминесценцию. или для очень крупных животных есть вариант просто сделать очень-очень большие глаза. У гигантских кальмаров глаза достигают размера футбольного мяча и поэтому могут очень эффективно собирать свет. И есть расчёты, что им для развлечения предметов под водой может быть достаточно той освещённости, которую создаёт радиоактивный распад примеси радиоактивного калия 40, естественной в морской воде. Черенковское излучение, что это на несколько порядков тусклее, чем на поверхности Земли в самую тёмную безлунную ночь. Но с вот такими гвозищами гигантский кальмар и в такой освещённости что-то видит. — Спасибо. У меня, кажется, закончились дозволенные речи, и я буду отвечать на ваши вопросы. А вот —