Если бы атмосфера была в сто раз плотнее

Представьте мир летающих китов и лесов, парящих выше грозовых туч. Мир со сверхплотной атмосферой и огромным давлением. Что, если бы воздух на Земле был гуще в сто раз? И смогли бы на ней обитать живые существа? Давайте пофантазируем.

Что было бы, если б климат на Земле оказался другим? Он и так не одинаков: есть душная сельва и ледяные пустыни. В давнем геологическом прошлом случались как глобальные оледенения, по своему масштабу превосходящие ледниковые периоды человеческой эры, так и потепления, при которых тропические леса распространялись едва ли не до полюсов.

Фактически любые вариации средней температуры на планете приведут лишь к изменению относительной площади тундры и джунглей. К примеру, меняя влажность, мы получим сплошную пустыню, ничем, в сущности, не отличающуюся от Намиб или Атакамы, либо безбрежное море.

Первичную атмосферу планеты приобретают ещё на этапе формирования. Позже она освобождается от лёгких газов (за счет их «убегания» в космос) и заполняется вулканическими выбросами

Конечно, если подойти к делу радикально, с размахом увеличив либо уменьшив, допустим, количество получаемого нашей планетой тепла в 10-100 раз, места для привычных условий уже не найдётся. Мир или превратится в оплавленную пустыню, или покроется панцирем мёрзлых газов. Но Меркурием и Плутоном мы уже располагаем в пределах Солнечной системы, даже не напрягая фантазии.

Естественная граница климатических отклонений, о которых стоит говорить, — способность человека к выживанию без помощи высоких технологий. Потому что с их помощью, не меняя образа жизни, приспособиться можно ко всему. Даже к отсутствию климата как такового. Уже в наши дни строительство городов на орбите или колонизация Луны — всего лишь вопрос затрат и целесообразности. Ограничено в возможностях только тело. Разум же позволяет освоить газовые океаны Юпитера, ледяные осколки на границах Солнечной системы, даже космическую пустоту. Но это уже будут не человеческие миры: людям в них достанутся лишь крошечные рукотворные островки.

Не втиснуто в узкие рамки только давление. Атмосферу нельзя сделать слишком разреженной. Даже вдвое менее плотная, она уже не будет пригодной для человека. Но её можно изрядно «загустить».

Иду в глубину

Итак. Какое же давление может вынести человек?

Максимальная достигнутая при погружении с аквалангом глубина — 330 метров. Всплытие после этого занимает почти девять часов

Глубину погружения с аквалангом ограничивает опасность глубинного опьянения, вызываемого проникающим в кровь азотом. Сам по себе этот применяемый для наркоза газ безвреден, но, начав по дури разговаривать с рыбами, ныряльщик рискует потерять загубник. Проблему решает применение специальной дыхательной смеси на основе гелия, позволяющей человеку уйти на глубину до 300 метров. Только при давлении свыше 30 атмосфер даёт знать о себе так называемый «гелиевый барьер», также связанный с расстройством психики и двигательных функций.

Однако ещё в конце 60-х годов прошлого века было установлено, что при условии последовательной смены нескольких дыхательных смесей гелиевый барьер вполне преодолим. Добровольцы на испытаниях начинали испытывать дискомфорт лишь при давлении в 240 атмосфер! Это эквивалентно погружению почти на два с половиной километра. То есть человек в теории способен вынести те же условия, что и кашалот.

Считается, что кашалот может опускаться на глубину до трёх километров, охотясь на гигантских кальмаров. Но загадкой остаётся, чем сами кальмары могут питаться на такой глубине? Разве что не рассчитавшими сил кашалотами.

Сравнение с кашалотом, впрочем, не вполне правомерно. Ведь кит не дышит под водой. Его лёгкие относительно общего размера тела невелики и содержат мало воздуха. Перед погружением морской гигант запасает кислород непосредственно в крови. Поэтому проникновение в ткани азота, а значит, глубинное опьянение и кессонная болезнь китообразным не грозят.

Несмотря на ошеломляющий результат, секретные исследования в области адаптации к высоким давлениям были прекращены как не имеющие практической перспективы. Ведь одним из условий безопасности сверхглубокого погружения было то, что его скорость не могла превышать 10 метров в час. А всплывать пришлось бы намного медленнее. Без этого организм не успевал привыкнуть к изменениям, а состав растворённых в крови газов — полностью смениться. Но даже 30 часов, необходимых для погружения на заветную трёхсотметровую глубину в гидрокостюме, выдержать невозможно.

Несмотря на возможности, предоставляемые гелиевыми смесями, наиболее практичным снаряжением для работ на глубинах от 120 до 600 метров остаётся жёсткий водолазный скафандр, внутри которого сохраняется давление, равное атмосферному

Практически для реального «пешего» спуска в океанскую бездну потребовалось бы создать постепенно уходящую в глубину цепочку из десятков водолазных колоколов, в которых ныряльщики могли бы отдыхать. Военные не смогли представить себе ситуацию, в которой подобные темпы были бы допустимы, а затраты оправданы.

Но вопрос о скорости погружения теряет актуальность в случаях, когда не нужно всплывать. То есть если бы атмосфера Земли плотностью не уступала венерианской, само по себе это живым существам ничем бы не грозило. Вполне вероятно (по крайней мере, в рамках фантастических допущений), что людям не досаждал бы даже «глубинный наркоз». Чувствительность к отравлению азотом индивидуальна. Вероятно, к этому можно привыкнуть.

Насколько это реально?

Главная загвоздка в азоте. Другие газы не смогут стать основой кислородной атмосферы, так как либо недостаточно распространены, либо слишком легки для того, чтобы планета земного типа могла удержать их. Либо ядовиты, либо огнеопасны.

Предполагается, что в земной атмосфере азот представляет собой продукт окисления аммиака. Но чем ближе к светилу планета, тем меньше достанется ей газов на этапе формирования. Легко видеть, как солнечный ветер стремительно испаряет кометы и уносит лёгкие вещества к орбитам планет-гигантов.

На спутнике Сатурна Титане аммиак вполне закономерно присутствует, и в избытке. Если экстраполировать «опыт» Титана на мир размером с Землю, то мы как раз получим азотную атмосферу, в 100 раз превосходящую массой земную. Проблема в том, что «в нагрузку» к повышенным запасам аммиака формирующаяся в удалении от светила планета неизбежно получит количество воды, достаточное для того, чтобы покрыть её слоем толщиной в добрую сотню километров.

Объяснив, каким образом азотную атмосферу приобрёл Титан, планетологи перестали понимать, почему другие крупные спутники планет-гигантов ею не обладают

Летящий лес

В 100 раз более густой воздух сделал бы Землю совершенно иным миром. Наполненный водородом шар, способный поднять человека, в таких условиях имел бы диаметр всего один метр. И это значит, что «живые аэростаты», описанные, например, в «Посёлке» Кира Булычёва, получили бы полное одобрение физиков и биологов. Парение стало бы наиболее очевидным и эффективным способом передвижения, вполне доступным даже для существ с твёрдым панцирем, а значит, эволюция не обошла бы вниманием такую возможность. Летательные полости в телах животных стали бы настолько же обычными, как и плавательные пузыри у рыб.

Но первыми воспользовались бы преимуществами воздухоплавания растения. Если полый стебель, наполненный лёгким газом, ничего не весит, то и его высота практически не ограничена. Дерево может вытянуться вверх на сотни метров, даже на километры — чтобы, например, вознести свою крону выше облаков. Ведь плотная атмосфера неохотно пропускает необходимый для фотосинтеза свет.

Бескрайние облачные поля так прекрасны,

что заслуживают быть населёнными

В любом случае, даже при умеренной высоте, деревья окажутся не похожими на привычные земные. Подобно водорослям, они будут удерживаться в вертикальном положении благодаря подъёмной силе газовых пузырей, а не за счёт жёсткости ствола. С корневой системой парящие ветви свяжет прочный и гибкий жгут, обладающий минимальной парусностью и способный противостоять урагану.

Ветер в «венероподобной» атмосфере — это отдельная песня. Условий для возникновения бурь быть не должно: ведь температура повсюду почти одинаковая. Но даже лёгкое дуновение способно поднять человека и унести за тридевять земель. По счастью, этим неприятности и ограничатся. Ведь скорость полёта будет низкой и приземление сравнительно мягким.

Если удержаться за почву трудно, то почему бы не расстаться с ней навсегда? Воду, как это делают некоторые орхидеи, можно извлекать прямо из воздуха, раскинув паутину корней. Необходимые минеральные вещества растению, правда, придётся добывать из дождевой воды и пыли. Но земные лишайники вполне обходятся этими источниками.

Бесполезные в нашем мире крылья дракона

 станут вполне функциональными в более плотной атмосфере

Можно представить себе зеленоватые облака одноклеточных растений, парящих в среде, но не на капельках жира, как в море, а на пузырьках водорода или метана. Или целые летающие острова — колоссальные ковры из переплетающихся полых стеблей и стелящихся по ветру листьев. Планета приобретёт сходство с полным сюрреалистических гигантов и крылатых тварей миром «Аватара».

Кислород

Насытить сверхплотную атмосферу кислородом нетрудно. Ведь важно не его относительное содержание, а только абсолютное количество животворного газа, попадающего в лёгкие при вдохе. Поэтому чем глубже погружается аквалангист, тем ниже становится процент кислорода в его дыхательной смеси. Иначе к глубинному азотному опьянению добавится ещё и кислородное. А все знают, как вредно смешивать напитки.

Беда в том, что закономерность распространяется и на вредные газы. Даже 0,03% углекислоты сделают плотную атмосферу удушающей. Так что живым существам придётся изрядно потрудиться, изымая углерод из атмосферы и «хороня» его в горных породах. Планета будет изобиловать пещерами, промытыми в известняках, меловыми скалами и угольными отложениями.

Именно болота, «консервируя» органические останки,

 спасают кислород для атмосферы

Слоны в воздухе

Сколь странно бы ни выглядели растения — животные в условиях сверхплотной атмосферы изменятся ещё больше. Оптимальным решением для условий плотной атмосферы окажется обтекаемое рыбообразное существо, 90% объёма тела которого займут полости с газом. Плавники, скорее, могут быть полезны в качестве рулей, а «двигатель» предпочтительнее реактивный, как у кальмара. Органом движения сможет стать и очень широкий плоский хвост. Размер же будет колебаться от большого до колоссального. Ведь при плавании в воздухе, как и при плавании в море, масса животного будет ограничиваться только доступными пищевыми ресурсами. Но, главное, гигантизм улучшает отношение массы к площади поверхности тела. Чем существо больше, тем проще ему, например, позволить себе замену мягких покровов на твёрдую известковую броню, непроницаемую для газа и неприступную для врагов. Наконец, летающий кашалот окажется вдесятеро больше морского просто потому, что он надувной.

Рыба-шар (только надутая не водой, а водородом) может рассматриваться как реальный прообраз живого аэростата. При 100 атмосферах она взлетела бы. Но не смогла бы направлять движение с помощью настолько маленьких плавников. Плоскости пришлось бы увеличить

(By Ibrahim Iujaz from Rep. Of Maldives — allthe spiky haired teenagers in our nation — a tribute, CC BY 2.0, Link)

В средних между водными и воздушными условиях следует ожидать и появления тварей, сочетающих в своём облике черты зверей, рыб и птиц. Здесь будет возможно всё: компактные розовые слоники, передвигающиеся ухомашеством, собаки, левитирующие по принципу братьев Монгольфье — на дыму, говорящие рыбы, бэтмены, грифоны, драконы, химеры, политики, верящие в своё официальное кредо… В общем, сильная штука — азот.

Естественно, давление будет падать с высотой. В 25 километрах от поверхности оно составит уже всего десять атмосфер. Здесь уже могут быть ветры, и довольно сильные, но существо, увлекаемое массой воздуха, не будет ощущать их и не рискует столкнуться с препятствием. Область хороша для растений: меньше воды и пыли, но больше света. Если внизу страшные +250 по Цельсию, то на высоте температура окажется вполне комфортной.

Главное, чем выше, тем меньше травоядных. Тварь весом в 1 килограмм должна будет представлять собой пузырь диаметром с пару футбольных мячей. Полости займут уже 99% её объёма. Для растения такое строение приемлемо. Для существа активного и сложно устроенного — вряд ли. Подниматься на 20 и даже на 60 километров смогут лишь «живые планеры» с внушительными плоскостями и членистоногие на паутинах. Ничто, впрочем, не будет мешать тем и другим отдыхать и даже селиться на парящих деревьях.

Температура

Слегка охладить энтузиазм, возбуждаемый захватывающими перспективами воздушного мира, может повышение температуры. На Земле при такой плотности атмосферы она должна подняться до 250 градусов Цельсия. Но океаны не закипят. Давление в 100 атмосфер удержит воду в жидком состоянии даже при трёхстах градусах.

На поверхности Венеры +470 градусов по Цельсию. Но в верхних слоях атмосферы и давление, и температура оказываются вполне комфортными для земных существ. К примеру, в «Зелёном поясе» Забелин описывает проект заселения» этой зоны растениями

Для жизни как таковой подобные условия, пожалуй, даже более благоприятны, чем земные. Ведь, по современным представлениям, она и зародилась в жерлах глубинных вулканов, лишь позже приспособившись к экстремально холодным, но куда более распространённым условиям мирового океана. Однако для человека перегрев всего до 42 градусов уже смертелен.

Но расчёт очень приблизительный. Плотность атмосферы, её состав, прозрачность и температура так хитро зависят друг от друга, что наука пока не способна с уверенностью распутать этот узел. В крайнем случае, планету можно отодвинуть дальше от светила.

Шагающие по облакам

Что человеку делать в таком экстремальном мире? Если внизу, вопреки предсказаниям планетологов, обычные материки и моря, то образ жизни не будет коренным образом отличаться от земного. Когда к веселящему азоту выработается иммунитет, лишь постоянный мрак и возросшее сопротивление воздуха будут напоминать о необычности условий. Среди странных колышущихся лесов, среди гигантских, теряющихся в облаках стеблей, увлекаемых в мглистую высь цепочкой газовых пузырей, возникнет обычная цивилизация. Отличающаяся, впрочем, тем, что, независимо от уровня технологического развития, воздушный транспорт будет преобладать. Ведь даже у поверхности большинство зверей будет летать: приручить их не составит большого труда.

А говорят, что медведи не летают… От условий зависит

Легко будет строить и индивидуальные летающие аппараты в виде воздушного шара размером с большой рюкзак и пары небольших крыльев. Для того же, чтобы осуществлять полноценное планирование окажется достаточно прочной плоскости размером с зонтик.

На воздушных шарах, на «летающих зонтиках» можно подняться выше, за облака, туда, где светлее, где парят панцирные киты и составленные из сотен радужных сфер черви в милю длиной. Ничто не мешает заселить летающие атоллы. Добыть пищу там не составит труда. Лишь некоторые укоренившиеся привычки человеку придётся пересмотреть. Например, разводить открытый огонь на небесных островах, начинённых горючими газами, довольно опасно. Зато всегда есть возможность питать горелки газом, запасы которого прямо под ногами.

Жизнь в постоянном страхе высоты? О каком страхе речь, если падение в столь плотной среде медленное, как во сне. То есть, если быть более точным, его скорость соответствует спуску на военном парашюте.

«Надоблачное» существование создаст множество проблем. Металла, конечно же, в воздухе не найти. Но кто знает, на что будут похожи и для чего пригодятся кости и панцири летающих существ? Во всяком случае, разнообразные, прочные и лёгкие оболочки живых аэростатов наверняка осчастливят портных. Заскучать же не дадут колоссальные хищники и крошечные вредители, норовящие прогрызть покровы летающего острова. Равно как и отмирающие ветви, способные утянуть его вниз — в прошитую грозовыми разрядами пелену туч, к чёрным пикам гор или к обжигающей, словно расплавленная магма, поверхности океана.

В мире, где атмосфера настолько плотна, что Архимед всегда готов протянуть руку помощи конструкторам, технический прогресс пойдёт путями, милыми сердцу любителей стимпанка

* * *

Говорят, что плавание с аквалангом удовлетворяет вечную мечту человека о свободном полёте. Но вода всегда останется чуждой человеку средой. Другое дело «пятый океан» — атмосфера, которой можно наполнить лёгкие. Пусть и не столь плотная, чтобы плыть в ней, но позволяющая как угодно долго парить на крошечных складных крыльях. Шагать по упругим стволам летающих деревьев… Смотреть с украшенных роговыми гребнями спин воздушных китов на проплывающие внизу облака… Будет ли высокое давление дорогой платой за это?


Игорь Край