Терра Морфа #3

Время посмотреть на атмосферу и гидросферу. Так как я нахожусь в роли демиурга и могу назначить Морфе любую мало-мальски вероятную атмосферу, задачу предполагается решать от обратного. Значит, на выходе нужно получить газовую смесь — 75,5% азота и 23,1% кислорода (при условии соответствия парциального давления, разумеется).

Насколько важны примеси вроде аргона? На сегодня это неизвестно. Проводились эксперименты с жизнью людей в замкнутом пространстве, в том числе и с атмосферой из азотно-кислородной смеси с минимумом других элементов, но самый долгий из них длился всего несколько недель. Так что в этом отношении руки у меня развязаны.

Итак, нужно получить воду, азот и кислород. Что для этого годится?

Начнём с воды. Морфа, скорее всего, обладает шапками полярных льдов, как Марс, но выкорчевать их оттуда силами кучки людей малореально. Скорее всего, в атмосфере Морфы уже содержится значительное количество паров воды, обеспечивающих парниковый эффект, что важно, потому что Морфа получает меньше света от Проциона, чем Земля от Солнца. Наличие же водяного пара задерживает тепло. Вполне возможно, что вода могла быть занесена из космоса ледяными астероидами, например, если Псевдоюпитер имеет систему колец. В принципе, у колонистов могут быть несколько кораблей наподобие XCOR Lynx или Dream Chaser, то есть что-то вроде шаттла, и, таким образом, доставлять воду из космоса. Коррекция орбиты выводит ледяной астероид к Морфе, после чего он падает на поверхность.

Что произойдёт при ударе на поверхности? Я откопал целую лекцию NASA на эту тему (ссылка). Если вкратце — ничего хорошего. Доставлять так воду можно, но трудностей окажется слишком много, а толку — мало.

В процессе размышлений возникла совершенно безумная идея представить себе планету, покрытую морями из перекиси водорода. Моря могли постепенно образоваться в ходе совершенно жутких реакций вроде

CaO2 + 2HCl = CaCl2 + H2O2

после чего с помощью влияния колонистов следует

2H2O2 -> 2H2O + O2

— но это, пожалуй, абзац даже для меня. Хотя из всей этой перекиси можно было бы получить и воду, и кислород, но... смесь паров перекиси водорода и кислорода взрывоопасна. Что за ад творился бы на планете, вздумай колонисты насытить моря катализаторами из переходных металлов, я не хочу даже представлять.

Воду также могут продуцировать генетически разработанные бактерии и животные. Для большинства хотя бы более-менее пригодных под мою задумку требуются условия в виде температуры, например. Но, с другой стороны, а катализаторы на что? Хотя тут, конечно, я всё-таки натягиваю сову на глобус, потому что закон сохранения энергии не обдурить, и энергия Гиббса никуда не исчезнет. Но, с другой стороны...

В общем, в клетках моих существ может происходить следующее:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

2CH4 + H2O + O2 = 5H2 + CO + CO2

4H2 + CO2 = CH4 + 2H2O

На выходе получается вода, немного водорода, углекислого и угарного газа. Угарный газ можно сразу разлагать:

2CO + O2 = 2CO2

Таким образом, основу атмосферы Морфы для химического производства воды должен составлять метан с примесями водорода.

Далее. Кислород. Первое, что приходит на ум — фотосинтез. Как уже было сказано, Морфа получает меньше света, чем Земля, но в руках колонистов мощнейший инструмент — генная инженерия. То есть в принципе они могут создать растение, крайне неприхотливое, не требующее много воды, быстро распространяющееся, но начинающее гибнуть при повышении доли кислорода выше критического параметра — что-то вроде аэротолерантного анаэроба. Отличие от полноценного организма в том, что это растение неспособно существовать как компонента реальной биосферы и, выполнив свою задачу, погибает.

Его биохимия кардинально отличается от биохимии обычных земных растений, сформированных эволюцией, и заточена под одну-единственную функцию — создание кислорода.

Ну да ладно. Что мы имеем в итоге? Сперва рассеиваются колонии бактерий, продуцирующих из метана, азота и углекислого газа кислород, воду и связанный азот для подготовки почвы. Затем, когда почва более-менее насыщается удобрениями, планету постепенно засевают растениями. Состав атмосферы на текущий момент крайне неоднородный — дышать можно лишь в ограниченных зонах высокой концентрации растения, причём зоны должны быть защищены от ветров. Колонисты, скорее всего, живут именно в таком месте.

Сколько на это потребуется времени?

Масса атмосферы Земли — примерно 5,1∙10^18 кг, из них 23% — кислород. Масса гидросферы Земли — примерно 1,4∙10^21 кг, однако немалая её часть — это глубины океана, без которых вполне можно обойтись. А для первичного результата хватит покрытия всего 10% поверхности со средней глубиной 500 м. Тогда масса её составит 2,55∙10^19 кг. Так как на три моля воды требуется три моля кислорода, для производства такого количества жидкости потребуется 4,53∙10^19 кг — это на порядок выше, чем нужно кислорода для дыхания. Чтобы выдать такое количество кислорода за, скажем, 20 лет, с каждого квадратного метра нужно синтезировать 0,15 грамма кислорода в секунду — на мой взгляд, вполне реальные показатели.

Разумеется, реальный срок будет гораздо выше. Кроме того, воды нужно намного больше, а метана на планете попросту не хватит даже для указанного выше количества (даже если вся атмосфера целиком будет состоять из метана, её хватит только на десятую часть, это без учёта необходимого количества углекислого газа). Значит, придётся либо предполагать, что на Морфе есть безжизненные океаны, либо придумывать иные пути — мечта о планете-пустоши рушится, хотя я всё ещё надеюсь найти выход. Ну а для кислорода схема вполне реальна.

Это всё пока чистая теория. А вот что будет происходить с обществом, живущим на такой планете, какие там будут конфликты и люди — это и есть вопрос, на который должна ответить научная фантастика.