Вопрос, могут ли существовать газовые гиганты с кислородной атмосферой, подобные миру описанному Деном Симмонсом в «Эндимионе», был задан в комментариях. И, – если кратко, – то ответить на него можно буквально в двух словах: таки, нет. Однако же, формат публикации подразумевает ответ подробный. Да так и интереснее.
Следовательно, почему не могут? По определению. По какому? По определению «газового гиганта». Так именуются планеты, достаточно массивные, чтобы их гравитация позволила удержать водород. Водород же, самый распространённый химический элемент во вселенной, а значит и туманности, коллапсирующие в звёзды и планеты состоят из него по преимуществу. Планета изначально массивная, собравшая основательное ядро из твёрдого вещества, для начала притянет тяжёлые газы (водяной пар прежде всего), а потом начнёт расти как на дрожжах собирая из остатков кольца уже водород…
Водород и газовый гигант, таким образом, неразделимы. Туманность, в которой водорода мало или нет, – нечто далеко за гранью разумных допущений… Да если б она и нашлась, из чего в ней делать звезду? Нормальное светило без водорода не получишь, и планета немедленно будет уничтожена взрывом сверхновой.
Если же гигант действительно газовый, свободный кислород в его атмосфере не приживётся, – прореагирует с образованием водяного пара. И даже если живые организмы разложат весь углекислый газ с минерализацией углерода в ядре, – весь полученный кислород обратится в воду, а водорода в атмосфере даже не убудет. Его несравненно больше, чем углекислоты.
...То есть, задача в такой постановке неразрешима. А значит, проблему следует рассмотреть шире. Что, например, требуется для возникновения кислородной атмосферы?
Жизнь? Не обязательно. Например, из кислорода по преимуществу состоит атмосфера спутников Юпитера Европы и Ганимеда. Атмосферы данных тел тончайшие, едва заметные, но не суть. Главное, откуда там кислород. Понятно, что кислород это абиогенный, полученный в результате радиационного разложения воды, – точнее ледяной коры холодный лун. Водород сразу уходит в космос, но молекулы кислорода, пока их не сдует солнечным ветром, некоторое время крутятся вблизи поверхности тел.
Теперь представим тело с изначально плотной атмосферой, в которой частице звёздного ветра не так-то просто ускорить молекулу, – если молекул много, импульс перераспределяется между ними. Представим также, что магнитного поля нет, но атмосфера содержит водяной пар, – его молекулы будут разрушаться, – и что гравитация недостаточна для удержания водорода. В таком случае в атмосфере будет копиться свободный кислород. Он начнёт реагировать с метаном, аммиаком, сероводородом, но, как раз, этих-то газов надолго не хватит (тем более что они и сами будут разлагаться радиацией). Вода – самое распространённое их химических соединений в космосе.
И что мы получаем?
Внезапно, Венеру. Только ещё молодую. Когда-то Венера потеряла всю воду именно по такому механизму. Вода испарилась, пар «сгорел», водород ушёл в космос. Другое дело, что и кислород израсходовался, вступив в реакции с горными породами. Такая же участь постигла и абиогенный кислород на Марсе, где разложилась половина воды. Там он вступил в реакции с выпадающей на поверхность планеты железной пылью, окрасив дюны в ржавый цвет.
То есть, казалось бы, тупик, – свободный кислород слишком активен химически, и даже в отсутствии водорода найдёт с чем соединиться. Но на Земле-то этого не происходит. Как не идут реакции окисления на Европе и Ганимеде. И если в случае Земли наличие кислорода обусловлено обновляющими его запас биогенными процессами, то на ледяных лунах ему просто не с чем соединяться. Они же – ледяные.
Следовательно, кислородную атмосферу может приобрести ледяная планета среднего размера, или же планета-океан. Или же водяная планета.
Если суперземля с жарким климатом и плотной атмосферой, тем более не имеющая магнитного поля, будет подвергаться мощным радиационным атакам, например, на орбите красного карлика, водяной пар в её атмосфере будет "гореть". А пара там окажется много, поскольку планетам такого класса положена горячая мантия, выделяющая много лёгких веществ, – а в первую очередь воды. Покрыв же поверхность (чего не произошло на Венере), вода изолирует атмосферу от каменного ядра. Выделяющемуся в атмосфере кислороду не с чем окажется реагировать, – не с водой же. Он может начать накапливаться.
Конечно, какое-то количество кислорода, растворяясь в воде, войдёт в контакт с лавой и минерализуется. С другой стороны, работающие на дне океана вулканы будут поставлять в атмосферу метан и сероводород, реагирующие с кислородом с образованием углекислоты и сернистого газа. Однако, при определённом балансе процессов, – даже в верхних слоях атмосферы пара много, и вода «сильно горит» – кислород может выйти на второе или третье (если масса планеты позволяет удерживать гелий) место по концентрации в атмосфере.
Что же касается жизни… Тут одно из двух. Условия благоприятные для накопления абиогенного кислорода не совпадают с условиями благоприятными для накопления кислорода биогенного. Более чем на простейших в таком горяще-кипящем мире рассчитывать не приходится.
