Отвечаем на ваши гипотетические вопросы с точки зрения физики

Моль кротов

Оригинал: A Mole of Moles

Что произойдет, если вы соберете моль кротов[#]В оригинале звучит как «a mole of moles». — Прим. пер. в одном месте?

— Шон Райс

Произойдут ужасные вещи.

Сначала немного определений. Моль — это единица измерения. Хоть это и не обычная единица измерения. Она на самом деле как числа «дюжина» или «миллиард». Если у вас есть моль чего-то, то это означает, что у вас есть 602 214 129 000 000 000 000 000 единиц этого (обычно пишут $6{,}022\times10^{23}$). Это число такое большое, потому что используется для вычисления числа молекул, которых обычно очень много.

Изображение с рукой, которую переполняют молекулы.

«Один моль» — это очень близко к числу атомов, содержащихся в грамме водорода. Это также, навскидку, число песчинок на всей Земле.

Крот — роющее млекопитающее. Есть много видов кротов, и некоторые из них по-настоящему ужасны.

Изображение с ищущим, нашедшим на википедии, ужаснувшимся изображению по-настоящему отвратительного крота звездорыла.

Ну и как моль кротов должен выглядеть?

Сперва давайте прикинем. Ниже яркий пример того, что может пройти через мою голову до того, как я возьмусь за калькулятор, когда я просто пытаюсь оценить масштаб — ну, типа, 10, 1 и 0,1 достаточно близки, так что можно сказать, что они, в принципе, равны:

Я могу взять крота и кинуть его[источник?]. Все, что я могу кинуть, весит один фунт. Один фунт — это один килограмм. Число 602 214 129 000 000 000 000 000 выглядит в два раза длиннее, чем триллион, что означает, что это триллион триллионов. Я припоминаю, что триллион триллионов килограмм весит планета:

Иллюстрация, визуально показывающая триллион как половину одного моля.

…Если кто-нибудь спросит — я не говорил вам, что нормально обращаться с математикой таким образом.

Этой прикидки достаточно, чтобы сказать, что мы говорим о таком количестве кротов, которое сравнимо с планетами. Так как сравнение достаточно приблизительно, то следует помнить, что настоящие значения могут отличаться в тысячи раз в любую сторону.

Давайте возьмем цифры получше.

Восточноамериканский крот (Scalopus aquaticus) весит около 75 грамм, это означает, что моль кротов весит

$$ (6{,}022\times10^{23})\times75\textrm{ г}\approx4{,}52\times10^{22}\textrm{ кг} $$

Это примерно половина массы Луны.

Млекопитающие в основном состоят из воды. Килограмм воды занимает литр объема, таким образом, если кроты весят $4{,}52\times10^{22}$, они займут $4{,}52\times10^{22}$ литров объема. Вы можете заметить, что мы игнорируем пространство между кротами, сейчас увидите почему.

Кубическим корнем от $4{,}52\times10^{22}$ литров будет 3 562 километра, а значит, мы говорим о сфере с радиусом 2 210 километров или кубе со стороной 2 213 миль. (Удивительно, но я никогда не замечал, что кубическая миля имеет такой же объем, что и $\frac{4}{3}\pi$ кубических километров, так что сфера с радиусом X километров будет такого же объема, что и куб со стороной X миль).

Если бы кроты покрыли поверхность Земли, то слой составил бы 80 километров в толщину — почти до космоса:

Разрез Земли, покрытой 80 км слоем кротов между корой и вытесненным воздухом перед космосом.

Этот удушающий океан плотно спрессованного мяса уничтожит всю жизнь на планете, что вызовет кошмар Reddit — нарушит целостность системы DNS. Так что делать это на Земле — не вариант.

Вместо этого поместим кротов на планетарную орбиту. Гравитация объединит всех их в сферу. Мясо плохо сжимается, так что в результате гравитационного взаимодействия мы получим кротовую планету размером чуть больше, чем Луна.

Кружки, показывающие, что моль кротов создаст сферу чуть больше, чем наша Луна.

Кроты будут создавать силу притяжения на уровне 1/16 от земной — ну, как на Плутоне. Планета будет слегка теплой, комнатной температуры, а ядро планеты разогреется только на пару градусов под действием сил гравитации.

Здесь начинаем немного сходить с ума.

Кротовая планета теперь — это гигантская сфера из мяса. Она имеет огромное количество энергии (в ней достаточно калорий, чтобы поддерживать популяцию Земли в течении 30 миллиардов лет). Обычно, когда органика разлагается, она высвобождает огромное количество энергии в виде тепла. Но в условиях, созданных на этой планете, давления в сотни мегапаскаль достаточно, чтобы уничтожить почти все бактерии, стерилизовать кротовые останки и остановить процесс разложения.

Ближе к поверхности, где давление ниже, будет и другое препятствие для разложения: на планете нет кислорода. Без кислорода разложения не будет, и только часть бактерий сможет поддерживать гниение. Бескислородное разложение неэффективно и выделяет совсем немного тепла, хотя если не контролировать процесс, то поверхность планеты может закипеть.

Но этот процесс разложения самоограничивающийся: немного бактерий смогут выжить при температуре выше 60 °C, так что как только температура повысится, бактерии умрут и разложение замедлится. По всей планете тела кротов будут разлагаться и в конце концов превратятся в кероген, а в дальнейшем, если планета будет погорячее, — в нефть.

Поверхность планеты будет излучать тепло в космос и замораживаться. Благодаря этому будет образовано что-то вроде шубы, изолирующей внутренние части планеты и приостанавливающей процессы дальнейшей потери тепла в космос. Таким образом, потоки тепла в жидкой части планеты будут в основном конвекционными. Куски мяса и пузыри метана, наряду с воздухом из легких мертвых кротов, будут подниматься и периодически извергаться из образовавшихся на поверхности нор, гейзер мертвых и разорванных тел будет покидать планету.

В конце концов, после веков или тысячелетий хаоса, планета поутихнет и охладится достаточно, чтобы промерзнуть насквозь. Давление на глубине будет так велико, что вода начнет кристаллизоваться в экзотические формы льда, такие как Лед-3, или Лед-5, ну или Лед-2, или Лед-9 (без разницы).

Все сказанное выше — достаточно отвратительная картина. Давайте взглянем с другой стороны.

У меня нет достоверных данных о мировой популяции кротов (или биомассе мелких млекопитающих), но давайте возьмем данные с потолка и предположим, что на каждого человека приходится пара дюжин мышей, крыс, полевок и других мелких млекопитающих.

В галактике может быть около миллиарда обитаемых планет. Если мы их колонизируем, то наверняка привезем с собой крыс и мышей. Если на одной из ста планет популяция вырастет до значения, сравнимого с земным, то после нескольких миллионов лет — это не так долго в эволюционном смысле — полное число живших когда-либо грызунов превзойдет число Авогадро.

Если вы хотите моль кротов — постройте космический корабль.

Изображение ракеты с некоторыми мелкими млекопитающими.