Большинство жидкостей при охлаждении сжимается примерно на 10 процентов. Вода тоже, но только до определенной температуры. Но подойдя вплотную к точке замерзания, она начинает – против всех правил, совершенно невероятным образом – расширяться. После затвердевания она становится почти на десятую часть объемнее, чем была прежде. Из-за этого расширения лед плавает на поверхности воды – «крайне странная причуда», по словам Джона Гриббина
[288]. Не обладай он этим великолепным своенравием, лед тонул бы и озера с океанами начинали бы замерзать со дна. Не плавай лед на поверхности, тепло уходило бы из воды, делая ее еще холоднее и порождая еще больше льда. Скоро даже океаны замерзли бы и почти наверняка очень надолго, если не навсегда, остались бы в таком состоянии, вряд ли благоприятном для того, чтобы взлелеять жизнь. К счастью для нас, вода, видимо, не подозревает о правилах химии и законах физики.
Каждый знает, что химическая формула воды – Н2О – означает, что она состоит из одного довольно большого атома кислорода и прикрепленных к нему двух атомов поменьше – водорода. Атомы водорода цепко держатся за своего хозяина – атом кислорода, но, кроме того, время от времени сцепляются с другими молекулами воды. Молекулам воды по природе свойственно как бы вступать в танец друг с другом, ненадолго расходясь, а затем продолжая движение в бесконечной смене партнеров по кадрили, если воспользоваться изысканным сравнением Роберта Кунцига
[289]. Стакан с водой, возможно, не выглядит очень оживленным местом, однако каждая молекула в нем меняет партнеров миллиарды раз в секунду. Вот почему молекулы воды держатся вместе, образуя водоемы вроде луж и озер, но в то же время легко расступаются, когда вы, например, ныряете в бассейн с водой. В каждый отдельный момент друг с другом соприкасаются всего лишь 15 процентов молекул.
И все же в некотором смысле связь эта очень прочная – когда молекулы поднимаются вверх, качаемые насосом, или когда капли остаются на капоте автомашины, демонстрируя необыкновенную решимость держаться вместе с партнерами. По той же причине вода обладает поверхностным натяжением. Находящиеся на поверхности молекулы сильнее притягиваются к подобным себе молекулам под ними и рядом с ними, чем к молекулам воздуха над ними. Это ведет к образованию мембраны, достаточно прочной, чтобы вода выдерживала вес насекомых или прыгающих камешков. По той же причине бывает больно, если, ныряя, плюхнешься животом
[290].
Вряд ли стоит подчеркивать, что без воды мы бы пропали. Лишенный воды человеческий организм быстро разваливается. Как говорится в одном описании, в считаные дни губы исчезают, «будто их ампутировали, десны чернеют, нос наполовину усыхает, кожа вокруг глаз стягивается, препятствуя морганию». Из-за чрезвычайной важности воды для нашей жизни легко упустить из виду, что вся вода на Земле за самым малым исключением ядовита для нас – смертельно ядовита – из-за растворенных в ней солей.
Для жизни соль нам нужна, но только в очень небольших количествах, а морская вода содержит значительно – примерно в семьдесят раз – больше соли, чем мы можем без вреда усвоить. В литре обычной морской воды содержится всего 2,5 чайной ложки обыкновенной соли – той, которой мы подсаливаем еду, – но значительно большее количество других элементов, соединений и растворенных твердых веществ, которые в собирательном смысле известны как соли. Количественное соотношение этих солей и минералов в наших тканях необыкновенно схоже с составом морской воды – мы потеем и плачем, как заметили Маргулис и Саган
[291], морской водой, – но удивительно, что не переносим принимать ее внутрь. Стоит употребить большое количество соли, и скоро обмен веществ будет критически нарушен. Из каждой клетки, как добровольные пожарные, поспешат молекулы воды, чтобы растворить и вывести наружу внезапный выброс соли. Это опасно, поскольку лишает клетки необходимого для их нормального функционирования количества воды. Словом, они обезвоживаются. В экстремальных ситуациях обезвоживание приведет к потере сознания и повреждению головного мозга. А тем временем перегруженные клетки крови переносят соль в почки, которые в конце концов переполняются и перестают работать. Если отказывают почки, мы погибаем. Вот почему мы не пьем морскую воду.
На Земле 1,3 миллиарда кубических километров воды, и это все, что у нас есть на будущее. Система замкнута: в сущности говоря, ничего нельзя добавить или отнять. Вода, которую вы пьете, находится здесь, делая свое дело, с младенчества Земли. Океаны достигли нынешних объемов 3,8 миллиарда лет назад (по крайней мере приблизительно).
Царство воды, называемое гидросферой, почти целиком океаническое. Девяносто семь процентов всей имеющейся на Земле воды находится в океанах и морях, по большей части в Тихом океане, который один больше всей суши вместе взятой. Тихий океан в целом содержит чуть больше половины морской воды (51,6 процента); Атлантический – 23,6 процента и Индийский – 21,2 процента, оставляя всем остальным 3,6 процента. Средняя глубина океанов составляет 3,86 километра, причем Тихий океан в среднем на 300 метров глубже Атлантического и Индийского. Шестьдесят процентов поверхности планеты покрыты океанскими водами глубиной более 1,6 километра. По замечанию Филипа Болла, нашу планету лучше называть не Землей, а Водой.
Из трех процентов земной воды, которая является пресной, большая часть существует в виде ледников. Лишь самое незначительное количество – 0,36 процента – находится в озерах, реках и водоемах, и еще меньшая часть – всего 0,001 процента – существует в виде облаков или испарений. Почти 90 процентов льда планеты находится в Антарктике, а большая часть остального – в Гренландии. Поезжайте на Южный полюс, и там вы будете стоять более чем на трех километрах льда, на Северном полюсе его всего лишь метров пять. В одной Антарктике находится 24 миллиона кубических километров льда – если весь его растопить, этого хватит, чтобы поднять уровень океана на 75 метров. А если вся находящаяся в атмосфере вода равномерно выпадет дождем, то океаны станут глубже лишь на пару сантиметров.
