Будни демиургов, или Что нам стоит мир построить!

Пещеры, мир вечной тьмы и вечного безмолвия, всегда будоражат человеческое воображение. Многочисленные писатели помещают под землёй города и храмы, поселяют там неведомых чудовищ и древних демонов, создают там свою атмосферу и свой климат… Давайте разберемся, как обстоят с этим дела в реальности! Происхождение. Абсолютное большинство пещер имеют карстовое происхождение. Именно их мы имеем в виду, когда говорим о сложном и величественном подземном мире. К карстовым относятся все пещеры-рекордсмены, будь то пещера имени Веревкина, уходящая вглубь от поверхности более чем на 2 километра, Мамонтова пещера, общая длина ходов которой немного не дотягивает до 700 километров, подземный зал Саравак, площадь которого превышает 16 гектаров… Все эти великолепные подземные ходы и залы промыты в горной породе подземными водами. Откуда сразу следует первый вывод — на планете, где нет воды в жидком виде, полноценных, сложных и обширных пещер быть не может. Больше того, проточить более-менее обширную пещеру можно не во всякой породе. Капля, конечно, камень точит, но гранит или базальт она будет точить очень-очень долго. Гораздо быстрее этот процесс идёт в осадочных породах — мраморе, песчанике, известняке. Так что сразу делаем второй вывод: на планете, где нет и никогда не было океанов, обширные пещеры не то чтобы невозможны, но очень маловероятны. Вода, находящаяся на поверхности земли, тоже может создавать пещеры — так называемые эрозионные. Волны, бьющиеся о скалистый берег, выбивают в нем гроты, достигающие порой немалых размеров — так, протяженность Фингаловой пещеры превышает сотню метров. Ручьи и реки порой прокладывают себе путь сквозь возвышенности рельефа, исчезая под землей и снова появляясь, самый длинный из таких подземных ходов достигает 1700 метров. Тектонические пещеры возникают от того, что разные слои горной породы смещаются относительно друг друга так, что между ними остаётся зазор. В разрезе такая пещер, как правило, имеет клиновидную форму, причем этот клин иногда оказывается очень узким, до сотни метров в высоту при максимальной ширине в 10-20 метров. Длина таких пещер относительно невелика, до 500-600 метров. Вулканические пещеры образуются при извержении вулканов с вязкой, быстро застывающей лавой. Когда поток такой лавы остывает, его поверхность твердеет, превращаясь в прочную корку, а лава внутри этой «трубы» остается жидкой и вытекает наружу. Такие пещеры располагаются на склонах вулканов, у самой поверхности, из-за чего их свод склонен к обрушению. В некоторых случаях такие пещеры могут достигать значительных размеров — так, длина пещеры Казумура достигает 65 километров, и она спускается вниз по склону горы больше чем на 1000 метров, а диаметр этой трубы позволяет идти в полный рост, причем целой группе экскурсантов сразу. Вулканические и тектонические пещеры могут существовать практически в любом мире, где только есть или были когда-то вулканы и тектоническая активность. В частности, вулканические пещеры обнаружены на Луне и на Марсе. Есть и более редкие механизмы образования подземных пустот. Пиролитические пещеры возникают, когда под землёй выгорают залежи угля или торфа. Они имеют простую форму — в виде одного зала, редко превышающего 10 метров в диаметре. Располагаются они достаточно поверхностно (иначе горение было бы невозможно из-за нехватки кислорода), а потому их свод склонен к обрушению. Биогенные пещеры создаются животными. Вообще-то мы привыкли называть подземный ход, прорытый животным, норой, но, как сказано в одном мультфильме, собака такого размера становится лошадью. В склонах горы Элгон в Африке слоны стесывают камни бивнями, чтобы добывать соль, и в результате образовался ход длиной 100 метров и шириной 20 метров, назвать его норой будет как-то неловко. Отдельно выделяют рукотворные пещеры (шахты, подземные ходы, катакомбы). Также отдельным видом считаются ледниковые пещеры, находящиеся в толще ледников — впрочем, механизмы образования этих пещер практически такие же, как и у обычных, исключая разве что вулканические. Встречаются также и комбинированные варианты — рукотворный подземный ход может переходить в естественный, эрозионные пещеры могут образоваться за счёт расширения тектонических… Климат. Температура в пещерах отличается постоянством. Те, кому посчастливилось быть владельцем хорошего глубокого погреба, знают, насколько прохладно там в жару и как он противостоит зимним морозам. А ведь в принципе погреб тоже можно назвать пещерой, только рукотворной. В настоящих, больших пещерах температура практически весь год стабильная, и чем дальше от входа, тем меньше сезонные колебания температуры. В пещерных системах, имеющих больше одного входа, и особенно если эти входы находятся на разной высоте от уровня моря, температура близка к среднегодовой температуре в данной местности. Напомню для примера, что среднегодовая температура Московской области составляет всего +3-+5 градусов. Для пещер, которые имеют один выход, ситуация несколько меняется. Если большая часть пещеры находится ниже уровня входа, то зимой, когда воздух в пещере теплее, чем снаружи, он будет подниматься вверх и выходить наружу, а холодный, наоборот, будет опускаться на дно пещеры. Такие пещеры у спелеологов носят название «холодный мешок». Пещера, выход из которой ниже основной части, наоборот, называется «теплый мешок». Температура в таком «мешке» может довольно сильно, на 10 градусов и больше, отличаться от среднегодовой температуры поверхности. Так, стены пещеры Бузлук в Крыму покрыты многолетним льдом, слегка подтаивающим летом — при том, что среднегодовая температура в Крыму +14 градусов. Воздух в большинстве пещер пригоден для дыхания. Однако в карстовых пещерах (напомним, что их большинство) практически всегда отмечается повышенное содержание углекислого газа за счет окисления осадочных пород, состоящих в основном из различных карбонатов. Кроме того, во всех пещерах, в том числе и искусственного происхождения, в воздухе отмечается повышенное содержание радона, от совсем незначительного до представляющего серьезную опасность для человека. Есть и другие причины, по которым воздух может оказаться непригодным для жизни — например, в пещерах вулканического происхождения могут выделяться сернистые газы, в пещерах, где обитают огромные стада летучих мышей, рано или поздно воздух становится насыщен аммиаком из-за залежей гуано. Неожиданным для многих является тот факт, что воздух в пещерах не является неподвижным. Между тем он не двигается только в «каменных мешках», а в пещерных системах, имеющих более одного выхода, за счёт перепада давления и температуры образуется тяга, как в печной трубе. И если в отдаленных и тупиковых залах движение воздуха действительно едва ощущается, то в тоннелях, ведущих к выходу, может возникать довольно сильный ветер. Особенно заметным он становится весной и осенью, когда температура снаружи меняется, и равновесие между наружным, привходовым и глубинным воздухом нарушается. Влажность в карстовых пещерах практически всегда близка к 100-процентной, поскольку самим своим существованием они обязаны текущей воде. Вода присутствует в пещерах в виде подземных рек (порой выходящих на поверхность, а иногда с поверхности и притекающих), подземных озер, порой колоссальных (площадь озера в Драконовой пещере чуть меньше 2 гектаров) и просто влаги, оседающей на стенах, капающей с потолка и порождающей сталактиты и сталагмиты. Впрочем, высокая влажность характерна для большинства пещер, включая рукотворные. Более-менее сухими могут быть пещеры не карстового происхождения, расположенные в сухом климате выше водоносного горизонта, и в редких случаях карстовые пещеры, если со временем водоносный горизонт смещается ниже. Вода пещерных рек и озёр, как правило, свободна от органических загрязнений, но при этом, как правило, является очень сильно минерализованной («жёсткой») за счёт того, что, просачиваясь через многометровые слои горных пород, она отфильтровывается от взвесей, но при этом частично растворяет эти самые породы. В пещеры не карстового происхождения дождевая вода попадает, просачиваясь через нерастворимые породы, а потому остается очень слабо минерализованной, почти дистиллированной. Пить воду в пещерах можно, к сожалению, далеко не всегда. Животный мир. Реальные пещеры, в отличие от фантастических, мало подходят для постоянного проживания. Более-менее населена только привходовая часть — там находят укрытие и млекопитающие, от лисиц и барсуков до буйволов и слонов, и некоторые птицы, и многочисленные насекомые. Подальше от входа, там, где не чувствуется ни зимнего мороза, ни летней жары, можно встретить летучих мышей, и порой в огромном количестве. Там они проводят день, там же спят зимой, а в некоторых случаях и вовсе не торопятся выбираться на поверхность, находя там же, под землей пищу — различных насекомых. В пещерах Новой Зеландии встречаются огромные колонии личинок грибного комара, которые светятся ровным синеватым светом, освещая подземные залы. Однако чем дальше от входа, тем более однообразной становится жизнь, причем находится она преимущественно в воде. В пещерных озерах водятся рыбы, моллюски, саламандры, уникальная хвостатая амфибия протей, похожая на дождевого червяка с лапками. Для этих существ, никогда не выходящих а поверхность, характерны общие черты — недоразвитые или вовсе отсутствующие глаза, большое количество чувствительных усиков, щетинок и антенн, почти полное отсутствие пигментации. Резонный вопрос — чем они все питаются? Ведь в вечном мраке пещер невозможен фотосинтез, а значит, нет и растений… Оказывается, не совсем так. Некоторым видам мхов, водорослей, папоротников для жизни хватает десятых и даже сотых долей процента от обычного дневного света, так что они могут существовать достаточно далеко от входа. Но и в полной темноте жизнь тоже возможна — жизнь, основанная на хемосинтезе, а не на фотосинтезе. Бактерии, питающиеся неорганическими веществами и превращающие их в органику, обнаружены в разных пещерах мира, причем они используют разные механизмы, с использованием разного «сырья». Что же касается крупных животных, то шансов встретить их в глубоких подземных залах, к сожалению или к счастью, нет. Фантасты, населяющие глубины пещер разнообразными чудовищами, обычно забывают одну простую вещь: любое живое существо нуждается в пище. И не раз в сто лет, когда туда забредает неосторожный турист, а более-менее регулярно. И это само по себе ещё полбеды, а беда в том, что те, кем это чудовище может питаться, тоже должны что-то есть. И так до основания пищевой цепочки — а в основании, как известно, должны быть автотрофы, то есть растения. И покуда в пещерах не наблюдается тучных лугов, там нет места и для плотоядного монстра — не только в реальности, но даже и в рамках НФ. Разумеется, это не относится к монстрам из другого измерения, демоническим сущностям и прочим персонажам ненаучной фантастики. Использование людьми. Привходовая часть пещер — хорошо вентилируемая, более-менее прогреваемая и освещаемая солнцем — с древнейших времен использовалась для проживания человека, а местами продолжает использоваться и до сих пор. Примеры этого бесчисленны, от стоянок первобытного человека до пещерных городов и храмов. Однако во всех этих случаях можно заметить общие черты — все они находятся в сухой и жаркой местности, в горах, расположенных на возвышенности относительно окружающей местности, и практически во всех случаях люди не углублялись далеко от входа. Глубокие же отделы пещер для постоянного проживания подходят очень мало. Невысокая температура (а если речь идет про среднюю полосу и севернее, то просто низкая), крайне высокая влажность, сквозняки либо, наоборот, отсутствие нормальной вентиляции, связанная с этим невозможность длительно поддерживать огонь, примеси в воздухе и в воде… В таких условиях можно продержаться некоторое время при необходимости, как партизаны в Одесских катакомбах, но жить годами — весьма сомнительно, разве что любой другой вариант еще ужаснее. Так что фантастам, прежде чем переселять под землю целые племена и народы, строить там города и дворцы, надо очень серьезно подумать. Нет, разумеется, чисто технически можно наладить и вентиляцию, и отопление, и даже осушение. Но это будет научно-техническая задача, которая по плечу далеко не всякой технически развитой цивилизации. В каком веке в нашем мире метро появилось, помните? Так что ждать такого от людей каменного века или Средневековья точно не стоит. О чем еще надо помнить писателю, решившему отправить своего героя в подземный мир? Пожалуй, в первую очередь о том, что этот путь меньше всего похож на столбовую дорогу. Спелеологам приходится преодолевать узкие щели-«шкуродеры», спускаться в вертикальные шахты, проплывать полностью заполненные водой сифоны… Так что надо серьезно задуматься — а нужно ли туда герою? Особенно учитывая, что таинственных чудовищ и древних городов там, как выяснилось, нет…