5 ледяных спутников Солнечной системы, на которых может существовать жизнь
Европа, Титан, Энцелад, Ганимед и Каллисто
Внеземная жизнь может скрываться прямо на заднем дворе нашей родной планеты. Известно, что некоторые из ледяных спутников Юпитера и Сатурна могут иметь подземные океаны, в которых не исключается наличие микроскопической жизни. Даже в самых глубоких, тёмных и холодных участках Земли существуют жизненные формы, выживающие за счёт тепла и питательных веществ гидротермальных жерл. Этот факт доказывает, что жизнь может существовать даже в самых экстремальных условиях, правда, не в такой форме, какой мы привыкли видеть.
Европа
Поверхность спутника Юпитера — Европы, покрыта льдом. Поверхностная температура этого спутника составляет около −160 °C на экваторе и −220 °C на полюсах, что придаёт ледяной коре высокую прочность — её толщина составляет примерно 10—30 километров. Сейчас большинство учёных сходятся во мнении, что под поверхностными льдами Европы находится жидкий океан, в котором не исключено наличие микроскопической жизни.
О наличии жидкого океана также свидетельствуют 2 открытия, сделанные НАСА в 2012 и 2016 годах. На Европе были зафиксированы признаки выбросов водяного пара, что, вероятно, является результатом действия гейзеров. Пар, бьющий из трещин ледяной коры Европы, вылетает из них со скоростью около 700 м/с на высоту до 200 километров, после чего падает обратно. Подобные гейзеры также известны на Энцеладе, но, в отличие от его гейзеров, гейзеры Европы более мощные и выбрасывают чистый водяной пар без примеси льда и пыли.
Слева — Европа, справа — трещины на ледяном панцире спутника. Изображения сняты космическим аппаратом «Галилео»
Энцелад
Энцелад, являющийся спутником Сатурна, состоит в основном из водяного льда и имеет почти белую поверхность с рекордной в Солнечной системе чистотой и отражательной способностью. В 2005 году на его поверхности был открыт богатый водой шлейф, фонтанирующий из южной полярной области. Проведённые анализы выбросов указали на то, что они выбиваются из подповерхностного жидкого водного океана. Учёные считают, что температура его верхних слоёв может составлять около −45°С и с ростом глубины достигать +1 °С, что сравнимо с температурой арктических вод на Земле.
Согласно сведениям, собранным зондом в 2015 году при пролёте мимо Энцелада с рекордного расстояния в 25 километров, стало известно, что в выбрасываемой жидкости помимо воды также содержится большое количество водорода. Это указывает на активные гидротермальные процессы в океане Энцелада. Также учёные не исключают, что на дне океана могут происходить процессы восстановления углекислого газа до метана — подобная реакция схожа с активностью древних океанов Земли, которая стала источником энергии для первых организмов.
Слева — Энцелад, справа — водяной пар в южном полушарии Энцелада. Изображения сняты космическим аппаратом «Кассини»
Титан
Крупнейший спутник Сатурна, Титан, является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, у которого доказано стабильное существование жидкости на поверхности. Жидкость на Титане представляет собой смесь жидких углеводородов, а также подповерхностный океан, который, предположительно, обладает экстремально высокой солёностью.
Несмотря на низкую температуру, которая составляет минус 170—180 °C, Титан сравнивают с Землёй на ранних стадиях её развития. В связи с этим учёные не исключают, что на спутнике возможно существование простейших форм жизни, в особенности, в подземных водоёмах.
Слева — мультиспектральный снимок Титана, справа — ландшафт Титана в месте посадки зонда «Гюйгенс»
Ганимед и Каллисто
Спутники Юпитера Ганимед и Каллисто также могут иметь подземные жидкие океаны. Но в этих случаях их океаны были бы погребены под толстой корой, состоящей из скальных пород и льда, толщиной не менее 100 километров.
Учёные считают, что на Ганимеде и Каллисто с меньшей вероятностью могла бы зародиться жизнь, поскольку условия для жизни как таковой здесь несколько хуже по сравнению с их «водными» братьями. Например, несмотря на наличие у Каллисто водяного льда, возникновению жизни здесь мешает низкий тепловой поток из недр спутника. Поэтому на основе этих и других исследований считается, что среди всех спутников Солнечной системы у Европы и Энцелада имеются самые высокие шансы на поддержание жизни, по крайней мере, микробной. Но несмотря на это Европейское космическое агентство объявило о старте космической миссии в 2022 году в систему Юпитера, где основной упор будет сделан на исследовании Ганимеда и поиска признаков жизни на нём.
Слева -Каллисто, справа — Ганимед. Снимки с космического аппарата НАСА «Галилео»
Источник
Подледная жизнь вне Земли: что мы знаем о Европе, спутнике Юпитера
Возможно, внеземная жизнь гораздо ближе к нам, чем кажется, поскольку жидкая вода, которая нужна для возникновения и и подднржания существования аналога земной жизни, не редкость в Солнечной системе. Так, уже доказано (или почти доказано) существование океанов жидкой воды у ряда спутников планет-гигантов.
Насколько известно, лед есть даже в кратерах самой близкой к Солнцу планете — Меркурии. Вероятно, там лед иногда тает, так что вода время от времени может образовываться и там, хотя, наверное, ненадолго. Но на Европе, спутнике Юпитера, жидкая вода совершенно точно существует под многокилометровой толщей льда. Может быть, там есть и жизнь, хотя это нужно доказать. Что нам известно об этом спутнике Юпитера?
Все началось с обнаружения гейзеров
О неоднородной поверхности Европы известно давно, как и о том, что ее поверхность — лед. Долгое время считалось, что спутник Юпитера покрыт многокилометровым слоем льда, так что спутник представляет собой нечто вроде снежка с каменным ядром внутри. Но, как оказалось, реальность гораздо интереснее — космический аппарат «Галилео» обнаружил признаки существования гейзеров над поверхностью Европы.
За время своей научной миссии он 11 раз облетел Европу с минимальным расстоянием от поверхности в несколько сотен километров. Изучив переданные аппаратом данные, ученые выяснили, что в нескольких случаях показания магнитометра очень сильно менялись. Так случилось, в частности, 16 декабря 1997 года, когда расстояние до поверхности спутника Юпитера составило всего 206 километров. Ученые предположили, что «Галилео» прошел через гейзер.
Орбитальный телескоп «Хаббл» помог доказать существование гейзеров. Ну а раз они есть, значит, подо льдом Европы — жидкая вода, и ее много. Она может быть (и скорее всего это так) соленой, причем соль может быть не поваренной, а «английской», т.е. это калийная соль. Но в любом случае есть далеко ненулевой шанс существования под поверхностью Европы жизни — хоть микроскопической, хоть многоклеточной.
Глубина океанов (вернее, океана) Европы может достигать 80-179 км, а значит, на спутнике Юпитера воды примерно в два раза больше, чем содержат все океаны Земли.
Какие ваши доказательства?
Конечно, у ученых нет прямых доказательств существования жизни на Европе, но зато есть косвенные, и это не один набор данных. В частности, в 2013 году исследователи Калифорнийского университета заметили следы присутствия перекиси водорода. Она необходима для процесса, который называется метаногенезом — образованием метана анаэробными археями.
Кроме ресурсов вроде перекиси для существования жизни нужна еще тепловая энергия. И она, скорее всего, тоже есть на Европе. Есть несколько предположений насчет возможности существования жидкой воды на Европе. Одна из них — гравитационное воздействие спутника с газовым гигантом. Европа вращается вокруг Юпитера, благодаря чему внутренние слои смещаются и деформируются под воздействием гравитации. Все это приводит к трению с генерацией тепла. Разогревается мантия луны Юпитера, которая нагревает придонные слои океана. Возможно, теплее всего на полюсах спутника — там должен генерироваться максимальный объем тепла.
Этот эффект называется «приливный разогрев» и не является уникальным в Солнечной системе. У ученых есть все основания считать, что приливный разогрев характерен и для других спутников планет-газовых гигантов. По мнению Йоахима Заура, планетолога из Кельнского университета, Европа — один из лучших кандидатов на обнаружение внеземной жизни, поскольку здесь жидкая вода взаимодействует с силикатной мантией. Это значит, что минеральные соединения вымываются, поставляя ресурсы для живых организмов (если они там есть, конечно).
Кроме трения, есть и еще одна возможность — вулканическая активность. Если подо льдом есть вулканы, то они создают необходимые для существования жизни условия. Примеры есть на Земле — это гидротермальные источники на дне океанов нашей планеты.
Еще есть далеко ненулевая вероятность попадания кислорода в воду. Некоторые ученые предполагают, что этот элемент образуется на поверхности Европы под воздействием солнечного ветра, а затем попадает в океан уже в ходе чисто геологических процессов. Правда, концентрацию кислорода в воде пока что определить невозможно — нужна специализированная миссия.
Что касается самой жизни, то о возможной конфигурации экосистем рассказывает созданный около 20 лет назад документальный фильм BBC «Естественная история инопланетянина» (Natural History of an Alien). Его создатели считают, что в основе трофической цепочки будут находиться хемотрофные бактерии. Они будут формировать слои органических отложений на дне океана, а другие живые организмы, будут этими отложениями питаться. Эти организмы — аналог травоядных организмов на Земле. Соответственно, будут существовать и хищники, которые могут быть похожими на акул.
Миссии? А пожалуйста
NASA запускает этап сборки и тестирования новой станции. Аппарат планируют отправить в 2024 году. Он будет исследовать ледяную поверхность и подледный океан спутника Европы.
Главная цель проекта Europa Clipper — изучение спутника Юпитера. Особый интерес для исследователей представляет как раз уникальный океан Европы. Сейчас почти никто не сомневается в его существовании.
Старт миссии нацелен на 2024 год. Аппарат запустит в космос ракета-носитель SLS. Продолжительность полета к спутнику составит 7 лет. Основная научная программа продлится 109 дней.
Что будет включать в себя миссия к Европе?
- Сбор точной информации о внутреннем океане;
- сбор картографических данных о рельефе и характере поверхности;
- поиск следов водяного пара, которые могут появляться из-под ледяной коры.
Основные ее характеристики:
- Наличие дисковой антенны диаметром 3 метра для обмена данными с Землей.
- Две массивные солнечные батареи, которые будут разворачиваться в космосе словно крылья. Они обеспечивают электропитанием системы зонда. Площадь батарей — 90 кв.метров.
- Габариты станции в разложенном состоянии будут больше длины баскетбольного поля в 30,5 метров.
В этом году начнут работы со всеми приборами, а в следующем — комплексные испытания станции. Модуль двигателя корабля будут строить в Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в штате Мэриленд. Ядро модуля состоит из двух цилиндров, расположенных друг на друге. Их высота составляет около 3 м. Они содержат двигательные баки и 16 ракетных двигателей.
Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE)
Это многоцелевой проект, который предполагает изучение не только Европы, но еще и Ганимеда и Каллисто. Что касается Европы, то ученые планируют для JUICE 2 облета на высоте 400-500 км от поверхности спутника. К сожалению, полноценное изучение Европы потребует около 50-100 облетов, что пока не представляется возможным. Тем не менее, в течение 36 дней аппарат будет изучать Европу подробнейшим образом, находясь в непосредственной близости. И еще около года займут удаленные исследования. Цели изучения спутника Юпитера:
- Определение состава веществ, не относящихся к ледовому покрытию.
- Исследование водоемов под наиболее активными местами. Эти исследования помогут выяснить, насколько жидкость океана Европы похожа по составу на земные океаны.
- Исследование процессов, происходивших относительно недавно (считается, что поверхность Европы очень молодая — возраст не превышает 180 млн лет, а возраст полыней, периодически появляющихся на поверхности, не превышает 50—100 тыс. лет). Также предстоит выяснить геологическую активность спутника.
Экзотические миссии
Если две миссии выше — утверждены, то другие, лишь предполагаемые, пока обсуждаются. Одна из наиболее интересных — проникновение через трещину под лед. Сделать это сложно, но возможно. Такая миссия будет включать два аппарата. Первый будет нести в себе второй, доставив его под лед.
Второй же может выглядеть как «плавучий вездеход», который успешно прошел испытания в 2019 году в озере близ Уткиагвика, Аляска.
Называется этот модуль Buoyant Rover for Under-Ice Exploration. Он сконструирован таким образом, чтобы не тонуть, а ползать по нижней части морского льда. У него положительная плавучесть, благодаря чему море прижимает его ко льду снизу, где он и ползает, собирая научные данные.
В ходе испытаний робот непрерывно находился подо льдом в течение 42 часов и 30 минут.
В целом, надежды ученых можно выразить словами специалиста из NASA, Мохита Мелвани Дасвани. Он занимается моделированием условий Европы, включая состав и физические свойства ядра, слоя силикатных пород и океана. Дасвани заявил следующее: «Европа — один из наших лучших шансов найти жизнь в нашей Солнечной системе. Миссия NASA Europa Clipper будет запущена в ближайшие несколько лет, и поэтому наша работа направлена на подготовку к миссии, которая будет изучать вопрос обитаемости Европы».
Источник
