Внеземная жизнь в пределах Солнечной системы. Помогут ли нам спутники планет-гигантов найти её?

1428639143_thesolarsyst

Внимание научного сообщества приковано к трём небольшим спутникам, которые находятся в нашей солнечной системе, и в недрах которых скрываются настоящие океаны – почти такие же, как на Земле. Предполагается, что на спутниках есть все необходимые условиями для зарождения жизни. 

Нарисуйте диаграмму Венна с двумя пересекающимися кругами. Пусть первый круг будет называться «океаны», а второй – «спутники». Внимательно посмотрите на область пересечения кругов – это то место, которое может привести нас к обнаружению внеземной жизни. Спутники Сатурна – Энцелад и Титан – и спутник Юпитера – Европа – это космические тела, внутри которых есть жидкость. Именно они вызывают повышенный интерес в контексте будущих исследований.

Учёные составили короткий перечень необходимых для зарождения жизни компонентов: энергия, которая приводит в действие процесс метаболизма, жидкая вода и химический коктейль, состоящий из углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы. Согласно последним данным космических миссий, с большой долей вероятности, все эти элементы, как и множество других веществ, присутствуют на Энцеладе, Титане и Европе, а это делает возможным зарождение и поддержание на них жизни. Планетолог Александр Хейс, профессор Корнеллского университета, один из многих учёных, которые всеми силами пытаются найти внеземную жизнь, объясняет, почему наши надежды сейчас возложены именно на эти три спутника (TEDxCornellTech Talk: Ocean worlds — life as we know it?).

Почему именно эти три спутника? – Земные океаны привели нас к ним. В 2000 году океанографы брали пробы с глубин Атлантического океана и обнаружили рядом с Эквадором большие гидротермальные источники – фактически, бассейны тёплой воды. До того случая такие источники можно было найти лишь над подводными вулканами. Отличительной чертой «Потерянного города» – так называется сеть выходов, которые и нагревали воду – является процесс его образования: горячий водный раствор, нагретый до температуры свыше 350 градусов, обогащенный метаном и водородом, встречался с проникшей сюда придонной океанской водой и охлаждался до ста градусов. В результате этих процессов образовались «башни» с высверленными в них отверстиями. Они получили название «черных шахт». Через «шахты» по-прежнему выходят метан и газообразный водород, которыми питаются микроорганизмы в Потерянном городе. «Найдена жизнь, которая не нуждается в энергии, генерируемой химическими реакциями между камнем и морской водой» – говорит Хейс. Ученые задаются вопросом, могут ли в глубинах океанов Энцелада, Титана и Европы существовать подобные биомы.

На этом рисунке проиллюстрировано предположение учёных о взаимодействии воды и камня на дне океана Энцелада – спутника Сатурна. NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute
На этом рисунке проиллюстрировано предположение учёных о взаимодействии воды и камня на дне океана Энцелада – спутника Сатурна. NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute

Энцелад – спутник с необычными гейзерами изо льда и воды. Это шестой по размеру спутник Сатурна, диаметром приблизительно 310 км – «он как раз поместится между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско» – говорит Хейс. Это космическое тело стало объектом исследования аппарата Cassini, принадлежащего NASA. Согласно данным с космического аппарата, которые NASA обнародовало в 2005 году, на Энцеладе происходили массивные выбросы льда и воды, разбивающие ледовый покров спутника. По словам Хейса, «Что-то внутри спутника генерировало тепло, которое, в свою очередь, создавало большое давление. Ледяная вода билась струёй из почти сотни мест». Также оказалось, что в воде на Энцеладе есть органические вещества. «Почти год спустя команда учёных обнаружила солевые отложения в воде. При выходе наружу они просто замёрзли, как обычные морские брызги» – говорит Хейс. Настоящий океан скрывался под поверхностью спутника.

Гейзеры на Энцеладе поражают своим сходством с гидротермальными выходами в Потерянном городе. В 2015 году аппарат Cassini сделал очень быстрый (около 30.6 км/ч) и опасный нырок прямо в выходящую струю воды, предоставив учёным новые пробы для анализа. Команда, возглавляемая Дж. Хантером Уэйтом, обнаружила в пробах молекулы водорода. Если внутри Энцелада есть водород, а водород – это вещество, которым питаются микроорганизмы в Потерянном городе, значит, у нас есть ещё одна причина задуматься о существовании жизни на спутнике Сатурна.

Возможна ли в будущем экспедиция на Энцелад? Коллега Хейса из Корнеллского университета, Джонатан Лунин, предложил использовать новый космический аппарат «Enceladus Life Finder»  (ELF), с помощью которого можно будет собрать больше проб. Cassini уже справился с этой задачей, но Лунин поясняет, что возможности, которыми обладает аппарат 1997 года, не соответствуют потребностям нынешнего времени, потому имеет смысл провести новую миссию. «Энцелад – идеальный спутник [для миссии], потому что жидкая вода выходит из его глубин наружу, что позволяет без проблем взять пробы» – пишет Лунин со своей командой в плане проекта. Возможности нового аппарата также позволяют изучить твёрдые вещества и газы, чтобы выявить в них жирные кислоты и аминокислоты, которые принимают участие в зарождении жизни.

Снимки поверхности Титана, на которых видно множество озёр. Большая часть из них наполнена жидкой водой, остальные – высохшие. Аппарат Cassini. Image credit: NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS
Снимки поверхности Титана, на которых видно множество озёр. Большая часть из них наполнена жидкой водой, остальные – высохшие. Аппарат Cassini. Image credit: NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS

Самый большой спутник Сатурна – Титан – выглядит почти как Земля. Всё же, между ними есть существенные различия. Титан – единственное космическое тело в непосредственной близости от Земли, на поверхности которого есть жидкость. Вместе с подземным океаном из неизвестной жидкости, на Титане есть озёра из метана и моря из углеводорода. Также на его поверхности можно увидеть горы и дюны, образованные более твёрдым (похожим на пластмассу) углеводородом. На этом спутнике бывают бури с дождями, потому каньоны на его поверхности часто наводняются. «Есть основания говорить о жизни на Титане, но пока нельзя сказать точно, будет она похожа на земную, или нет» – говорит Хейс. «Нужна ли жидкая вода для образования жизни или нет – сложный вопрос, поэтому сейчас мы можем только догадываться, могли ли экзотические формы жизни развиваться в углеводородных озёрах и морях».

Как изучить Титан: космический корабль? Орбитальный летательный аппарат? Микс космического корабля и орбитального аппарата? Восемь лет назад, международная команда учёных из NASA и European Space Agency разработала проект Titan Saturn System Mission, согласно которому предполагалась отправка космическо-орбитального аппарата к Титану. Запуск аппарата запланирован на 2020 год. Он должен будет сделать снимки Титана в высоком разрешении и взять пробы его атмосферы и одного из морей. Наряду с этой миссией, предлагаются и такие проекты, как Titan Mare Explorer (полёт к морю Лигеи на Титане), Oceanus orbiter и Dragonfly drone. Все эти миссии преследуют одну цель: собрать как можно больше информации о спутнике, изучить его озёра и моря и выявить химический состав его дюн, дождей и атмосферы.

Художественное изображение водяного пара, выходящего из-под поверхности Европы, спутника Юпитера. Спутник находится в 500 млн миль от Солнца. Image credit: NASA/ESA/K. Retherford/SWRI
Художественное изображение водяного пара, выходящего из-под поверхности Европы, спутника Юпитера. Спутник находится в 500 млн миль от Солнца. Image credit: NASA/ESA/K. Retherford/SWRI

Европа. В поисках гидротермальных источников. Оказалось, что у Европы – спутника Юпитера, по размерам немногим меньше нашей Луны – есть динамическое магнитное поле, которое, как говорят учёные, указывает на наличие солёного подземного океана. Предполагается, что этот океан в 10 раз глубже Марианской впадны. Согласно информации с космических аппаратов Voyager и Galileo, на дне океана, в 1.5 мили от поверхности, есть такие же термальные источники, какие были недавно обнаружены на Земле. «На снимках видно, что поверхность Европы буквально усеяна пересекающими друг друга разломами» – говорит Хейс. «Они сформировались под действием приливных сил Юпитера». Под подземным океаном, масса воды которого в три раза больше массы воды всех земных океанов вместе взятых, приливные силы генерируют тепло. Это может говорить о существовании жизни на Европе.

Совсем скоро орбитальный аппарат автоматической межпланетной станции Europa Clipper сделает более качественные снимки поверхности Европы и соберёт данные для возможной будущей высадки на спутник. Хейс – один из учёных, которые работают над проектом. «Сейчас мы проводим испытания нашего аппарата, чтобы в будущем сказать: “Да, мы можем получить вот такие снимки, находясь на вот такой орбитальной траектории”. А потом, в зависимости от положения аппарата, мы сможем собрать данные, которые помогут нам осуществить экспедицию к Европе» – говорит он.

Проделывая такой значительный объём работы, Хейс, как всегда, оптимистичен касательно возможных находок и открытий учёных. «Думаю, можно смело говорить, что мы живём в удивительное время» – продолжает учёный. «У нас есть возможность изучать признаки жизни в океанах спутников внешних планет. Всё, что нам нужно – желание двигаться вперёд; нужно превзойти нынешние открытия с тем, чтобы достичь новых. Мы живём во время, когда каждый может увидеть доказательства зарождения внеземной жизни в нашей Солнечной системе».

ОБ АВТОРЕ
Хейли Рейсман – координатор редакционно-издательской деятельности в TEDx.

Перевод: Илья Макаренко
Источник: ideas.ted.com