В океанах спутника Юпитера будут искать жизнь

В океанах спутника Юпитера будут искать жизнь

Все вокруг только и говорят о поисках жизни на Луне Сатурна Титане. Мы тоже недавно об этом писали. На фоне новостей про Титан казалось, что о спутниках другого газового гиганта все позабыли. К счастью, это не так. NASA объявили о старте новой миссии к спутнику Юпитера Европе в 2025 году. Как сообщают в агентстве, ученые наконец приступили к проектированию космического аппарата, способного исследовать океаны Европы.

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

Europa Clipper

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».

Потенциал для жизни

Многие современные исследователи считают, что Европа обладает большим потенциалом для существования внеземной жизни. Даже большим чем Марс, наш ближайший планетарный сосед. Хотя недавно и были получены доказательства наличия водяного льда на Марсе, и на его полюсах и под поверхностью действительно может быть значительное количество замерзшей воды, вероятность существование ее на Марсе в жидком виде почти равна нулю. Если на Марсе и есть жизнь, она, скорее всего, окажется микробной по своей природе.

Но огромный океан Европы обладает гораздо большим потенциалом. Ученые определили три требования к возникновению жизни. Это наличие жидкой воды, источника энергии и нужных химических элементов. Они должны послужить для жизни «строительными блоками» Европа имеет все три.

Европа – это гравитационно заблокированный мир. Одна сторона спутника всегда обращена к своему гравитационному хозяину – Юпитеру. Эта мощная сила удерживает Европу на эллиптической орбите. В некоторых ее точках спутник попеременно бывает ближе или дальше от Юпитера. Этот процесс создает трение внутри Европы в ее сердцевине, состоящей из твердого никеля и железа. Так возникает постоянный источник геотермального тепла, который сохраняет океан Европы в жидком состоянии.

Планы изучения

Существует несколько проектов исследования Европы и цели предполагаемых миссий различны. Это и изучение химического состава, и поиск жизненных форм океана. Все эти проекты рассчитываются с тем условием, что работы будут производиться в условиях радиационного фона, который в миллион раз выше земного.

Есть предложение создать атомный плавящий зонд («Криобот»), который бы смог расплавлять ледяной панцирь до достижения водного слоя. В воде в работу вступит другой аппарат – «Гидробот» – он будет собирать и отсылать на Землю информацию.

В 2016 году NASA выделила средства на разработку проекта Europa Clipper. Это можно считать началом официальной подготовки к полёту на Европу. Аппарат должен быть запущен в 2020-м году

Нам даже не представить, в какие формы может быть заключено существование и материи, и самой жизни. И, глядя в телескоп на сверкающую жемчужину возле сияющего Юпитера, нужно задуматься: а вдруг, именно там эта жизнь?