Открытый Галилеем в 1610 году спутник Юпитера удивил человечество спустя почти четыре века. Осторожные предположения о наличии на Европе жидкой воды постепенно превратились в практически абсолютную уверенность. Но ни один космический аппарат еще не высаживался там. По каким же признакам мы судим о наличии воды на спутнике? И кто согревает недра Европы, на поверхности которой температура не выше -160 °C? Неужели такие температуры совместимы с жизнью? Об этом — в новом выпуске рубрики «Ad astra».
Я не могу жить в таких условиях! А в каких могу?
Возникновение жизни — это, пожалуй, главная загадка биологии. Не может не радовать, что мы кое-что знаем об этом, и жизнь кажется не сверхъестественным чудом, а почти неизбежным феноменом. В случае, если для этого созданы условия, конечно. Какие? Обязательное наличие воды, в общем-то, практически ни у кого не вызывало сомнений. Вода — главный растворитель, основная среда для протекания всех биологических процессов и их активный участник. И потому почти все теории отталкиваются от того, что жизнь зародилась в ней. Органические вещества, составляющие основу всего известного нам живого, содержат в себе углерод. Аминокислоты, белки и нуклеиновые кислоты могут синтезироваться в определенных условиях без живых организмов, был бы углерод. А где есть нуклеиновые кислоты — рукой подать до передачи наследственной информации и всех прочих радостей жизни. Итак, вода непременно нужна, чтобы возникло нечто живое. Но почему тогда охота за космическими объектами, ее содержащими, началась совсем недавно, в 1970-х?
Живому мало просто возникнуть — нужно откуда-то брать энергию для синтеза новых соединений, то есть для роста, развития и размножения. На Земле ее проще всего получить из солнечной энергии. Последняя преобразуется в энергию химических связей органических веществ. Этот процесс происходит у автотрофов — растений, бактерий. Их затем поедают гетеротрофы, получая энергию из химических связей молекул автотрофов. Но если Марс, например, находится от Солнца сравнительно недалеко — 227 миллионов километров, то Европа удалена на расстояние в четыре раза большее. Кроме того, поверхность ее покрыта льдами, а толщина этого покрова около 20 километров. Откуда же там взяться солнечному свету?
Сравнение размеров Земли, Луны и Европы. NASA/JPL
Действительно, неоткуда. В 1977 году на нашей же планете были обнаружены ранее неизвестные организмы, умеющие получать энергию путем хемосинтеза. О существовании такого способа питания догадывались еще с XIX века. Глубоководный аппарат «Алвин», который участвовал в изучении обломков Титаника и до сих пор работает, позволил ученым обнаружить подводные вулканические образования — черных курильщиков. Здесь, куда не поступает солнечный свет, процветают бактерии, извлекающие энергию из процесса окисления веществ, поступающих из недр Земли. Этот процесс называется хемосинтезом и доказывает возможность существования жизни на Европе.
Черный курильщик в Атлантическом океане. P. Rona / OAR/National Undersea Research Program (NURP); NOAA
Доказательства наличия воды
Если вы считаете, что пока мы не отправимся к Европе, чтобы непосредственно обнаружить там воду, доказательств у нас нет, то это будет здоровым скепсисом. И все же есть довольно весомые факты, косвенно указывающие на наличие воды.
Прежде всего, ее поверхность. Она чрезвычайно гладкая, поверхностный лед очень чистый, без следов столкновений, что говорит о его молодости. А точнее — о его способности к обновлению. Вся поверхность Европы испещрена разломами в ее ледяной коре, напоминающими трещины на ледяном покрове Северного Ледовитого океана Земли. Еще одна особенность — двойные и тройные хребты. Их образование объясняют различные теории, многие из которых основаны на наличии подповерхностного океана.
Поверхность Европы. NASA / Jet Propulsion Lab-Caltech / SETI Institute
Еще одна геологическая структура — хаотический рельеф, или Хаос Конамара. Считается, что сформировалась она при неоднократном плавлении и замерзании льда. На снимках видно большое количество хаотично расположенных осколков льда, окруженных гладким ландшафтом. Судя по всему, эти льдины были частью одного целого, разрушенного в результате движения масс океана.
Область Хаоса Конамара, где скалистые вершины высотой 250 м и гладкие плиты перемешаны друг с другом. NASA / JPL
Исследования последних лет показали, что над поверхностью Европы встречается водяной пар. Возможно, правда, что он содержался в пустотах ледяной коры, а затем был высвобожден из-за ее деформации.
Более того, на снимках с телескопа Hubble в 2013 году обнаружили следы активности гейзеров, выбрасывающих водород и кислород. А в 2018 году это открытие подтвердили, получив с того же телескопа снимки Европы на фоне Юпитера. На них отчетливо видны силуэты гейзеров, наблюдавшиеся в марте, апреле и июне 2014 года.
Гейзеры на Европе и теория, как радиация уничтожает потенциально обнаруживаемые биосигнатуры. NASA/JPL-Caltech
И самое главное доказательство — это магнитное поле Европы. Данные магнетометра Galileo показали, что его создают электрические токи, индуцированные в недрах Европы магнитным полем Юпитера. Следовательно, там должен быть слой соленой воды — отличного проводника.
Но откуда жидкой воде взяться под толстым слоем льда? Во-первых, Европа обращается вокруг Юпитера по несколько вытянутой орбите. При вращении она оказывается то дальше от него, то ближе. Из-за этого притяжение планеты то растягивает, то сжимает спутник. При этом возникает трение слоев спутника, из-за которого его недра нагреваются. Кроме того, моделирование 2020 года показало, что спутники Юпитера Европа, Ганимед, Каллисто и Ио взаимодействуют не только со своей планетой, но и друг с другом, усиливая этот разогрев.
Предполагаемое строение Европы. NASA/JPL-Caltech/Michael Carroll
Продолжение следует
Конечно, не все так просто, но само по себе наличие воды — это уже неплохие шансы на существование жизни. Мы уже разобрались, что энергию можно произвести подобно нашим родным хемотрофам на каком-нибудь подводном вулкане. Шансы на их обнаружение тоже есть: энергия, вырабатываемая приливными деформациями из-за взаимодействия с Юпитером и другими спутниками, стимулирует геологические процессы в недрах Европы.
Еще одно препятствие — содержание в океане солей и других веществ. Если океан Европы слишком соленый, то там выживут только галофилы. Неизвестно, хватит ли там кислорода всем желающим. Правда, в 2009 году ученые рассчитали, что его может быть достаточно для поддержания развитой жизни. А главный его источник, вероятно, — сам лед, разлагаемый излучением из космоса. Возможно, что Европа уже достигла уровней древней Земли по содержанию кислорода. Тогда ее воды способны поддерживать даже жизнь больших аэробов, например рыб. Что, конечно, не означает, что они там есть или когда-то появятся.
Весьма вероятно, что воды Европы содержат большое количество серной кислоты, делающей жизнь на ней непригодной. Выяснить и эту, и многие другие загадки спутника Юпитера, мы, вероятно, сможем довольно скоро. Телескоп JWST, который должен быть запущен уже в декабре этого года, проведет инфракрасное исследование состава выбросов гейзеров Европы, что позволит подтвердить их водную природу. А межпланетная станция Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) уже в конце 2020-х отправится исследовать Ганимед, Европу и Каллисто. В планах по изучению Европы — определить состав жидкости под ледовым покрытием и выяснить геологическую активность спутника. Еще одна миссия, Europa Clipper, будет запущена в 2023–2025 годах. Она должна подтвердить существование подледного океана, изучить процессы взаимодействия между ним и ледяной корой, определить химический состав воды и охарактеризовать поверхность. Все это позволит понять, насколько Европа пригодна для жизни.
Изучение Европы в будущем глазами художника. NASA
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
