В каких уголках Солнечной системы может скрываться внеземная жизнь? Астрономы уверены, что это не только поверхность Марса или облака Венеры, но и недра огромных ледяных спутников.
Вещество первой необходимости
Найти внеземную жизнь — давняя мечта человечества. И, разумеется, искать ее имеет смысл лишь там, где может уцелеть хоть что-нибудь живое. Там, где для жизни есть хотя бы самые необходимые условия. Так без чего же живые организмы не могут обойтись?
Для вертикальной лужи, которой является человек, ответ очевиден: без жидкой воды. Даже кислород в атмосфере не так важен: первая треть истории биосферы прошла без всякого кислорода. Да и сегодня не нуждающиеся в нем микробы составляют, по некоторым оценкам, не менее половины биомассы Земли. А вот без воды, как поется в старой песенке, «и не туды, и не сюды». Влага необходима любым клеткам, и даже вирусам.
Вода сама по себе — одно из самых обычных веществ во Вселенной. Ведь это соединение водорода (самого распространенного химического элемента, составляющего 75% всех атомных ядер) с удерживающим почетное третье место кислородом. Вот и в Солнечной системе из водяного льда состоят целые небесные тела. Так, гигантский Ганимед и немаленькая Каллисто — луны Юпитера — состоят из него не менее чем наполовину. Еще больше доля льда в составе огромного спутника Сатурна Титана. Многие другие луны планет-гигантов тоже в значительной мере сложены из замерзшей воды.
Но именно из замерзшей. Телам за орбитой Марса достается куда меньше солнечных лучей, чем, скажем, Антарктиде. Далекое холодное солнце не силах отогреть внешнюю Солнечную систему и растопить ее вечный лед.
Растаявшие сердца
К счастью, некоторые ледяные луны имеют собственный источник тепла. Это приливные силы. Поясним, о чем речь. Как мы помним со школьной скамьи, сила всемирного тяготения слабеет с расстоянием. Поэтому полушарие спутника, которое находится ближе к планете-гиганту, притягивается к нему сильнее, чем то, что находится дальше. В результате луна деформируется, вытягивается навстречу своему патрону. Но она еще и вращается вокруг своей оси, поэтому вскоре поворачивается к планете уже другим полушарием и снова деформируется. Примерно так тяготение Луны порождает на Земле приливы и отливы, только в случае ледяных лун процесс имеет куда более впечатляющие масштабы. К слову, приливные силы в спутнике могут порождаться не только планетой, но и другой луной.
Эти растяжения и сжатия могут разогреть недра небесного тела так, что глубоко под поверхностью лед расплавится. В результате этого может образоваться целый подледный океан. И пусть тепла от приливных сил едва-едва хватает на то, чтобы он не замерзал (и то под давлением массивной коры и с растворенными природными антифризами вроде солей и аммиака), все равно это жидкая вода. А где вода, там... жизнь?
К возможной обитаемости лун Юпитера и Сатурна ученые относятся столь серьезно, что готовы ради этого жертвовать космическими зондами. В 2003 году аппарат «Галилео», восемь лет исследовавший систему Юпитера, практически исчерпал запасы топлива. Он больше не мог корректировать траекторию. Но приборы миссии продолжали работать, и радиоизотопные генераторы исправно давали энергию. На остатках топлива станция могла бы выйти на стабильную орбиту вокруг Юпитера и еще послужить человечеству.
Вот только нельзя было исключить, что оставшийся без управления зонд не упадет однажды на какой-нибудь из спутников планеты. Он занесет туда земные бактерии, которые могли затаиться в недрах аппарата в виде спор, пережидая суровые условия космоса. Чуждая и опасная земная жизнь грозит внеземной биосфере тотальной катастрофой.
Поэтому «Галилео» направился не на стабильную орбиту, а прямиком в атмосферу Юпитера. Там он и сгорел вместе со всеми своими микробами, которых, кстати, могло и не быть на борту, ради безопасности жизни, которой тоже может не быть, на луне Юпитера, с которой зонд мог и не столкнуться. В 2017 году так же закончилась блистательная миссия «Кассини» — первого и пока единственного искусственного спутника Сатурна.
Это впечатляющий пример. Космические запуски стоят дорого, и обычно ученые пользуются малейшей возможностью выжать из запущенного зонда как можно больше сведений. Чтобы заставить их уничтожить все еще работоспособный аппарат, нужны очень веские аргументы.
В Солнечной системе есть пять ледяных лун, которые, предположительно, имеют подледные океаны. Это спутники Юпитера Ганимед, Европа и Каллисто, а также луны Сатурна Титан и Энцелад. В «обводненности» Энцелада и Европы ученые практически уверены, с остальными тремя все сложнее. Впрочем, обо всем по порядку.
Языком плаката
В иллюстрациях к этой статье использована серия постеров под названием «Взгляд в будущее» (Visions of the Future) , выпущенная командой дизайнеров Лаборатории реактивного движения NASA , известной как «Студия». Художники, дизайнеры и иллюстраторы создали 14 плакатов, в работе над которыми участвовали также ученые, инженеры и эксперты по космонавтике.
Стилистика постеров навеяна серией плакатов WPA , созданной по заказу правительства США в начале Второй мировой войны. В частности, они рекламировали национальные парки США. По словам художника Джоби Харриса, те плакаты создавались в годы, когда фотография была еще не очень развита. Они призваны были пробуждать воображение зрителя, вызывая в нем желание открыть для себя дальние края. Авторы «Взгляда в будущее» решили, что такое визуальное решение сегодня будет уместно для постеров о далеких планетах, фотографировать которые человечество пока только учится, однако уже так не терпится увидеть эти планеты собственными глазами!
Владения Титана
Начнем прогулку по царству льда и возможной жизни со спутника Сатурна Титана — наверное, самой интригующей астробиологов луны Солнечной системы.
Он вполне оправдывает свое название: Титан огромен. По диаметру (более 5100 километров) он лишь немного уступает самому крупному спутнику в Солнечной системе — Ганимеду. По размерам (но не по массе) Титан больше настоящей планеты — Меркурия.
А еще Титан — единственный спутник, имеющий плотную атмосферу. Более того, атмосферное давление там в полтора раза выше земного (для сравнения: на Марсе оно ниже земного в 150 раз). При местной силе тяжести, всемеро меньшей, чем привычная, человек мог бы летать, приделав к рукам подобие крыльев. Кстати, здесь Икару не грозила бы гибель от солнечных лучей: диск светила отсюда выглядит вдесятеро меньше, чем с Земли. Даже в полдень на Титане царят сумерки.
В этом сумрачном мире клубятся облака, идут дожди, журчат реки и плещутся настоящие моря. Их названия мрачны, как местное небо: Море Лигеи, Море Кракена, Море Пунги. Титан — единственное тело в Солнечной системе, на поверхности которого постоянно присутствует жидкость. Но это отнюдь не вода.
Вода на поверхности Титана может быть только твердой. Все-таки там минус 180 градусов по Цельсию. Собственно, из водяного льда с небольшой примесью силикатных пород и состоит кора Титана.
Об эти ледяные скалы бьется прибой жидкого метана. Именно он в смеси со своим ближайшим родственником этаном заполняет здешние моря, выпадает дождями из облаков, и, вполне возможно, образует «грунтовые воды».
Возможно ли, чтобы в мертвящем холоде метановых морей обитало нечто живое? Это очень сомнительно. Человечеству неизвестны формы жизни, способные расти и размножаться в подобных условиях. Но ученые не сбрасывают со счетов даже этот вариант, отдающий научной фантастикой.
Однако на Титане может быть место и гостеприимнее, чем метановые реки с ледяными берегами. Это огромный подледный океан жидкой воды. Впрочем, пока его существование — всего лишь гипотеза.
Но если там все-таки есть вода, то лучшее место для зарождения жизни трудно найти во всей Солнечной системе. Титан — это бурлящий котел, производящий сложную органику. Его атмосфера на 98% состоит из азота и примерно на 2% из метана. Возможно, именно таким был состав воздуха на Земле в момент зарождения жизни. В верхних слоях атмосферы метан под ультрафиолетовыми лучами вступает в затейливые реакции. Их продукция могла бы сделать честь иному химическому заводу. Тут и бензол, и цианоацетилен, и, возможно, куда более сложные соединения.
Эти вещества образуют знаменитую оранжевую дымку, которой вечно затянут спутник. Они выпадают на поверхность и лежат на ней гигантскими дюнами органической пыли, которая иногда поднимается в воздух пыльными бурями. Конечно, сложная органика — это еще не жизнь, но она может стать субстратом для зарождения жизни.
Добавим, что Титан — это единственный спутник (кроме Луны), на который когда-либо садился космический аппарат. В 2005 году зонд «Гюйгенс» плавно опустился на парашюте под покров его оранжевой дымки. Он передавал данные в течение двух с половиной часов в процессе посадки и больше часа с поверхности. Многое из того, что мы знаем о Титане, стало известно благодаря этой беспримерной одиссее.
Множество сведений собрал и «Кассини». Именно он доставил «Гюйгенс» к небесному телу. Но и сам орбитальный зонд 127 раз сближался с загадочной луной. Впрочем, радар аппарата прощупал лишь 9% поверхности Титана.
Этот мир метановых морей и органических дюн словно требует изучить его по-настоящему. И человечество уже приняло вызов. Космическое агентство NASA планирует запустить в атмосферу этой сатурнианской луны летательный аппарат «Стрекоза» (Dragonfly) . Правда, старт с Земли намечен только на 2027 год, прибытие на Титан — на 2036-й.
В царстве гейзеров
Океан на Титане — это пока только предположение. Но у Сатурна есть спутник, буквально изрыгающий жидкую воду. Это Энцелад.
Над ледяной поверхностью этой луны в районе ее южного полюса регулярно встают столбы гигантских гейзеров. Правда, это холодные гейзеры: жидкая вода, попадая из недр спутника на его безвоздушную поверхность, тут же вскипает из-за низкого давления. Давление пара выбрасывает в космос впечатляющую струю, которая моментально замерзает, разбиваясь на мириады льдинок. Большая часть этого града выпадает обратно на Энцелад, но некоторые крупицы льда остаются в космосе и пополняют собой одно из многочисленных колец Сатурна (кольцо E ).
«Кассини» не только фотографировал эти гейзеры, но и залетал в самые их шлейфы, пробуя выброшенное вещество на вкус (точнее, на состав). Среди других примесей он обнаружил и органику, причем довольно сложную. Некоторые молекулы имели массу более 200 атомных единиц — больше, чем у глюкозы и даже кофеина.
Большинство исследователей считает, что под поверхностью Энцелада скрыт целый океан жидкой воды, и лишь малая часть ее вырывается на поверхность в виде гейзеров. Жидкая вода и органика... Может быть, этот океан обитаем? Едва ли мы найдем там русалок, но человечество устроили бы и микробы.
Увы, «Кассини» не имел оборудования для поиска внеземной жизни. Никто не ожидал, что оно пригодится орбитальному аппарату в открытом космосе. Чтобы хотя бы попытаться найти микроскопических обитателей Энцелада, нужен новый зонд с другими приборами. Он должен как минимум зайти в шлейфы энцеладских гейзеров, а как максимум — сесть на спутник и пробурить его ледяную броню.
В 2018 году фонд российского миллиардера Юрия Мильнера Breakthrough Prize Foundation подписал с NASA соглашение о сотрудничестве. Эксперты обеих сторон изучают идею корабля под солнечным парусом, который достиг бы Энцелада и погрузился в выбросы его гейзеров. Заметим, что Мильнер известен своей готовностью финансировать рискованные проекты вроде поиска радиосигналов от внеземных цивилизаций, полета к альфе Центавра или зондирования облаков Венеры, где недавно обнаружили возможный признак жизни — газ фосфин (впрочем, некоторые эксперты уже подвергли сомнению как само открытие фосфина, так и его астробиологическое значение).
Дети гиганта
Пригодна ли для жизни Европа? Не спешите с ответом, даже если живете в Париже или Лондоне. Это очень нетривиальный вопрос, когда речь идет о спутнике Юпитера.
Европа — это вторая и последняя в Солнечной системе луна, присутствие на которой жидкой воды почти не вызывает сомнений. Вся поверхность этого тела покрыта ледяным панцирем, и дело в том, что он регулярно обновляется. Только этим можно объяснить почти полное отсутствие на поверхности спутника крупных ударных кратеров. По сравнению с другими ледяными лунами, изрытыми падениями метеоритов, Европа выглядит гладкой, как бильярдный шар.
Эксперты считают, что под многокилометровой ледяной броней скрывается океан жидкой воды. Льдины движутся по его поверхности, как настоящие тектонические плиты. На одном конце этой гигантской конвейерной ленты образуется свежий лед, а на другом тонут и тают древние льдины.
Более того, на Европе, похоже, есть и гейзеры. Их дважды засекал знаменитый «Хаббл» (правда, на пределе своих возможностей). Кроме того, через нечто весьма похожее на шлейф гейзера в свое время прошел зонд «Галилео». А в 2016 году наблюдатели зафиксировали огромное облако водяного пара, вдруг появившееся над этим спутником. По их подсчетам, на поверхность Европы внезапно и очень быстро было выброшено не менее полутора тысяч тонн жидкой воды.
Есть на этой луне Юпитера и органика. Ее обнаружили в разломах ледяного панциря.
Против обитаемости Европы говорит ее расположение в радиационном поясе Юпитера. В поверхность спутника ежесекундно врезается мощный поток заряженных частиц. Человек получил бы там смертельную дозу излучения менее чем за десять минут. Впрочем, многокилометровый слой льда теоретически может быть неплохой защитой от радиации. Да и не все формы жизни так уж боятся облучения. Примером тому плесневый гриб Cladosporium sphaerospermum , процветающий на руинах разрушенного реактора Чернобыльской АЭС.
У Юпитера есть еще две луны, где возможно существование подледного океана. Это Каллисто и гигант Ганимед, самый большой спутник в Солнечной системе. Правда, на их счет у планетологов есть лишь косвенные свидетельства. Измерения магнитного поля заставили ученых заподозрить, что в недрах этих тел скрываются массы соленой воды, проводящей электрический ток.
Человечество в ближайшем будущем намерено всерьез разобраться со спутниками Юпитера и их возможной обитаемостью. Так, NASA собирается в 2024 году запустить миссию Europa Clipper . Прибыв к Европе в 2030 году, аппарат подробно изучит ее с орбиты. Первоначально проект предусматривал и сброс на спутник посадочного модуля. Потом эту часть выделили в отдельную миссию Europa Lander , и пока неизвестно, будет ли она профинансирована.
Свою миссию к ледяным лунам Юпитера планирует и Европейское космическое агентство. Аппарат JUICE изучит Ганимед, Каллисто и Европу с орбиты. Его запуск запланирован на 2022 год, а прибытие в систему планеты-гиганта — на 2029-й.
Ледяные луны с жидкой прозрачной «кровью» ждут своих исследователей. Может быть, именно там, а не на пресловутом Марсе будет обнаружена жизнь, которая разделит с нами наше космическое одиночество.
Иллюстрации: JPL
Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 3, апрель 2021
