Элизабет Таскер - Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Учитывая такое обилие воды, может ли под покровом Европы скрываться жизнь? Ученые всерьез рассматривают такую возможность: в следующем десятилетии космические агентства Европы и США планируют начать новые проекты для дальнейшего изучения покрытого льдом спутника.

Несмотря на наличие в недрах воды и действие приливного разогрева, для зарождения жизни на Европе понадобился бы начальный набор органической материи. Через трещины в небольшой по толщине ледяной оболочке вместе с осколками от столкновений с метеоритами в недра спутника извне могли бы проникать органические молекулы. Более того, в этом случае в верхних слоях воды мог бы протекать процесс фотосинтеза. Высокоэнергетические частицы, захваченные сильным магнитным полем Юпитера, также бомбардируют Европу, расщепляя молекулы воды на поверхности на водород и кислород. Гравитация спутника слишком мала, чтобы удержать легкий водород, поэтому он улетучивается. В результате на Европе образуется запас кислорода. Он мог бы быть использован в биологических реакциях окисления, которые, подобно фотосинтезу, способны генерировать необходимую для выживания организмов энергию.

Если ледяной покров Европы достаточно толстый, наиболее вероятной средой обитания для живых форм становится океанское дно. Вокруг гидротермальных выходов могут формироваться экосистемы, подобные тем, что процветают в океанах Земли. Возможность их существования определяется наличием на Европе вулканической активности. Этот спутник Юпитера чуть меньше нашей Луны, на которой отсутствует какая-либо геологическая активность, однако полностью исключать возможность существования гидротермальных выходов не стоит: силы приливного разогрева, обеспечиваемого взаимодействием с Юпитером, может быть достаточно для плавления части мантии Европы.

Если в сердце Европы существует жизнь, найти ее будет совсем непросто. Единственный шанс для нас обнаружить ее в этих условиях — определить наличие поднявшихся с океанического дна органических молекул в ледяном покрове спутника. Если в слое льда есть следы скрытой от наших глаз жизни, их изучение позволит нам сделать вывод о ее природе.

Но, даже если на Европе будет найдена жизнь, она не будет иметь ничего общего с жизнью на Земле. В отличие от Марса, близость которого к Земле означает возможность обмена микробиологическим материалом посредством метеоритов на ранних этапах, расстояние до Европы слишком велико, чтобы можно было допустить возможность такого обмена. Поэтому в случае обнаружения жизни на спутнике Юпитера мы сможем узнать много нового о процессе ее зарождения.

Если мы продвинемся немного дальше Европы, перед нами предстанет самый крупный спутник в Солнечной системе — Ганимед. Третий Галилеев спутник немного крупнее Меркурия, но при этом весит вдвое меньше этой планеты, так как практически половину его объема заполняет лед.

В отличие от Европы, Ганимед обладает собственным магнитным полем, не связанным с явлением электромагнитной индукции. Возможно, источником его, как и источником поля Земли, является расплавленное железное ядро. Этим же может объясняться и наличие на Ганимеде полярного сияния: магнитный щит направляет заряженные частицы к полюсам спутника. Как и Европа, Ганимед покрыт слоем льда. В результате расщепления молекул воды на нем образовалась разреженная атмосфера из кислорода. Если бы вы могли наблюдать небо над Ганимедом с поверхности этого спутника, перед вами предстало бы захватывающее зрелище — полярное сияние красного оттенка, вызванное столкновениями атомов кислорода. Оно и проливает свет на внутреннее строение спутника.

Находясь в пределах внешней части магнитного поля Юпитера, Ганимед испытывает на себе влияние как собственного поля, так и меняющего свою силу поля вращающейся гигантской планеты. В ответ на периодическое усиление и ослабление магнитного поля Юпитера полярное сияние на Ганимеде сдвигается то в одну сторону, то в другую. Согласно расчетам, сдвиг должен составлять около 6%, однако результаты наблюдений с помощью телескопа «Хаббл» показывают, что фактически сияние смещается не столь значительно — всего лишь на 2%. Эту разницу можно объяснить наличием дополнительного индуцированного магнитного поля, похожего на поле Европы, которое противостоит влиянию Юпитера. Существование второго магнитного поля на спутнике доказывает, что под поверхностью Ганимеда также скрывается океан. Такое предположение высказывалось еще во время миссии «Галилео», но полученные аппаратом результаты оказались не столь убедительными, как в случае с Европой. Подтвердилась эта догадка лишь после того, как «Хаббл» зафиксировал на спутнике полярное сияние.

Может ли скрытый океан на Ганимеде быть обитаемым? В отличие от Европы, условия на Ганимеде не вселяют оптимизма. Поскольку масса его втрое больше массы покрытого льдом соседа, давление рядом с ядром спутника существенно выше, а значит, вероятность замерзания нижних слоев океана достаточно высока. Если это так, то Ганимед должен быть похож на мир, покрытый глубоким океаном, — такой, как Глизе 1214 b, на которой океанское дно из силикатных пород не соприкасается с водой. Также, находясь дальше от Юпитера, чем Ио или Европа, Ганимед в меньше степени подвергается явлению приливного разогрева. Лед на его поверхности намного старше, чем на Европе, — его возраст составляет несколько миллиардов лет. При этом следов какой-либо недавней геологической активности, например тектоники плит, на спутнике не наблюдается. Это указывает на то, что океан может находиться на глубине 150–300 км под слоем льда на поверхности. Таким образом, в воде на Ганимеде не может быть поверхностных органических соединений. До нее точно не доходит солнечный свет, и к тому же она не контактирует с гидротермальными выходами.

Третий и последний спутник Юпитера, на котором может быть океан, — Каллисто. Самый далекий из всех галилеевых спутников, Каллисто не находится в резонансе с тремя крупными собратьями. Поэтому на него не распространяется действие явления приливного разогрева, и ему приходится обходиться тем постоянно уменьшающимся количеством тепла, которое осталось со времен его формирования. Ледяной покров этого спутника — самый древний в Солнечной системе: его изрытая кратерами поверхность полностью исключает возможность геологической активности. В связи с этим считалось, что Каллисто уж точно должен быть промерзшим насквозь. Внутреннего тепла спутника вряд ли могло хватить на то, чтобы не дать его недрам превратиться в твердый монолит под действием низких температур.