Где и как будут искать внеземную жизнь после Марса

Свежие научные данные открывают новые перспективы поиска внеземной жизни в Солнечной системе. С интервалом всего в месяц опубликованы результаты исследований, которые добавляют еще два «водяных» космических тела.

На сегодня жидкую воду на поверхности можно найти только на Земле; на Марсе местами появляются полоски влажного песка; на спутнике Сатурна Энцеладе бьют мощные гейзеры из подледного океана через трещины в ледяной коре; и на его соседе Титане извергаются ледяной лавой криовулканы. Сегодня в число объектов, где можно «потрогать» воду, добавляются спутник Юпитера Европа, и карликовая планета Церера, в Главном астероидном поясе.

Европа давно известна как водный мир, и она не первый год привлекает к себе внимание астробиологов. Но на пути исследователей, ищущих белковые формы жизни, стоит не только космическое пространство, высокая радиация радиационного пояса Юпитера, но и толстая ледяная кора. По разным оценкам, теория «толстой коры» предполагает толщину льда в 30-100 километров. Это расстояние преодолеть современными технологиями сложнее чем миллиард километров вакуума.

Нынешний взгляд на строение Европы сформирован по данным Voyager, Galilleo и наблюдениям с Земли. Европа — это самый маленький из четырех «галиллеевых» спутников Юпитера. Она отличается высокой яркостью и гладкостью поверхности. Причина такого облика — в очень молодой, по космическим меркам, ледяной коре, которая обновляется за счет тектонических процессов, похожих на земные. Гладкость поверхности является одним из косвенных доказательств наличия подледного океана, глубина, которого может достигать 100 километров. Таким образом, на Европе воды в два раза больше чем на Земле. Ниже идет каменная мантия, а в центре предполагается металлическое ядро.

Считается, что рыжие пятна и полосы на Европе — это результаты выбросов воды через трещины и проломы во льду, а цвет возникает от железа и серы, растворенной в подледном океане. Всего три месяца назад ученые полагали, что такие выбросы происходили в древности, а к нашему времени уже прекратились.

В отличие от Земли, чьи недра, как считается, в основном нагревает радиоактивный распад, главный «обогреватель» на Европе — это приливное воздействие Юпитера. Притяжение планеты-гиганта вынуждает спутник то менять свою форму на яйцевидную с приближением к Юпитеру, то возвращаться в шаровую по мере отдаления. Разумеется эти колебания совсем незначительны и разница «яйца» и шара — всего в 30 метров, но деформация в масштабе всего спутника вызывает немалый нагрев, способный поддерживать океан жидкой воды.

В декабре 2013 года многолетние наблюдения Европы, при помощи телескопа Hubble и его ультрафиолетового спектрометра, принесли неожиданный результат — оказалось, что ледяной панцирь спутника не монолитен. В моменты отдаления от Юпитера, во льду у Южного полюса Европы открываются трещины. Из них вырываются гигантские струи воды, которые поднимаются на высоту 200 км, а затем опадают на поверхность. Мощность выброса впечатляющая — до 5 тонн воды в секунду. 

Для сравнения, интенсивность гейзеров Энцелада — 200 кг в секунду:

Правда не известна частота выбросов на Европе: за 15 лет обнаружили всего два извержения, но мониторинг осуществлялся не в постоянном режиме, поэтому, возможно, они происходят чаще.

Несмотря на эпизодичность выбросов, новое знание открывает новые возможности в исследовании Европы, и поиске жизни в подледном океане.
Ранее рассматривались различные концепции и идеи преодоления ледяной преграды. Среди предложений были весьма экзотические, вроде атомного реактора, которым предполагалось проплавить скважину и запустить под лед подводную лодку. Но для начала рассматривалась идея небольшого импактора, который надеялись просто загнать поглубже в лед, без надежды докопаться до жидкого океана. 

Дело дошло даже до испытаний:

Исследованию Европы при помощи бура и поискам внеземной жизни посвящен низкобюджетный фильм «Europa Report». Хотя единственной заслугой фильма я бы назвал качественно изображенную невесомость на борту корабля, нельзя не приветствовать попытку современного кинематографа шагнуть дальше Марса.

Благодаря нынешнему открытию Hubble вообще отпадает необходимость, как в пилотируемой экспедиции, так и буровых работах. Теперь достаточно спланировать беспосадочную миссию. Аппарат должен вращаться на низкой орбите ожидая когда произойдет очередное извержение. В этот момент ему достаточно пролететь через струю, чтобы собрать образцы свежей воды. Хотя рыбалка таким способом затруднена, но следы микроорганизмов в воде (точнее это уже будет снег) обнаружить можно. Полученные результаты позволят оценить вероятность внеземной жизни, и шансы присутствия гигантских разумных кальмаров в океане Европы.

Ближайшую экспедицию на Европу — JUICE — предполагается отправить только в 2022 году, долетит она к 2030-му, поэтому интрига сохранится надолго. Россия как-то собиралась исследовать спутник еще с поверхности, но не нашла возможности создания аппарата с достаточной радиационной защитой, поэтому перенацелилась на Ганимед: 

Запуск предполагается где-то к 2024 году, т.е. можно не ждать.

Вообще Европа, кажется, рекордсмен дальнего космоса по количеству отмененных миссий к ней. Сейчас к Юпитеру летит зонд NASA Juno, но исследование спутников в его научную программу не входит. Остается надеяться, что нынешнее открытие подстегнет космические агентства и научные организации на более активное изучение Европы.

Впрочем, для поисков внеземной воды уже не обязательно лететь к Юпитеру. Вторую сенсацию подарила Церера, при помощи инфракрасного телескопа Herschel. Анализ этой карликовой планеты, которая вращается между Марсом и Юпитером, позволил ученым Европейского космического агентства, обнаружить выбросы воды и там.

Правда здесь выделение воды гораздо скромнее, всего 6 кг в секунду. Зато удалось их точно локализовать. Выбросы осуществляются из двух круговых структур на одной широте, но в разных полушариях:

Церера — это крупное загадочное тело в поясе астероидов. Она обнаружена в 1801 году, и успела какое-то время побыть планетой, пока ее не «разжаловали» до астероида. В 2006 году она частично вернула свое звание, попав в ряд карликовых планет Солнечной системы вместе с Плутоном, Эридой, Ханумеа и Макемаке. 

Церера самая близкая и самая маленькая из карликовых планет. При этом мы знаем о ней не так много, как о Марсе или спутниках Юпитера. Наиболее качественные снимки ее получены телескопом Hubble, и они явно оставляют желать лучшего.
Мультиспектральная инфракрасная съемка обсерватории Кека на Гавайях позволила выявить немного больше деталей поверхности.

Средняя плотность Цереры позволяет сделать вывод, что в основном она состоит из каменных пород, но внешняя сторона покрыта толстой ледяной корой. Так считалось до недавнего времени, теперь же ученым придется корректировать модель, подозревая наличие жидкого подледного океана. Считается, что на Церере запасы воды примерно равны запасам пресной воды на Земле. 

Но сказывается отсутствие информации о планете. Пока мы даже не знаем, что это за пятна, с которых испаряется вода. Это могут быть криовулканы. Если это так, то это будет просто невероятное открытие. Ведь Церера слишком мала, чтобы радиоактивный распад в ядре позволял растопить подповерхностный океан. И поблизости нет никакого гигантского тела, способного вызвать существенные приливные деформации. Зато все идеи о высадке и буровых работах, которые предполагались для Европы, теперь можно опробовать на Церере. На ней нет убийственной радиации и она ближе спутников Юпитера, поэтому ее изучение упрощается. Если совсем уж мечтать, то Церера — это следующий потенциально достижимый объект для пилотируемого полета, после Марса. Отчасти, до нее даже проще слетать — нет проблем с атмосферой и слабая гравитация не затруднит взлет.

Но с ее предполагаемыми извержениями все может быть и более прозаично. Церера находится ближе т.н. "снеговой линии" — предела, за которым водяной лед не испаряется под прямыми лучами Солнца. Ледяные спутники Юпитера уже не боятся солнечного света, а вот Церера имеет все основания вести себя подобно комете. Но этого не происходит. Считается, что лед на ней не испаряется (сублимируется) потому, что поверхность покрыта слоем реголита и гидратированных минералов, оставшихся от падавших метеоритов. В этом случае может быть, что две точки, откуда сейчас выделяется вода — это всего лишь свежие крупные метеоритные кратеры, которые обнажили залежи льда, и «выбросы», что зарегистрировал Herschel — это сублимация льда под действием солнечного света.

Однако интригует тот факт, что одно из «водяных» пятен ярко блестит в ультрафиолете, а второе — нет. В таком случае их происхождение может отличаться, и хотя бы одно из них может оказаться вулканом.

Для тех, кто как и я заинтересовался Церерой, есть хорошая новость: прямо сейчас к ней на всех парах мчится космический зонд Dawn. Несмотря на неблагозвучное для российского уха название, он прекрасно отработал во время изучения соседа Цереры — гигантского астероида Веста:

В начале 2015 года Dawn достигнет и Цереры, и этот момент можно смело вносить в список самых ожидаемых космических событий следующего года. Есть у меня еще один интерес к Церере, который связан с потенциальной возможностью терраформинга Марса, но это уже другая история.