Учёные из NASA провели уникальную серию экспериментов в Антарктиде, буря лед с глубины почти 1 120 метров под поверхностью океана вблизи антарктического побережья. Главная цель этой работы — изучение материалов, аналогичных тем, которые могут существовать под ледяными оболочками миров Солнечной системы, таких как спутники Юпитера и Сатурна.
Результаты этих исследований ещё не опубликованы в научных журналах, но уже сами по себе они представляют собой важный шаг в подготовке к будущим космическим миссиям, нацеленным на поиск следов жизни за пределами Земли.
Зачем бурить лёд Антарктиды
Вода под антарктической ледяной шапкой находится в условиях, близких к тем, что существуют в подлёдных океанах замёрзших миров. Такие океаны, вероятно, скрыты под толстым льдом спутников, например:
- Европы — спутник Юпитера, с подлёдным океаном под ледяной коркой;
- Энцелада — спутник Сатурна, выбросы воды из которого формируют гейзеры;
- потенциально крупные ледяные миры, такие как Плутон.
В местах выбросов воды из подлёдных океанов (так называемая криовулканическая активность) вода и растворённые в ней молекулы могут попадать прямо в космос. Это делает возможным сбор образцов без необходимости бурения под толстым льдом. Но перед тем как анализировать такие образцы, учёные хотят понять, как условия, подобные тем, что есть на Антарктиде, влияют на молекулы в воде и льду.
Как проходило бурение
В рамках полярной программы в Южном океане у берегов Антарктического полуострова была проведена глубокая буровая работа. Исследователи — в том числе Марьям Насиим и Марк Невью — пробурили лёд до подобной глубины, где вода полностью изолирована от солнечного света и имеет длительную геохимическую историю.
Было собрано несколько образцов морской воды и льда из глубинного слоя, где условия приближены к тем, в которых находятся океаны под ледяными оболочками других миров Солнечной системы. По предварительной информации, воду и лёд будут анализировать в лабораториях, где их будут подвергать имитации космических условий — например, облучению и вакууму, чтобы понять, какие изменения происходят с молекулами, когда они переходят из океана в космос. Этой задачей учёные пытаются подготовиться к тому, что могут увидеть будущие космические миссии.
Что именно ищут учёные
Основная научная задача — выяснить, насколько изменяются химические составы и структуры молекул при выходе из подлёдного океана на поверхность, особенно когда они проходят через толстый слой льда или выбрасываются в виде гейзеров. Такая трансформация может существенно повлиять на то, какие признаки «биосигнатур» (признаков жизни) остаются в образцах, и насколько их можно будет распознать на борту космических аппаратов.
Эксперимент в Антарктиде позволяет получить образцы, которые прошли похожую историю: долгий контакт с льдом, изоляция от солнечного света и воздействие геохимических факторов на глубине. Анализ таких материалов поможет учёным ответить на вопросы:
- как долго молекулы сохраняются без разрушения под льдом;
- какие вещества могут оставаться стабильными;
- как на них влияют давление, температура и космическое излучение — параметры, аналогичные условиям подо льдом Европы или Энцелада.
Применение результатов
Понимание изменений, претерпеваемых молекулами в таких условиях, имеет прямое отношение к будущим программам исследования космоса:
- миссия Europa Clipper (НАСА) направлена к спутнику Юпитера Европе и будет изучать состав её поверхности и выбросов;
- миссия JUICE (ESA) нацелена на изучение ледяных спутников Юпитера, включая Ганимеда и Каллисто;
- потенциальные миссии к Энцеладу могли бы анализировать выбросы из его океана.
Данные, полученные на Земле, помогут лучше подготовить приборы этих миссий к анализу реальных космических образцов, избежать ложных интерпретаций и точнее отличать химические изменения, вызванные геохимией, от возможных биологических признаков.
Почему выбор Антарктиды оправдан
Антарктида — одна из немногих естественных лабораторий на Земле, где можно найти условия, близкие к тем, что существуют под ледяными оболочками космических миров. Здесь:
- ледяной покров толщиной более километра создаёт среду, полностью изолированную от солнечного света;
- под ним находятся остатки древней морской воды, контактировавшей со льдом и минералами миллионы лет;
- геохимические процессы происходят в условиях, близких к подлёдным океанам Европы или Энцелада.
Хотя условия на Земле и в космосе различаются (например, сила гравитации или источник энергии), Антарктида остаётся важнейшей модельной площадкой, где можно тестировать технологии и методы интерпретации данных, которые потом будут применены к образцам из глубинных океанов других планет и спутников.
Что дальше
Анализ полученных образцов только начинается. Предполагается, что в ближайшие месяцы и годы лабораторные исследования помогут построить более точные модели:
- как молекулы поведения в условиях глубокой анаэробной среды;
- какие изменения они претерпевают при переходе через толщу льда;
- какие характеристики образцов могут служить надёжными индикаторами следов жизни — биологической или геохимической.
Эти знания станут важной частью подготовки к будущим космическим миссиям, которые имеют задачу максимально точно интерпретировать данные с ледяных миров, где океаны скрыты под тысячами метров льда.
Итог
Учёные «погрузили» свои исследования в глубины антарктических льдов, чтобы получить образцы, максимально приближённые к тем, с которыми им предстоит работать при изучении космических миров. Такой подход — сочетание полевых экспедиций на Земле и космических исследований — позволяет постепенно создавать фундамент для поиска жизни за пределами Земли, опираясь не на догадки, а на экспериментальные данные.
Источники:
Статья создана по материалам notebookcheck.net
