На протяжении последних десятилетий ледяные спутники планет-гигантов считались одними из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе. Особые надежды учёные связывают с Европой, спутником Юпитера, а также Энцеладом, обращающимся вокруг Сатурна. Под их ледяной корой скрываются глобальные океаны жидкой воды, которые могут содержать многие ингредиенты, необходимые для возникновения живых организмов.
Однако новое исследование показывает, что наличие воды само по себе ещё не делает мир пригодным для жизни. Учёные пришли к выводу, что некоторые важнейшие химические элементы могут попадать в подлёдные океаны значительно медленнее, чем предполагалось ранее. Это способно серьёзно ограничивать потенциальную обитаемость подобных миров.
Полученные результаты не исключают возможность существования жизни на ледяных спутниках, но заставляют по-новому взглянуть на условия, необходимые для её возникновения и поддержания.
Почему ледяные спутники привлекают столько внимания
Когда речь заходит о поиске жизни за пределами Земли, большинство людей сразу вспоминает Марс. Однако в последние годы многие астробиологи всё чаще обращают внимание на совершенно другие объекты.
Под поверхностью нескольких спутников планет-гигантов находятся огромные резервуары жидкой воды. Особенно хорошо изучены Европа и Энцелад.
Несмотря на крайне низкие температуры на поверхности, их внутренние океаны остаются жидкими благодаря приливному разогреву. Гравитационное воздействие гигантских планет постоянно деформирует спутники, вызывая выделение тепла в их недрах.
В результате под многокилометровым слоем льда могут существовать океаны, объём которых превосходит объём всех земных океанов вместе взятых.
С точки зрения астробиологии это делает такие объекты чрезвычайно интересными.
Вода — лишь один из компонентов жизни
На Земле жизнь невозможна без жидкой воды. Именно поэтому обнаружение подповерхностных океанов вызвало огромный интерес.
Однако современные исследования показывают, что вода является лишь частью гораздо более сложной картины.
Для существования живых организмов необходимы различные химические элементы. Помимо водорода, кислорода и углерода важную роль играют фосфор, азот, сера и ряд других веществ.
Они входят в состав молекул, обеспечивающих хранение генетической информации, обмен веществ и построение клеточных структур.
Если подобных элементов недостаточно, развитие жизни может оказаться крайне затруднительным независимо от наличия воды.
Именно этот вопрос и стал предметом нового исследования.
Особое значение фосфора
Среди множества химических элементов особое место занимает фосфор.
На Земле он входит в состав ДНК, РНК, клеточных мембран и молекул, отвечающих за перенос энергии внутри живых организмов.
Без фосфора известная нам жизнь существовать не может.
Поэтому астробиологи рассматривают доступность этого элемента как один из важнейших факторов потенциальной обитаемости других миров.
Ранее некоторые модели предполагали, что в подповерхностных океанах ледяных спутников может присутствовать достаточное количество фосфора благодаря взаимодействию воды с каменистыми породами недр.
Однако новые расчёты показали, что ситуация может быть значительно сложнее.
Лёд способен работать как химический барьер
Исследователи изучили процессы переноса химических веществ между каменистым ядром спутника и его океаном.
Оказалось, что многокилометровые слои льда и особенности внутреннего строения способны существенно ограничивать циркуляцию некоторых соединений.
Даже если в глубинных породах присутствует необходимый запас минералов, это не гарантирует их эффективного попадания в воду.
В отдельных сценариях скорость переноса может оказаться настолько низкой, что концентрация важных элементов в океане будет оставаться крайне ограниченной на протяжении очень длительного времени.
Фактически ледяная оболочка может выполнять роль своеобразного фильтра, препятствующего обогащению океана питательными веществами.
Почему наличие океана ещё не означает наличие жизни
В последние годы открытия подлёдных океанов часто сопровождались оптимистичными заявлениями о возможности существования внеземной жизни.
Однако современные астробиологи всё чаще подчёркивают необходимость учитывать не только воду, но и полный набор условий.
Для существования экосистемы необходимы источники энергии, химические элементы, устойчивые условия среды и достаточно длительное время для протекания биологических процессов.
Если хотя бы один из этих факторов оказывается ограниченным, вероятность возникновения жизни может значительно снижаться.
Новое исследование напоминает, что обитаемость представляет собой гораздо более сложное понятие, чем простое наличие жидкой воды.
Европа и Энцелад остаются главными кандидатами
Несмотря на выявленные ограничения, Европа и Энцелад по-прежнему входят в число наиболее перспективных объектов для поиска жизни в Солнечной системе.
Особенно интересен Энцелад, который выбрасывает в космос гигантские струи водяного пара и ледяных частиц через трещины в своей ледяной оболочке.
Анализ этих выбросов уже позволил обнаружить разнообразные органические соединения, соли и другие вещества.
Европа также демонстрирует признаки активного обмена между поверхностью и внутренним океаном.
Подобные процессы могут способствовать переносу необходимых химических компонентов и частично компенсировать ограничения, выявленные новой работой.
Именно поэтому оба спутника остаются приоритетными целями будущих исследований.
Будущие миссии помогут проверить гипотезу
В ближайшие годы изучение ледяных миров выйдет на новый уровень.
Особое значение имеет европейская миссия JUICE, которая должна подробно исследовать крупнейшие спутники Юпитера.
Параллельно продолжается реализация миссии Europa Clipper, основной задачей которой станет детальное изучение Европы и её подповерхностного океана.
Эти аппараты будут собирать данные о составе поверхности, толщине ледяной коры, особенностях внутреннего строения и химических процессах, происходящих внутри спутников.
Полученная информация позволит гораздо точнее оценить реальные условия в подлёдных океанах.
Поиск жизни становится более сложной задачей
История астробиологии показывает, что каждое новое открытие делает картину одновременно более понятной и более сложной.
Когда были обнаружены подповерхностные океаны, многие исследователи увидели в этом серьёзный аргумент в пользу существования жизни за пределами Земли. Однако дальнейшие исследования начали раскрывать множество дополнительных факторов, которые необходимо учитывать.
Сегодня учёные понимают, что пригодность мира для жизни определяется не одним параметром, а целым комплексом взаимосвязанных процессов.
Температура, химический состав, геологическая активность, циркуляция веществ и наличие источников энергии оказываются одинаково важными элементами общей системы.
Ледяные миры остаются одними из самых интригующих объектов Солнечной системы
Новое исследование не ставит крест на перспективах поиска жизни в подлёдных океанах. Оно лишь показывает, что оценка обитаемости требует более детального подхода.
Даже если некоторые необходимые элементы поступают в океаны медленнее, чем ожидалось, это не означает полного отсутствия благоприятных условий. Реальная ситуация может зависеть от множества факторов, которые ещё предстоит изучить.
Ледяные спутники продолжают оставаться уникальными природными лабораториями. Под их замёрзшей поверхностью могут скрываться среды, совершенно не похожие на земные океаны, но при этом обладающие собственными сложными химическими процессами.
Именно поэтому Европа, Энцелад и другие ледяные миры остаются в центре внимания современной астробиологии. Ответ на вопрос о том, способны ли они поддерживать жизнь, может стать одним из самых важных научных открытий XXI века.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
