Новый анализ: океан на Европе есть, но он может быть слишком «спокойным» для поддержания жизни

Недавнее исследование астрофизиков поставило под сомнение давнее предположение о том, что подледный океан спутника Юпитера Европы — одного из наиболее перспективных кандидатов на наличие жизни за пределами Земли — обладает геологической активностью, достаточной для поддержания жизни. Эти результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, основаны на моделях внутреннего строения Европы и механизмах генерации энергии под её льдом, и они вносят уточнение в картину потенциальной обитаемости этого мира.

Европа: океан подо льдом и его значение

Согласно многолетним наблюдениям, включая данные миссии Galileo 1990-х годов, Европа имеет глобальный океан жидкой солёной воды под толщей льда, который может содержать вдвое больше воды, чем все земные океаны вместе взятые. Это океаническое тело, вероятно, формируется под ледяной корой толщиной десятки километров, а его существование подтверждается косвенными геофизическими данными и моделями внутреннего строения спутника.

Под этот лёд вода остаётся жидкой главным образом благодаря приливному нагреву, возникающему из-за гравитационного воздействия Юпитера и соседних спутников. Эта деформация создаёт тепло, которое препятствует полному замерзанию океана.

На протяжении последних десятилетий учёные считали, что этот океан мог быть потенциально пригодной средой для жизни, поскольку наличие воды — один из ключевых факторов, необходимых для биологических процессов.

Новое исследование: океан есть, но «тишина» на дне

Команда исследователей под руководством планетолога Пола Бирна (Paul Byrne) провела расчёты и моделирование внутренней структуры Европы с учётом её размера, состава ядра и влияния гравитации Юпитера. Как показали результаты, океанский дно Европы может быть геологически «спокойным» — без активных тектонических движений, гидротермальных источников и аналогов земных «чёрных курильщиков».

Такие гидротермальные источники на Земле создают локальные горячие зоны на океанском дне, где поток химически насыщенной тёплой воды поддерживает сложные экосистемы, включая организмы, не зависящие от солнечного света. Отсутствие подобной активности на Европе означает, что у потенциальных организмов могло бы не хватать источников энергии и питательных веществ, которые считаются важными для устойчивого существования жизни.

Основной вывод авторов состоит в том, что Eвропа, возможно, раньше обладала более высокой геологической активностью, но в современную эпоху её океан может быть слишком «спокойным», чтобы поддерживать процессы, аналогичные земным гидротермальным цепочкам питания.

Что такое геологическая активность и почему она важна

Геологическая активность включает движение тектонических плит, вулканическую активность, тепловые потоки и гидротермальные источники. На Земле такие процессы способствуют:

• переносу тепла и химических веществ из глубин на океанское дно,
• поддержанию энергетических потоков, питающих жизнь в средах без солнечного света,
• созданию сложных химических сред, в которых могли зарождаться и развиваться биологические системы.

На спутнике Европы, по модели Бирна и коллег, подобных механизмов может не быть в настоящее время, а это означает, что энергия из глубин океана не поступает в достаточных количествах для поддержки активной биохимии, связанной с жизнью.

От прошлой активности к современной «тишине»

Несмотря на выводы о слабой активности океанического дна, исследователи отмечают, что Европа могла быть более активной в далёком прошлом. Возможно, приливные силы от Юпитера обеспечивали больший нагрев внутренности, что привело к более активным геологическим процессам. Однако модели показывают, что такие процессы могли снизиться с течением миллиардов лет, когда внутреннее тепло спутника постепенно рассеялось.

Это согласуется с тем, что геологическая активность самой поверхности Европы, видимая на снимках миссий прошлых лет, оставляет следы взаимодействия льда и океана, но не обязательно указывает на постоянное кипение жизни­подобных процессов на дне океана.

Что это означает для поиска жизни

Результаты исследования не исключают наличие жидкого океана под льдом Европы; они лишь указывают на то, что возможность существования жизни, аналогичной земной, может быть значительно ниже, чем предполагалось, если геологическая активность действительно отсутствует.

Отметим при этом, что вода и химические элементы всё ещё могут существовать в этой среде, и различные формы жизни в теории могли бы использовать другие механизмы для получения энергии. Некоторые исследования показывают, что химическая энергия может образовываться и без гидротермальных источников, но эти процессы остаются предметом активных дискуссий.

Роль будущих миссий — Europa Clipper и JUICE

Чтобы проверить гипотезы о внутреннем устройстве Европы и глубинных условиях океана, NASA и ESA запускают миссии:

• Europa Clipper — миссия NASA, запущенная в 2024 году, которая прибудет к системе Юпитера и проведёт серию близких пролётов у Европы, изучая её ледяную кору, магнитное поле и возможную структуру океана;
• JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) — миссия ESA, также исследующая ледяные спутники Юпитера, в том числе Европу и Ганимед, с акцентом на анализ их океанов.

Данные, которые получат эти аппараты, помогут уточнить, действительно ли океан Европы — активная среда с геохимическими процессами, способными поддерживать жизнь, или он более стабильный и «тихий», как предполагает последнее исследование.

Вывод

Новое исследование ставит под сомнение представление о том, что подледный океан Европы обладает геологической активностью, аналогичной земной, и отвечает за постоянный поток энергии и питательных веществ, необходимых для поддержания жизни. Хотя существование океана под льдом остаётся поддерживаемой идеей, его современное состояние может быть значительно менее динамичным, чем ожидалось. Дальнейшие данные от миссий Europa Clipper и JUICE позволят уточнить эти выводы и понять, насколько перспективны глубины Европы для истинной обитаемости.

Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org