Может ли лед способствовать появлению жизни на других планетах?
Как только наука дала возможность обнаруживать в глубинах космоса экзопланеты, астрономы начали искать на них жизнь. Большинство ученых считают, что делать это нужно на небесных телах, напоминающих Землю – каменистых, с жидкой водой на поверхности, не слишком жарких и не очень холодных. Ледяные миры, коих во Вселенной неисчислимое количество, по их убеждению, совершенно не подходят в заявленном качестве. Однако существует также мнение, что условия на них вовсе не исключают развития некоторых форм жизни. Возможно, они будут даже процветать здесь – не вопреки льду, а благодаря ему.
Одним из преимуществ льда является то, что он отлично защищает от радиации. В космосе много разных видов излучения. Оно генерируется не только обычными звездами, вроде Солнца, но и весьма экстремальными источниками, допустим, сверхновыми и сливающимися нейтронными звездами. Важность отдельных его видов трудно переоценить. Солнечный свет согревает Землю и поддерживает жизнь растений на ней. Однако высокоэнергичное излучение губительно для «биологии». Его частицы проникают очень глубоко в большинство материалов и повреждают ДНК. Если говорить о других планетах, то оно, как считается, способно препятствовать образованию первичных живых клеток.
Жизнь на Земле неплохо защищена от вредной радиации. У нашей планеты есть магнитное поле, отклоняющее большую его часть, а атмосфера поглощает частицы, которым удается-таки проскочить. Но эти системы обороны есть далеко не у всех небесных тел, и известная нам жизнь на них вряд ли возможна. Если только там нет какого-то другого «щита». Коим, как кажется, способен стать лед. Он великолепно поглощает излучение. Например, на Европе, спутнике Юпитера, толщина его слоя составляет от 15 до 25 километров. При том, что высокоэнергичное космическое излучение проникает в него максимум на 20 сантиметров. Как видим, жизнь, скрывающаяся под толстым ледяным панцирем, будет надежно защищена как минимум от этой угрозы.
На Земле удалось обнаружить микробов, выживающих под километрами антарктического льда. Они окружают себя чем-то вроде незамерзающей слизи и живут за счет питательных веществ, проходящих через поры во льду. Не очень удобно, но на планетах, где нет атмосферы или магнитного поля, это может быть единственным решением проблемы. И ученые собираются искать жизнь на ледяных мирах Солнечной системы. На 2024 год запланирован запуск автоматической межпланетной станции НАСА «Europa Clipper», первое существительное в названии которой обозначает вовсе не земной континент, а конечную точку назначения. Европейское космическое агентство (ЕКА) уже отправило к Юпитеру АМС «JUICE» (JUpiter ICy moons Explorer). Станция, как это понятно по расшифровке, займется исследованием ледяных лун газового гиганта, и первой из них посетит именно Европу. Случится это в 2032 году.
Работать на поверхности названного спутника или под ней никто пока не планирует, но это не мешает ученым размышлять о том, может ли там действительно существовать жизнь. Намеки на положительный ответ можно найти на нашей родной Земле. В частности, в Японском море, где находятся пласты льда из гидрата метана. Они образуются вблизи вулканических источников морского дна, выбрасывающих названный газ. Когда вода замерзает, она задерживает в себе метан, и если этот процесс происходит достаточно быстро, то внутри льда оказываются пузырьки, содержащие нефть, соленую воду и даже микробов.
В 2015 году ученые, проводившие серию рутинных экспериментов с гидратом метана, испытали настоящий шок, обнаружив организмы, как ни в чем ни бывало живущие во льду и питающиеся нефтью. Микробы создали миниатюрную среду обитания из пузырьков, находящихся внутри кристаллов. За пределами Земли гидрат метана и похожие материалы имеются на самых разных скалистых телах, в том числе на кометах, спутниках и планетах. Если подобный лед поддерживает жизнь на Земле, то почему бы не повторить этот подвиг где-нибудь в космосе?
При этом существование жизни возможно не только во льду и ниже него, но и над ним. На Земле глубина океана составляет в среднем менее четырех километров, лишь в некоторых местах опускаясь до двухзначных значений. В то же время, если верить имеющимся оценкам, на экзопланетах этот показатель может исчисляться тысячами километров.
Такой слой жидкости генерирует огромное давление, в результате чего под ним будет образовываться очень плотный лед. На первый взгляд кажется, что это непреодолимое препятствие для биологической жизни, как минимум той, с которой мы знакомы. Ведь океаны Земли забирают с морского дна питательные вещества, в том числе соли, и разносят их по всей планете. Это позволяет жизненно необходимым материалам попадать во все местные пищевые цепочки.
Поначалу планетологи не были уверены в том, что то же самое может происходить в океанах, где вода и скалистые породы разделены внушительным слоем льда. Однако в 2022 году была опубликована статья, авторы которой выявили, что лед может способствовать перемещению солей и иных питательных веществ из скалистых пород в океаны. На Земле соленого льда не бывает, так как соответствующие соединения выдавливаются при замерзании наружу. Но здесь также нет гигантского давления. При толщине слоя воды в тысячи километров форма ледяных кристаллов будет совершенно иной, допускающей захват солей. И последние там не задержатся. Разница температур между верхней и нижней кромками ледяного слоя спровоцирует перемещение солей наверх, ко дну океана, где они будут растворяться и распространяться.
Как видим, жизнь теоретически может существовать в совершенно экстремальных условиях. Все это по идее должно привести к корректировке понятия «зона обитаемости». Хотя это, по большому счету, гипотетическая категория, допускающая весьма вольные трактовки, в том числе и обрисованного сегодня плана.
Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать нас "плюсиком" или подписаться на наш канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.