Энцелад

Энергию там можно брать только изнутри: Солнце слишком далеко. Приливные силы постоянно дестабилизируют внутренние слои спутников Юпитера и Сатурна, создавая тепло. Потенциально возможен и радиолиз, который тоже мог бы обеспечить снабжение питанием. Необходимым элементом устойчивой биосферы является связанность между поверхностью и глубинными слоями. Сам океан, если он существует, должен перемешиваться термальной конвекцией и силами вращения. Увидеть его невозможно, поэтому о нём судят лишь косвенно, по вариациям температуры поверхности, которые указывают на наличие горячих точек. Также о наличии воды позволяют судить гейзеры.

Кандидатов у нас достаточно много, и в первую очередь это Энцелад, Европа, Титан, Ганимед и Каллисто. Каллисто в два с половиной раза меньше Земли и имеет поверхность, изрытую кратерами, что говорит о весьма низкой геологической активности. Атмосфера её весьма разрежена, своего магнитного поля нет, но похоже на то, что в  глубинах имеется слой, проводящий электричество. Например, таким слоем может быть солёный океан, скрытый на глубине свыше 250 километров. Если в нём есть экосистема, то она полагается на исключительно внутренние ресурсы: горные породы, лёд, вода и теплообмен между ними. В таком сочетании ресурсы расходовались бы быстрее, чем при открытой системе. Так что здесь ещё есть много непонятного.

На Ганимеде ситуация несколько лучше. Этот самый крупный из спутников Солнечной системы имеет своё магнитное поле. По его флуктуациям в процессе обращения вокруг Юпитера удалось установить влияние чего-то, очень похожего на солёный океан под коркой льда толщиной 150 километров. Глубина океана составляет ни много, ни мало – 90 километров. Морфология поверхности подтверждает эти выводы, сделанные с помощью орбитального телескопа Хаббл. Есть тонкая кислородная атмосфера, порождаемая солнечной радиацией, расщепляющей лёд. Есть и энергия, происходящая из приливных тектонических возмущений. Но достаточно ли этого всего для жизни – сказать трудно. 150 километров – это много, так что не факт, что атмосферный кислород мог бы доставить энергию для подлёдной жизни. В запасе остаются гидротермальные источники и минералы, которые рано или поздно истощились бы. Одним словом, вряд ли там можно ожидать богатого биоразнообразия. Но кто знает, может, нас ждут приятные сюрпризы. Их нам может предоставить текущая миссия Европейского космического агентства JUICE, которая три года будет мотаться вокруг Юпитера и его спутников.

Одним из наиболее перспективных кандидатов на наличие жизни является спутник Сатурна Энцелад, который фонтанирует льдом из своих многочисленных гейзеров. Выброшенные частички льда улетают в кольцо Е или падают обратно. Или попадают на другие спутники Сатурна. Несмотря на свой диаметр всего в полтысячи километров, Энцелад имеет кремниевое ядро и богатую водой мантию. Композиция солей и силикатов, извергаемых гейзерами, говорит о формировании их посредством контакта горячей воды и камней. А вот поверхность у Энцелада очень холодная – почти 200 градусов мороза днём. Она изрыта трещинами и утёсами. Причину этого помог раскрыть зонд Кассини, обнаруживший гейзеры. Трещины раскрываются и закрываются посредством гравитационных воздействий по мере удаления и приближения Энцелада к Сатурну в процессе обращения вокруг планеты. Но непосредственно приливные силы – не единственный источник энергии. Похоже, у Энцелада пористое ядро, которое пронизывает вода. Сжатие и растяжение этого ядра разогревает воду и запускает её циркуляцию, и вместе с ней – теплопередачу и, в конечном счёте, извержения гейзеров. Так, во всяком случае, объясняет видимую картину модель, опубликованная исследователями университета Нанта в 2017 году.

Пролетая через гейзеры, Кассини установил, что внутренний океан Энцелада слегка солёный, а на дне его поддерживается гидротермальная активность. Была также обнаружена сложная органика, которая, вероятно, производится в результате этой активности. Эта органика поднимается к корке льда в пузырьках газа, которые разрушаются при контакте. Когда трещины раскрываются, она попадает в тело гейзера. Кроме органики, удалось ещё найти серу и азот, причём в формах, пригодных для использования жизнью. Очень интересным открытием стал высокий уровень метана в гейзерах. На данный момент пока не ясно, в результате каких процессов он мог там появиться в таком количестве. Есть вероятность, что без микробов там не обошлось. Ну, или работает какой-то пока не известный нам процесс небиологического происхождения.

Итак, пригодность океана Энцелада для жизни установлена, нужно искать дальше. Перспективным средством являются микророботы. С их помощью можно будет попытаться пробиться через активный гейзер в океан или поискать биомаркеры.

Первой системой, которая займётся неземным океаном, будет Europa Clipper, который достигнет орбиты Юпитера в 2030 году. Да, один из галилеевых спутников Юпитера Европа тоже имеет гейзеры и потенциальный океан. Вскоре компанию Клипперу составит европейский космический аппарат JUICE. Правда, выбросы водяного пара на Европе не столь постоянны и ярко выражены, как на Энцеладе. Их трудно словить, но телескопу Хаббл это удалось в 2012 и 2014 годах. Крупные выбросы могут случаться, подобно как на Энцеладе, в процессе взаимодействия с океаном. Более мелкие могут происходить из локальных водяных карманов. Осцилляция в процессе обращения вокруг Юпитера порождает периодические сбросы напряжения горных пород посредством формирования разломов и трещин. Небольшое количество кратеров подтверждает тезис о молодой поверхности Европы.

И всё-таки самые крупные разломы не вписываются в теорию приливных возмущений и могут быть объяснены через тектонику движения литосферных плит. А это значит, что под ними скользко. Океан служит наиболее логичным объяснением. Эту гипотезу подтверждают и возмущения магнитного поля в окрестностях Европы. То есть если это океан, то это солёный океан глубиной до 160 километров. Источник его разогрева может иметь приливную или радиоактивную природу, и мощности его может хватить для генерации течений. Со временем ледяная корка может подвергнуться эрозии, дав путь воде к поверхности. Возможен также альтернативный сценарий периодического катастрофического обновления поверхности, как на Венере.

На момент своего формирования Европа имела уже достаточно необходимых химических компонент жизни, начиная с углерода и заканчивая серой. Ещё что-то могли привнести кометы и астероиды. Океанские течения могут обеспечить циркуляцию воды и питательных веществ между корой и океаном, поддерживая пригодную для обитания среду. В подобной среде на Земле обитают полчища микробов. Более того, недавние исследования выдвигают идею, что в океане Европы достаточно кислорода, чтобы обеспечить существование более крупной ихтиофауны.

Если нам посчастливится найти жизнь на Европе, это будет интереснейшим источником нового знания, ведь обмен веществом с этими далёкими мирами практически исключён: слишком далеко. Даже в случае постоянного потока материала с Земли или Марса время путешествия исчислялось бы миллионами лет, что не выдержит ни один микроб. А если бы и выдержал, то врезался бы в поверхность со скоростью до 112 тысяч километров в час. Одним словом, туземная жизнь была бы совершенно независимым, оригинальным продуктом со своей уникальной эволюцией.