Космос обретает новый смысл. Есть ли жизнь на Энцеладе и кто ее создал
Среди ученых, которым 10 декабря король Швеции вручил Нобелевские премии за 2019 г., были швейцарские астрофизики Мишель Майор и Дидье Кело, награжденные за открытие в 1995 г. первой экзопланеты на орбите солнцеподобной звезды. С тех пор вокруг других звезд открыты уже тысячи экзопланет, и ученые предполагают, что на некоторых из них существует жизнь. Правда, доказать это будет очень трудно.
Между тем растут шансы на то, что внеземная жизнь в скором времени будет обнаружена в нашей Солнечной системе. Речь не о Марсе, а о крупных спутниках газовых гигантов Юпитера и Сатурна.
Охотники на микробов
Одним из наиболее вероятных кандидатов на обладание жизнью считается Европа - четвертый по массивности среди спутников Юпитера. Под ее ледяной поверхностью кроется океан, в теории способный поддерживать микробную жизнь, а возможно, и не только микробную. Ожидается, что основное ее скопление находится рядом с горячими источниками на дне океана. Также не исключено существование жизни в подледных океанах на двух самых массивных спутниках Юпитера - Ганимеде и Каллисто.
Европейское космическое агентство (ESA) планирует в июне 2022 г. запустить автоматическую межпланетную станцию JUICE (JUpiter ICy moons Explorer - "Исследователь ледяных лун Юпитера"), которая должна прибыть к системе Юпитера в октябре 2029 г. Космический аппарат в течение трех лет будет заниматься изучением Ганимеда, Каллисто, Европы, а также самого Юпитера. Кульминацией миссии станет восьмимесячный тур по орбите вокруг Ганимеда.
В августе 2019 г. Национальная аэрокосмическая администрация (NASA) США утвердила проект миссии Europa Clipper, которая должна стартовать в 2025 г. и достичь Европы в 2031 г. Стоимость проекта - $4,25 млрд. Научное оснащение космического корабля будет включать инструменты для измерения состава крошечных частиц в тонкой атмосфере Европы и окружающей космической среде. Еще в 2012 г. космический телескоп "Хаббл" обнаружил над Европой водяной пар, что стало первым убедительным доказательством водяных выбросов из подледного океана. Europa Clipper должна исследовать эти выбросы, что поможет выяснить химический состав Европы и потенциал ее океана для жизни.
В июне 2019 г. NASA объявила, что на 2026 г. она планирует запуск миссии Dragonfly ("Стрекоза") на Титан - крупнейший спутник Сатурна. Этот ледяной мир имеет азотную атмосферу вчетверо плотнее земной и жидкие озера из природного газа. Температура воздуха там составляет около -180ºC, но в подземных водоемах не исключено существование микроорганизмов. Космическая миссия должна достичь Титана в 2034 г. Использование гусеничных и колесных машин там попросту невозможно, поэтому NASA решила, что исследовательский аппарат будет сделан в виде вертолета.
Dragonfly исследует десятки мест по всему ледяному миру - от органических дюн до дна ударного кратера, где жидкая вода и сложные органические материалы могли породить жизнь. Аппарат отберет пробы и измерит состав атмосферы, грунта и подземных резервуаров, чтобы оценить прогрессирование там пребиотических химических процессов и выявить возможные доказательства прошлой или существующей жизни.
Мир космических гейзеров
Однако самым многообещающим среди всех спутников планет в Солнечной системе оказался Энцелад - шестой по массивности спутник Сатурна. По мнению ученых, он обладает наиболее пригодными условиями для жизни. И к тому же там будет проще, чем где-либо, найти микробную жизнь.
Мощные гейзеры выбрасывают из ядра Энцелада материал, который смешивается с водой из массивного подповерхностного океана и затем исторгается в космос в виде водяного пара и зерен льда. "Так что вам не нужно приземляться. Вам не нужно бурить. Вы просто возьмете материал, выброшенный гейзерами, и принесете его на Землю. И возможно, вы найдете в нем инопланетян", - поясняет старший астроном Института поиска внеземного разума (SETI) Сет Шостак.
Чтобы гейзеры могли извергать материал из ядра Энцелада в космос, необходим источник энергии. Исследователи считают, что таким мощным источником, разогревающим Энцелад, может быть либрация - колебания спутника под действием приливных сил со стороны Сатурна.
В 2004-2017 гг. Сатурн и его спутники обследовала автоматическая межпланетная станция Cassini, созданная совместно NASA, ESA и Итальянским космическим агентством. 28 октября 2015 г. Cassini пролетела в 49 км от поверхности Энцелада и прошла сквозь ледяной шлейф над южным полюсом, идущий прямо с поверхности спутника. Миссия Cassini завершилась 15 сентября 2017 г. (станция сгорела в атмосфере Сатурна), но собранные ею данные еще продолжают обрабатываться.
2 октября 2019 г. NASA объявила, что в ледяном шлейфе Энцелада найдены азотсодержащие и кислородсодержащие органические соединения. На Земле подобные соединения давно обнаружены в гидротермальных источниках на дне океана. Там эти молекулы являются участниками химических реакций, которые производят аминокислоты - строительные блоки белков. На Энцеладе, предполагают ученые, происходит то же самое.
"Эти молекулы, поступающие из глубокого океана Энцелада, могут участвовать в тех же реакциях, что и здесь, на Земле", - подчеркивает руководитель этого исследования Нозайр Хаваджа. Его команда из Свободного университета Берлина и Гейдельбергского университета обработала данные одного из приборов, которым была оснащена станция Cassini, - космического анализатора пыли, который определил состав органического материала в зернах льда, испущенных Энцеладом.
"Эта работа показывает, что океан Энцелада имеет реактивные строительные блоки в изобилии. И это еще один зеленый свет в исследовании обитаемости Энцелада", - резюмирует соавтор исследования Фрэнк Постберг.
Что едят бактерии Энцелада
Результаты этого исследования, проведенного немецкими учеными, стали дополнительным подтверждением выводов, обнародованных в июне 2019 г. планетологами из Университета Вашингтона. Американские ученые утверждают, что в подземном океане Энцелада содержатся очень высокие концентрации углекислого газа и водорода, а также приближенный к земному уровень кислотности, что вполне могло бы обеспечить благоприятные для жизни условия.
Как подчеркнул руководитель исследования Лукас Файфер, углекислый газ и водород в столь высоких концентрациях могли бы послужить для живых организмов топливом, то есть своего рода химическим "бесплатным обедом". Новая информация о составе океана Энцелада дает планетологам лучшее представление о возможности этого океана хранить жизнь, говорит Файфер.
Он и его коллеги утверждают, что шлейфы водяного пара и ледяных частиц, обнаруженные и изученные космической станцией Cassini, химически не совпадают с океаном, из которого они извергаются на скорости 1400 км в час. Дело в том, что сам процесс извержения меняет состав выбросов. Происходит фракционирование шлейфа: лишь некоторые его компоненты прорываются в космос, а остальные возвращаются на Энцелад.
Имея это в виду, ученые воспользовались данными миссии Cassini и создали компьютерную модель, учитывающую эффекты фракционирования, дабы получить более четкое представление о составе внутреннего океана Энцелада. Предыдущие интерпретации, как они выяснили, недооценили присутствие водорода, метана и углекислого газа в океане.
"Лучше найти высокую концентрацию газов, чем вообще ничего, - поясняет Файфер. - Кажется маловероятным, что жизнь могла бы эволюционировать и употреблять все эти бесплатные газы, если бы они не присутствовали в океане в изобилии".
Высокая концентрация газов подразумевает более низкий, похожий на земной уровень кислотности в океане Энцелада. Это также хорошо для жизни.
"Хотя бывают и исключения, большая часть жизни на Земле лучше всего живет в воде или потребляет воду с почти нейтральным pH, поэтому подобные условия на Энцеладе могут быть обнадеживающими, - говорит ученый. - И они значительно облегчают сравнение этого странного океанского мира с более привычной средой".
Решающие миссии
Новые исследования, добавляющие аргументов в пользу существования жизни на Энцеладе, повышают шансы на то, что туда будет направлена космическая миссия NASA, предназначенная для оценки обитаемости внутреннего водного океана. Концепция этой миссии под названием Enceladus Life Finder (ELF) была предложена еще в 2014 г. командой ученых из знаменитого Калтеха - Калифорнийского технологического института.
Космический зонд будет вращаться вокруг Сатурна и раз за разом пролетать сквозь ледяные шлейфы Энцелада. Миссия ELF будет искать в этих шлейфах аминокислоты, а также другие признаки жизни. Зонд будет получать энергию от солнечных батарей.
Можно ожидать и появления более амбициозных инициатив - например, миссии с погружением в океан Энцелада. NASA уже два года отрабатывает элементы этой технологии в рамках проекта SUBSEA. Первой научной целью SUBSEA в 2018 г. стали теплые источники, исходящие от подводного вулкана Лоихи у острова Гавайи. В 2019 г. команда исследовала подводный хребет Горда, расположенный примерно в 120 км от побережья США, где встречаются штаты Калифорния и Орегон. Оба эти подводных участка, как полагают ученые, характеризуются условиями, подобными тем, что имеются на дне подледного океана Энцелада.
Наконец, можно предположить, что если не в 2020-х, то в 2030-х на Энцелад будет запущена возвращаемая миссия, которая не только отберет и проанализирует пробы из ледяных шлейфов в космосе, из ледяной коры спутника, из подледного океана и из океанического дна, но и привезет их на Землю. Результаты такой миссии дадут почти на 100% окончательную разгадку, есть ли жизнь на Энцеладе.
Вряд ли нужно долго объяснять, какое огромное значение будет иметь положительный ответ. Но нужно подчеркнуть, что если на Энцеладе будут обнаружены микроорганизмы, то колоссальное значение будет иметь еще и то, имеют ли эти организмы такой же код ДНК, как и организмы на Земле. Если да, это будет означать, что жизнь на Земле и Энцеладе произошла из одного источника. Что, конечно, тут же вызовет вопрос о едином создателе.
Если же жизнь на Энцеладе будет иметь другой код, непохожий на земной, можно будет сделать вывод о независимом происхождении жизни там и у нас. Конечно, это повысит в наших глазах вероятность того, что жизнь - это нередкое явление во Вселенной. А значит, в нашей Галактике есть неисчислимое множество обитаемых миров.
Среди тысяч уже открытых экзопланет, вращающихся вокруг других звезд, немалую долю, по более-менее обоснованным предположениям ученых, составляют водные и ледяные миры, у которых океан покрывает всю поверхность. Есть много надежд на то, что там может существовать жизнь. Поэтому, если все миссии к спутникам Юпитера и Сатурна в конце концов дадут отрицательный ответ, это тоже будет важным результатом.
