На протяжении десятилетий Европа, один из крупнейших спутников Юпитера, считалась одним из главных кандидатов в поисках... жизнь за пределами ЗемлиПод ледяной поверхностью скрывается огромный подземный океан соленой воды, который, на бумаге, казался обладающим несколькими основными условиями для жизни.
Однако ряд недавних работ, в первую очередь исследование, опубликованное в Природа связиОни рисуют гораздо более холодную картину во всех смыслах. Внутренние модели предполагают, что дно этого океана было бы... слишком жёсткий и геологически скучный чтобы обеспечить энергией и питательными веществами, необходимыми даже самым устойчивым микробам.
Огромный океан, который не гарантирует жизни.
Под ледяной корой Европы находится глобальный океан, который, согласно наиболее распространенным оценкам, может достигать глубина от 60 до 150 километровВсё это покрыто слоем льда. Толщина от 15 до 25 километровПоверхность сильно изрыта трещинами, но, по-видимому, дно удивительно спокойное.
Хотя его диаметр составляет приблизительно 3.100 километров —Несколько меньший по размерам, чем наш Лунный—, — согласно расчетам, этот океан соленой воды мог бы содержать больше воды, чем все океаны Земли вместе взятыеУже одна эта цифра на протяжении многих лет подпитывала идею о том, что Европа является одним из наиболее перспективных мест в Солнечной системе для обнаружения жизни.
Новое исследование, проведенное под руководством планетолога, Пол БирнИсследователь из Вашингтонского университета в Сент-Луисе оспаривает этот оптимистичный взгляд. После реконструкции внутреннего строения Луны с использованием физических моделей и сравнения её свойств со свойствами самой Луны, он обнаружил, что внутреннее строение Луны не является единственным в своём роде. Земля, Луна и Ио (еще один чрезвычайно вулканический спутник Юпитера), команда приходит к выводу, что коренная порода Европы будет... механически очень прочныйвплоть до предотвращения образования крупных тектонических структур.
По мнению авторов, на этом океанском дне ничего подобного ожидать не следует. длинные срединно-океанические хребты, глубокие впадины, подводные вулканы или активные гидротермальные источникиНа практике мы бы оказались в мире с огромным океаном, но расположенном на почти неизменной скалистой почве.
Почему дно океана является ключом к обитаемости
На Земле многие гипотезы о происхождении жизни указывают на следующее: гидротермальные струи морского днаТам взаимодействие горячих горных пород и морской воды, обусловленное тектоникой плит и вулканической активностью, приводит к образованию химических соединений, таких как метан, и обеспечивает микроорганизмам обильное количество энергии.
Команда Бёрна перенесла эти знания на Европу, чтобы исследовать, могут ли существовать аналогичные процессы на этом спутнике. Их вывод заключается в том, что Европейское морское дно было бы слишком жёстким. чтобы разрушаться и возобновляться устойчивым образом, что предотвратило бы воспроизведение тех динамических сред, которые мы знаем на дне океанов Земли.
По словам самого Бирна, если бы мы могли отправить роботизированная подводная лодка В океане Европы мы, скорее всего, ничего бы не нашли. недавние трещины, действующие вулканы или столбы горячей воды поднимаясь снизу. С геологической точки зрения все указывает на ландшафт, в котором преобладает спокойствие, без источников химической энергии, питающих глубинные экосистемы Земли.
Эта точка зрения совпадает с результатами других исследований, которые указывают на то, что реакции вода-порода В Европе такие экосистемы ограничивались бы первыми несколькими сотнями метров морского дна, без интенсивного и непрерывного обмена между каменистыми внутренними слоями и океаном. Такой сценарий значительно снижает вероятность формирования и поддержания сложных экосистем.
Тем не менее, исследование не исключает полностью возможности их существования. очень простые микроорганизмы в определенных нишах, но количество доступной энергии, согласно моделям, будет очень ограничено для поддержания больших сообществ.
Влияние (и ограничения) гравитации Юпитера
Одним из мощных внутренних двигателей спутников Юпитера является приливное потеплениетот же самый процесс, который, доведенный до крайности, превращается в Ио На самом вулканически активном теле Солнечной системы. Интенсивная гравитация Юпитера постоянно деформирует этот спутник, генерируя внутреннее тепло и подпитывая его впечатляющую вулканическую активность.
В случае Европы ситуация иная. Ее орбита такова: более стабильный и несколько дальшеТаким образом, приливные силы ослабевают. Модели, представленные в новом исследовании, показывают, что этого потепления оказалось достаточно, чтобы чтобы предотвратить полное замерзание океанаОднако этого недостаточно, чтобы деформировать коренную породу с интенсивностью, необходимой для активации мощной тектоники или продолжительного вулканизма.
Исследователи также отмечают, что первоначальный внутренний нагрев ядра породы Оно в значительной степени рассеялось миллиарды лет назад. Такое снижение температуры объясняет, почему нынешнее дно океана кажется таким стабильным и относительно нединамичным.
Эта комбинация умеренные приливы Охлажденное ядро оставляет Европу в своего рода промежуточной зоне: подо льдом на ней сохраняется жидкий океан, но отсутствует геологический механизм, который на Земле считается основополагающим для поддержания глубинных экосистем.
Изображение контрастирует с другими ледяными мирами, такими как Титан (Сатурн), где некоторые модели по-прежнему предполагают, что его внутреннее строение может быть более активным и иметь совершенно иной химический состав, что заставляет некоторых представителей европейского и американского научного сообщества делать выводы. распределить фокус поиска жизни Среди нескольких кандидатов, и не только в Европе.
Три жизненных требования… и одна большая неизвестность
В астробиологии часто подчеркиваются три основных условия для жизни в том виде, в каком мы ее знаем: Жидкая вода, органические соединения и источник энергии.На бумаге Европа хорошо соответствует первым двум требованиям и, по крайней мере частично, третьему.
С одной стороны, все миссии и наблюдения сходятся во мнении, что на Луне находится мировой океан жидкой водыС другой стороны, на его ледяной поверхности были обнаружены следующие образования: Органические молекулы которые, вполне вероятно, также присутствуют в подземном океане.
Проблема заключается в энергии. Орбита Европы вокруг Юпитера генерирует энергию. приливное потепление Внутри, но модели предполагают, что этот вклад будет слабым на морском дне. То есть энергии будет достаточно, чтобы предотвратить полное замерзание воды, но недостаточно, чтобы стимулировать активная тектоника или устойчивый вулканизм у скалистого подножия.
Этот нюанс радикально меняет интерпретацию пригодности для жизни. Наличие воды и органических веществ необходимо, но без геологического механизма, который перемешивает материалы, обновляет земную кору и способствует непрерывным химическим реакциям, жизнь становится невозможной. вероятность возникновения и поддержания жизни Оно сведено к минимуму.
Авторы статьи настаивают на том, что их результаты относятся к актуальный эстадо из Европы. Они не исключают, что в прошлом недра Луны могли быть гораздо более активными, с более теплым морским дном и гидротермальными источниками, способными поддерживать экосистемы в течение ограниченного времени.
Могла ли Европа быть более пригодной для жизни в прошлом?
Один из самых интригующих моментов исследования — это идея о том, что Европа могла существовать миллиарды лет назад... гораздо более активный и потенциально пригодный для жизни мирНа этом раннем этапе остаточное тепло от ядра и, возможно, более интенсивные приливы могли подпитывать морское дно гидротермальными источниками и интенсивной циркуляцией жидкости.
В таком случае нельзя исключить, что они могут появиться. экосистемы, основанные на химическом составе воды и горных породПодобно тем, что наблюдаются на срединно-океанических хребтах Земли. Однако со временем постепенная потеря внутреннего тепла привела бы к прекращению этой активности, оставив морское дно в состоянии покоя, которое предполагается современными моделями.
Если бы что-то подобное произошло, любая потенциальная европейская биосфера оказалась бы в опасности. ограниченный период времени Развитие и адаптация к уменьшению доступной энергии. Определение того, был ли этот запас достаточным для возникновения жизни и могла ли эта жизнь выжить во все более холодном мире, является одной из главных загадок, на которые попытаются ответить будущие миссии.
Эта временная перспектива также влияет на то, как поиск биомаркеров на ледяной поверхности. Некоторые из наблюдаемых структур, такие как хаотичный рельеф или участки, где лед, по-видимому, был расколот и реорганизован, могут содержать подсказки о возможном прошлом обмене между океаном и верхним слоем льда.
За этой дискуссией внимательно следят в Европе и других исследовательских центрах континента, поскольку она влияет на будущее планирование. Европейские миссии и сотрудничество с НАСА при определении приоритетов научных задач и выборе приборов.
Europa Clipper, JUICE и роль Европы в освоении космоса.
Хотя новые исследования снижают ожидания обнаружения жизни на Европе, научный интерес к этому спутнику не ослабел, а наоборот. Такие миссии, как [название миссии], продолжают развиваться. Европа Клипер (НАСА) и СОК Европейское космическое агентство (ECA) включило этот замерзший мир в свою коллекцию. приоритетные цели.
Космический аппарат Europa Clipper, запущенный НАСА, должен совершить облет спутника, начало которого запланировано на [дата]. 2031Ему предстоит совершить десятки близких пролётов, чтобы получить изображения с высоким разрешением Цель миссии — измерить толщину ледяной корки и детально охарактеризовать подповерхностный слой океана. В её арсенал войдут радар, способный проникать сквозь лед, магнитометры и спектрометры, позволяющие анализировать химический состав поверхности и любых водных выбросов.
Со своей стороны, миссия СОК Космический аппарат Европейского космического агентства (ESA) Jupiter ICy Moons Explorer уже находится на пути к Юпитеру и, как ожидается, прибудет в начале следующего десятилетия. Хотя его основной целью будет спутник Ганимед, зонд также будет изучать Европа и КаллистоПредставляет собой очень ценный обзор ледяных спутников Юпитера.
С европейской точки зрения, эти миссии представляют собой стратегическую возможность для укрепления роли космическая индустрия континента а также ее исследовательские центры, изучающие внешнюю часть Солнечной системы. Испания, благодаря своему участию в ЕКА и своим высокотехнологичным компаниям, также вносит свой вклад в это стремление лучше понять ледяные миры.
Данные, полученные с помощью аппаратов Europa Clipper и JUICE, будут иметь решающее значение для проверки того, насколько точно существующие модели описывают ситуацию. инертное дно океана Или, наоборот, подо льдом еще можно обнаружить немало сюрпризов.
В результате получается изображение луны с Много воды, но мало внутренней энергии.где огромный океан, скрытый подо льдом, скорее всего, представлял бы собой холодную и химически неактивную среду. Европа остается привилегированной природной лабораторией для изучения того, как функционируют ледяные миры и что им действительно необходимо для жизни, хотя каждое новое сообщение данных говорит о том, что, по крайней мере на данный момент, На спутнике Юпитера нет жизни. Или, если такой этап и существовал, то он давно остался в прошлом.
