Поиск жизни в Солнечной системе



    Как известно марсианские каналы, так будоражившие умы землян на рубеже 19-20 веков, с прилётом к Марсу станции Маринер-4 в 1965 году оказались оптической иллюзией. А с посадкой на её поверхность пары «Викингов» в 1976 году шансы на повторение сюжета «Аэлиты» и вовсе свелись к нулю. Марс всё больше и больше напоминал планету из произведений Кира Булычёва:
    Планета Шелезяка. Полезных ископаемых нет. Воды нет. Растительности нет. Населена роботами.
    Но вместе с тем в 1979 году со снимками спутника Юпитера Европы сделанных Вояджером-2 у человечества вновь появилась слабая надежда на то, что под его ледяной коркой находится океан жидкой воды (а значит возможно и жизнь). Подтвердить наличие подлёдного океана удалось только в 1995 году аппарату «Галилео», а в дальнейшем и на других спутниках Юпитера и Сатурна были обнаружены океаны жидкой воды, о которых пойдёт речь ниже.

    Инфографика


    оригинал находится здесь.

    Церера


    Церера (слева внизу) в сравнении с Землёй и Луной

    По недавно полученным данным зонда Рассвет (Dawn) эта карликовая планета имеет в своём составе около 25% воды. Предполагается что в первые миллионы лет своего существования эта карликовая планета имела жидкую воду на своей поверхности, часть из которой так и осталась лежать там в виде льда. Однако на данный момент Церера не имеет ни достаточного источника радиоактивного распада, ни массивных соседей достаточных для гравитационного разогрева его недр и поверхности (а до Солнца там уже слишком далеко). Поэтому нахождение в её недрах воды в жидкой фазе весьма маловероятно также, как и любых признаков жизни. Однако текущее состояние Цереры не исключает зарождения и существования жизни на её поверхности в первые моменты существования Солнечной системы, когда светимость Солнца не упала в процессе его выхода на главную последовательность. И следы этой гипотетической существовавшей жизни вполне можно поискать.

    Европа




    Инфографика


    Первые подозрения о наличии подповерхностного океана у этого галилеева спутника Юпитера появились ещё в результате снимков, сделанных «Вояджерами» в 1979 году, но окончательную прояснить эти сомнения удалось только зонду «Галилео» спустя долгие 14 лет. На данный момент достоверно известно, что толщина гидросферы Европы достигает 100 км, что даёт оценочный объём океана этого спутника (имеющего массу всего в 0,8% массы Земли) в 2-3 раза больший объёма всех океанов Земли вместе взятых.



    При этом по одной из моделей вся толща гидросферы кроме 10-30 км верхней ледяной коры находится в жидкой фазе, а по другой — большая часть находится в состоянии вязкого льда. Из-за недостаточности энерговыделения модели гравитационного разогрева большинство учёных склоняется к второй версии, однако по гладкой поверхности Европы точно известно, что как минимум определённая доля воды в жидкой фазе под поверхностью этого спутника Юпитера всё же есть.



    На данный момент Европа и остальные галилеевы спутники Юпитера являются довольно слабо изученными, так как непосредственно на исследования системы Юпитера были направлены только два аппарата: «Галилео» и «Юнона» (работающий там в данный момент). Однако из-за того, что «Юнона» и её инструменты направлены большей частью на изучение магнитного поля самого Юпитера, об пригодности для жизни спутников Юпитера известно довольно мало. Ближайшие миссии, которые должны внести большую ясность в наше устройство Европы, Ганимеда и Каллисто должны стать миссии «JUICE» европейского агентства ESA и «Europa Clipper» американского NASA запуск которых предварительно назначен на 2022 год.

    Ганимед




    Также относится к числу 4-х галилеевых спутников и имеет подтверждённую толщину ледяной мантии порядка 800 км. К сожалению, о толщине его океана ничего не известно, хотя само его существование достоверно подтверждено, а о нём также известно, что оно дифференцировано по солёности на 4 слоя разделённые льдами типа I, III, V и VI. К сожалению толщина ледяной коры должна составлять около 100 км, что исключает возможность его исследования в обозримом будущем.

    Каллисто




    Под поверхностью этого спутника Юпитера находится ледяная мантия толщиной порядка 80-120 км, в толще которой располагается глобальный океан с глубиной не менее 10 км. В случае же если в составе этого океана присутствует аммиак или другой антифриз с концентрацией до 5% — толща водяного слоя может достигать все 250-300 км. Поверхность спутника примерно на 25% состоит из льда, который местами достигает концентрации в 80%, однако на основе полученных данных можно судить о том, что океан Каллисто по всей видимости никогда не был связан с поверхностью, что делает его маловероятным местом для зарождения жизни.

    Энцелад


    image

    Практически сразу после прибытия Кассини в систему Сатурна был обнаружен источник вещества самого широкого кольца Е Сатурна — ими оказались гейзеры Энцелада. В процессе пролётов этого спутника Кассини было установлено что вещество выбрасываемое гейзерами имеет в своём составе углекислый и угарный газ, метан, пропан, ацетилен, формальдегид и минеральные соли, а pH составляет 11-12 единиц, что является приемлемым условием для существования многоклеточных форм жизни земного типа.



    Вполне возможно, что в составе выбросов также присутствовали сложные органические вещества, но «выжать» большего из приборов зонда было уже невозможно, так как в момент отправления 15 октября 1997 года его создатели лишь подозревали о наличии у спутников Сатурна подповерхностных океанов. На основе измерений влияния Энцелада на траекторию пролёта Кассини была составлена гравитационная карта спутника по которой стало понятно, что он имеет подповерхностный солёный океан, простирающийся от южного полюса спутника до 50° южной широты. Океан имеет глубину порядка 10 км и располагается под ледяной оболочкой толщиной около 20-25 км, который в области южного полюса подходит к поверхности на глубину в 1-5 км.



    Согласно предварительным расчётам энергии, выделяемой в процессе гравитационного трения, не хватало на существование подповерхностного океана с такими параметрами, а естественный распад радиоактивных материалов в ядре мог произвести не более 1% от необходимого энерговыделения. Однако недавнее исследование показало, что если цельное ядро Энцелада в расчётах заменить на пористое, то выделяемой энергии оказывается вполне достаточно для наблюдаемого нагрева океана. А химический составу выбросов гейзеров также указывал на то что он образовывался при взаимодействии воды имеющий температуру более 90°C со скальными породами.

    От различных подразделений NASA и ESA предлагалось уже целых 12 различных миссий, направленных на исследования Энцелада в качестве основной или вторичной цели, но на данный момент ни одна из них не была принята к реализации. Уже 9 декабря NASA начинает конкурс по очередному этапу программы «Новые рубежи», среди 12-ти рассматриваемых заявок которой две направленны непосредственно на исследования Энцелада. При этом к 2019 году по этой программе должны быть выбраны 4-6 миссии, что даёт высокие шансы на то что хотя бы одна из этих двух заявок выиграет конкурс и полетит в 2025 году на исследования Энцелада. Кроме этого об желании запустить первую частную миссию к Энцеладу высказался Юрий Мильнер.

    Титан




    Кассини и Титан


    По данным недавно закончившего свою миссию зонда Кассини этот спутник Сатурна оказался интересен не только тем что является единственным во всей Солнечной системе объектом, имеющим жидкие моря на поверхности (за исключением Земли конечно), но ещё и тем что по обнаруженному зондом «Кассини» дрейфу его поверхности в 0.36° за год под его поверхностью был обнаружен глобальный океан. Глубина океана составляет целых 250 км, но из-за того, что оно запечатано в 50 км от поверхности, добраться до него с исследовательской миссией в ближайшее время явно не удастся.



    По точным измерениям траектории зонда NASA удалось даже установить то что солёность этого океана близка к показателю Мёртвого моря Земли (в котором, не смотря на зловещее название всё-таки обитают микроорганизмы). Кроме этого под действием гравитационного воздействия Сатурна на Титане происходят приливы высотой до 10 м (это стало вторым подтверждением существования подповерхностного океана, так как иначе приливы должны были бы составлять не более 1 м).

    Спуск зонда Гюйгенс на поверхность Титана

    на 2020-е годы назначен запуск миссии TSSM, которая должна стать идейным продолжением миссии Кассини-Гюйгенс: на этот раз предполагается доставка к Титану воздушного шара предназначенного для исследования атмосферы

    Мимас




    За свой характерный кратер «Гершель» этот спутник Сатурна с момента своего открытия сразу получил прозвище «Звезда смерти». В реальности Мимас имеет 400 км в диаметре, превосходя таким образом первую «Звезду смерти» из Звёздных войн в 3 раза, и являясь немногим больше второй из них. Предполагается что он должен иметь океан на глубине в 24-31 км под его испещрённой кратерами поверхностью, однако на данный момент точных подтверждений его наличия обнаружено не было.

    Тритон




    Этот спутник Нептуна был посещён искусственным объектом всего однажды — когда Вояджер-2 пролетел мимо него на своём пути к дальним окраинам Солнечной системы. По этой причине Тритон слабо изучен: нам доступны подробные снимки лишь одной его стороны. На его поверхности подтверждено наличие азотных гейзеров и предполагается наличие подповерхностного океана из смеси воды и аммиака, но из-за большой отдалённости этого спутника от Солнца наличие известных форм жизни на нём сейчас или ранее практически исключается.

    Плутон




    Эта, недавно разжалованная из «больших», карликовая планета имеет очень разреженную атмосферу (с давлением у поверхности в 600 раз меньшим чем у Марса). Предполагается что у Плутона должно быть достаточно внутреннего тепла для существования под поверхностью океана жидкой воды, при наличии достаточной концентрации антифризов. Однако недавний пролёт «Новых горизонтов» мимо него так и не смог дать однозначный ответ на этот вопрос.



    Текущие новости




    Буквально сегодня были опубликованы данные об обнаружении самой далёкой из обнаруженных чёрных дыр на данный момент: она имеет массу в 800 млн масс Солнца и имеет возраст всего 690 млн лет от Большого взрыва. Это открытие ставит серьёзные вопросы перед космологами, так как это означает что неравномерность плотности Вселенной росла на порядки быстрее чем это предусматривают теории её зарождения.

    Из-за установки жёсткого ограничения стоимости проекта телескопа «Джеймс Уэбб» в 8 млрд $ — его запуск также был перенесён на полгода (на весну 2019-го). Однако работа несмотря ни на что продолжается: так недавно были без замечаний закончены тесты в барокамере и приняты 13 заявок на первые полгода работы этого телескопа.



    Запуск CRS-13 (в котором должны будут переиспользоваться и первая ступень и корабль) перенесён с 4-го декабря на 8-е число, и до конца года года намечен ещё один запуск Falcon 9 с 10-ю спутниками Idiridum NEXT. А первый запуск Falcon Heavy к сожалению «съехал» на январь 2018-го. У Роскосмоса до конца этого года также намечено ещё 2 запуска. Таким образом если всё пройдёт гладко и у нас, и у США, то по итогам года SpaceX отстанет от Роскосмоса на 3 запуска, и всего на 2 если учитывать только успешные запуски.



    Второй запуск ракеты «Электрон» от Rocket Lab также должен произойти 8 декабря (в 4.30 ночи по московскому времени). И как обещают представители самой Rocket Lab — впервые будет транслироваться в прямом эфире.

    Европейское космическое агентство выделяет 63 млн $ на создание новой ракеты-носителя лёгкого класса Вега-Е и ещё 43,7 млн $ на постройку беспилотного многоразового корабля с полезной нагрузкой до 800 кг и временем пребывания в космосе до 2 месяцев.

    Индийская миссия «Чандраян-2» должна быть запущена к Луне уже в марте следующего года.

    Несмотря на предупреждения конгресса о возможных последствиях, первый старт ракеты-носителя SLS всё-таки был перенесён на 2020 год. Задержки в запуске первой модификации SLS также привели к «съезжанию» запуска Europa Clipper с 2022 года вправо, так как модернизированная версия SLS необходимая для этой миссии, также будет готова с задержкой.
    Поделиться публикацией
    Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

    Зачем оно вам?
    Реклама
    Комментарии 21
    • +1
      >>Каллисто
      По данным недавно закончившего свою миссию зонда Кассини, под поверхностью этого спутника Сатурна…
      Хм, а Кассини к Сатурну через Юпитер летел?
      • +1
        Кассини делал гравитационный манёвр возле Юпитера, но был там только пролётом. Данные эти конечно были с зонда «Галлилео».
      • +1

        Каллисто — спутник Юпитера..

        • +2
          Я бы в сторону Урана копал: водяные облака на уровне 300К — что может быть комфортнее? Уж точно не промозглый стерильный солёный океан под толщей льда.
          Атмосфера Урана
          image
          ru.wikipedia.org/wiki/Атмосфера_Урана
          • +2
            При давлении 60-80 атмосфер самое оно, согласен.
            • +4
              На Земле при таком давлении вполне себе есть жизнь, не вижу проблемы.
              Каждые 10 метров воды создают давление в
              1 атмосферу => давление в зоне водяных облаков на Уране эквивалентно давлению в земном океане на глубине 600-1000 метров.
              • +1
                На Европе и Ганимеде кстати ускорение свободного падения примерно в 4 раза меньше, от чего даже под толщей льда вполне сносные условия по давлению. Единственно только что толща льда сильно солнечный свет рассеивает, которого в районе Юпитера и так довольно мало. Но даже если там всё будет плохо — есть ещё Энцелад, который может поддерживать жизнь по типу существущей у наших «черных курильщиков» на дне океана.
              • 0
                Если биология и биофизика нам что и поведала о происхождение жизни, то это тому что жизнь нуждается в источнике свободной энергии и наличии катализаторов из которых существам можно «строить биохимию», уж не знаю как лучше выразиться. Имхо шансы на существования жизни подобных экзотических условиях обычно упираются в эти два ограничения (при том что в обсуждениях их никто не упоминает. А именно: подледные формы жизни серьезно отрезаны от источников свободной энергии, а жизни в высоких толщах атмосфер планет-гигантов и субгигантов будет сильно не хватать катализаторов (которыми в земной жизни выступают тяжелые металлы).

                А на уране еще и света маловато (примерно в 350 раз меньше чем на земле, и это еще до того как его отфильтрует атмосфера)
                • 0
                  Если диаграмма по Урану не врёт (данные весьма неточные, но всё же) то там имеется неплохой такой градиент как по температуре, так и по химическому составу. Насчёт металлов — не думаю, что это так уж необходимо. А без солнечного света прекрасно обходятся, например, бактерии, извлекаемые со дна сверхглубоких скважин.
                  • 0
                    неплохой такой градиент как по температуре
                    — очень плохой, даже на суперротацию атмосферы не хватает.

                    так и по химическому составу.
                    — в равновесии, а значит не считается.

                    Насчёт металлов — не думаю, что это так уж необходимо
                    — я не думаю, что я понимаю в деталях почему именно они нужны, но факт тот что единственный пример известной нам жизни — земная — вся ними напичкана и пожалуй только из них и состоит.

                    А без солнечного света прекрасно обходятся, например, бактерии, извлекаемые со дна сверхглубоких скважин.
                    — они металлами питаются и/или точнее химическими градиентами.
              • +1
                [sarcasm] Давно же доказано что на Каллисто есть жизнь, читаем «Сага о Джандаре» [/sarcasm]
                • +1
                  Название Мимас, настраивает на дружелюбность)
                  • 0
                    Есть ещё один момент, имхо. Спутники же движутся по орбитам вокруг планет, верно? И время от времени попадают в тень их планет-хозяев. Учитывая размеры того же Юпитера или Сатурна, попадают надолго. Вопрос — как в таких условиях может зародиться жизнь или насколько осуществимо будет её там поддерживать, ведь в условиях отсутствия поступления солнечного тепла эти планеты просто промерзают. Мне кажется, что если уж и искать себе второй дом, то это однозначно должна быть планета земного типа, но уж никак не спутник на орбите газового гиганта.
                    • +1
                      Спутники же движутся по орбитам вокруг планет, верно? И время от времени попадают в тень их планет-хозяев.
                      В тени они оказываются всего на несколько часов — земные растения и водоросли с этим прекрасно справляются. Другое дело что из-за гравитационного захвата сутки на этих спутниках длятся от пары дней до недели — то есть ночь будет значительно дольше.
                      Вопрос — как в таких условиях может зародиться жизнь или насколько осуществимо будет её там поддерживать, ведь в условиях отсутствия поступления солнечного тепла эти планеты просто промерзают.
                      Промёрзнуть там ничего не должно, так как основной источник тепла — это гравитационное воздействие, которое воздействует более-менее равномерно.
                      Мне кажется, что если уж и искать себе второй дом, то это однозначно должна быть планета земного типа, но уж никак не спутник на орбите газового гиганта.
                      В качестве нового дома они не рассматриваются — только для поиска жизни и оценок того как часто она должна встречаться в других местах. Для нового дома в данный момент только Марс пригоден: Венера в перспективе станет ещё горячее, с Луны быстро сдует атмосферу, а у Марса уже есть своя атмосфера вмороженная в полярные шапки — остаётся только её разогреть.
                      • +1
                        Как я понял, считается что жизнь там возникла на основе какой-то другой энергии, не солнечной. Например за счет внутреннего тепла спутников. На Земле кстати есть подобные биосферы около «черных курильщиков» глубоко в океане. Так что это вполне возможно. Но мне например непонятен сам механизм разогрева спутников, о чём я написал комментарий ниже.
                      • +1
                        В Инфографике про Европу явная ошибка про радиационный фон излучения на Земле.
                        Средняя доза облучения человека 3 мЗв/год (с учетом радиационного фона и медицины). Здесь же указана мощность дозы в 1.4 мЗв/день.
                        Я понимаю что картинку не исправишь, но обратить внимание захотелось.
                        • 0
                          Исправить мне не сложно, только в оригинале на английском было точно такие числа — в США фон как раз примерно 3 мЗв/год, плюс от медицины у них набирается ещё примерно столько же. В Бразилии насколько знаю фон местами ещё выше.
                          • +1
                            Ну самый высокий природный радиационный фон в Иране, в Рамсаре.
                            А в оригинале все равно получается ошибка, если 1.4 мЗв/день получать, то 511 мЗв за год накопится, это уже весьма приличная доза, при ней уже стохастические эффекты могут проявляться (раки всякие).
                        • 0
                          Чего я совершенно не понимаю, это каким образом гравитация планеты может приводить к разогреву спутника. Приливная деформация приводит к выделению энергии только если спутник вращается относительно планеты. Тогда волна деформации бежит по спутнику и энергия выделяется. Если спутник повернут к планете одной стороной (как Луна к Земле), приливная деформация никуда не перемещается и энергия не выделяется. Иными словами приливная деформация переводит энергию вращения спутника в тепло. Но за миллиарды лет это должно привести к остановке вращения. А значит и к прекращению разогрева. Почему же тогда говорят о гравитационном разогреве спутников Юпитера? Непонятно…
                          • +1
                            Планеты и их спутники — это не идеальные шары и двигаются они тоже не по идеально круглым орбитам, поэтому и происходит гравитационный захват и выделяется энергия. При этом даже если спутник уже затормозил своё вращение, то он всё равно продолжает слегка удаляться и приближаться к планете (за счёт небольшого эксцентриситета орбиты) от чего спутник немного деформируется, плюс также воздействуют и другие спутники (которые тоже не очень маленькие) — вот и выделяется энергия.
                            Но за миллиарды лет это должно привести к остановке вращения. А значит и к прекращению разогрева.
                            Вы зря недооцениваете гравитационную энергию — при больших массах тел в ней энергии оказывается больше даже чем заключено в термоядерных реакциях, и чуть меньше чем в реакциях аннигиляции. Вы только на самые мощные и смертоносные события во Вселенной поглядите: квазары, взрывы сверхновых, слияние нейтронных звёзд и магнетары — всеми ими движет или гравитационная, или кинетическая энергия.

                            Вот скажем Луна уже оказалась в гравитационном захвате, а Земля в это состояние придёт только спустя миллиарды лет. И хоть в этом процессе энергии выделяется намного меньше чем в случае спутников Юпитера и Сатурна, но на работу приливных станций хватает. И кстати для Энцелада рассчитывают именно на эту модель — жидкая вода проходит сквозь узкие каналы в ядре планеты под действием гравитации и разогревается. А потоки горячей воды выходят в океан у южного полюса.
                            • +1
                              Спасибо, про эксцентриситет орбит я действительно забыл. А за счет этого энергии выделяться будет пожалуй даже больше чем за счет вращения. Тогда действительно всё вполне объяснимо.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.