О миссии Europa Clipper, океанах Европы и возможности существования жизни за пределами Земли
Земля: явные признаки жизни
В 1993 году Карл Саган сообщил, что Земля демонстрирует множество признаков жизни. Тремя годами ранее космический зонд «Галилео» обнаружил в ее атмосфере кислород, зафиксировал необычно высокую концентрацию метана и заметил странные радиосигналы, исходящие с планеты. Жизнь — по крайней мере, в той форме, которая использует воду, солнечный свет и кислород, — казалась наиболее вероятным объяснением.
Разумеется, этот вопрос был поставлен с долей иронии. Мы знаем, что Земля обитаема — ведь мы здесь. Но Саган в действительности спрашивал о другом: как можно определить, населена ли другая планета? Как, просто наблюдая ее из космоса, понять, обусловлены ли странные характеристики этого мира биологическими процессами или это всего лишь следствие химических реакций?
Позже, после того как «Галилео» достиг Юпитера и провел его исследования, ученые переключили внимание на покрытую льдом луну Европа. Уже тогда было известно, что это необычное место. Астрономы заметили, что Европа отражает свет гораздо ярче, чем другие спутники Юпитера. А «Вояджер», пролетая мимо, увидел поверхность, исчерченную хаотичными трещинами и удивительно гладкую, словно нечто недавно ее обновило.
Соседний спутник Ио, ближайший к Юпитеру из четырех крупных лун, оказался покрыт действующими вулканами. Их извержения вызваны мощными приливными силами, создаваемыми гравитацией Юпитера. Ученые предположили, что Европа может испытывать нечто подобное, хотя и в менее экстремальной форме. Возможно, ее ядро разогрето, а под ледяной корой скрывается теплый жидкий океан.
К сожалению, зонд «Галилео» не был оснащен инструментами для прямого обнаружения этого океана. Однако он нашел косвенные доказательства его существования. Измерив гравитационное поле Европы, аппарат смог определить плотность ее слоев. Оказалось, что у луны есть железное ядро, каменная мантия и наружный слой воды — хотя определить, в каком состоянии эта вода, твердом или жидком, не удалось.
Однако магнитное поле Европы дало серьезные основания полагать, что внутри нее действительно находится жидкость. А значит, скорее всего, там есть океан, причем наполненный соленой водой, как земные моря. Более поздние модели предполагают, что на дне этого океана могут существовать вулканические жерла, подобные тем, что найдены в глубинах Атлантического и Тихого океанов. А исследования поверхности показывают, что океан иногда прорывается наружу, выбрасывая гейзеры и поднимая на поверхность соленую воду.
Таким образом, Европа — это активный мир с подледным океаном. Но обитаем ли он? Содержит ли он необходимые компоненты для жизни — или хотя бы для той жизни, которую мы знаем? И если мы отправим туда миссию, как мы сможем это узнать?
Миссия Europa Clipper
После открытий «Галилео» идея отправки отдельного зонда к Европе начала набирать популярность. Изначально предлагался спутник, который мог бы выйти на орбиту вокруг Европы и исследовать ее ледяную оболочку, чтобы заглянуть в океан. Однако с этой идеей возникла серьезная проблема: Юпитер окружен мощными потоками заряженных частиц, и Европа находится в одной из самых сильных зон радиации.
Ни один космический аппарат не сможет выдержать это излучение долгое время, и орбитальная миссия в этом случае стала бы коротким «самоубийственным» полетом. NASA рассматривало возможность создания крупного зонда на ядерной энергии, который мог бы перемещаться между спутниками Юпитера, избегая радиационных поясов. Однако этот план был признан не только безумно дорогим, но и практически нереализуемым.
В конечном итоге NASA остановилось на концепции, известной как Europa Clipper. Это не орбитальный аппарат — вместо этого он будет двигаться по вытянутой эллиптической орбите вокруг Юпитера. Большую часть времени он проведет за пределами радиационных поясов, лишь периодически совершая пролеты над Европой, что будет происходить раз в несколько недель.
Этот подход позволит зонду работать дольше: NASA рассчитывает, что миссия продлится не менее четырех лет и за это время Europa Clipper совершит около 50 близких пролетов над Европой. Аппарат сможет проходить всего в 25 километрах от поверхности, предоставляя детальные снимки. Такой метод также позволит передавать больше данных, поскольку время между пролетами можно использовать для их отправки на Землю.
Однако первые пролеты состоятся не раньше 2030-х годов. В течение следующих шести лет зонд будет двигаться по сложной траектории, совершая гравитационные маневры у Марса и других планет, прежде чем в 2030 году доберется до Юпитера. После этого ему потребуется еще год, чтобы выйти на правильную орбиту. Если все пройдет по плану, первый пролет над Европой состоится в марте 2031 года.
Насколько Европа пригодна для жизни?
Основная цель Europa Clipper — выяснить, является ли Европа пригодной для жизни. Это не значит, что он будет искать саму жизнь, но он поможет понять, существуют ли на Европе необходимые условия для ее появления.
Жизнь, как мы ее знаем, требует нескольких ключевых компонентов: источника энергии, воды и химических элементов, необходимых для биохимических процессов. Европа скрыта под километрами льда, и солнечный свет туда не проникает. Однако тепло может поступать из недр спутника за счет приливных сил Юпитера.
На Земле у подводных вулканов, на глубине, куда не достигает свет, существует множество форм жизни. Если на дне океана Европы есть подобные термальные источники, то они могли бы поддерживать экосистему.
Europa Clipper будет искать доказательства этого, используя радар, способный проникать сквозь лед. Он сможет определить глубину океана и количество воды. Если подтверждятся теории о жидком океане и тепловых источниках, вероятность существования жизни станет еще выше.
Поиск ингредиентов жизни
В 2005 году зонд Cassini обнаружил гейзеры на Энцеладе, спутнике Сатурна, и пролетел сквозь них, зафиксировав воду, углекислый газ и органические молекулы. Возможно, Europa Clipper найдет нечто подобное и на Европе.
Снимки «Галилео» и телескопа «Хаббл» намекают на возможное существование гейзеров на Европе. Если они существуют, то, возможно, выбрасывают воду через трещины в ледяной коре. Однако их существование пока не подтверждено.
Если Europa Clipper удастся пролететь сквозь такой гейзер, он сможет непосредственно проанализировать химический состав воды из океана. Даже если этого не произойдет, зонд будет изучать поверхность Европы на предмет химических следов океана.
Таким образом, миссия Europa Clipper поможет нам ответить на один из главных вопросов науки: может ли на Европе существовать жизнь?
За пределами миссии Clipper
Таким образом, Europa Clipper предназначен для поиска условий, благоприятных для жизни, но не самой жизни. И, как заметил Саган в 1993 году, окончательное доказательство существования жизни найти крайне сложно, даже если космический аппарат пролетает всего в нескольких сотнях километров от цели.
Но что, если все эти исследования окупятся, и ученые решат, что на Европе действительно может быть жизнь? Что будет дальше? Возможно, Clipper проработает дольше, чем рассчитывают инженеры — у зондов NASA есть такая традиция. Однако Clipper будет находиться в гораздо более враждебной среде, чем большинство других аппаратов.
Дополнительное время работы позволило бы провести более детальные наблюдения за спутником, особенно если в ходе миссии будут обнаружены интересные аномалии. Но чтобы найти саму жизнь, потребуется другой зонд, вероятно, посадочный модуль. Одна из задач Clipper — определить места, которые могли бы стать хорошими целями для будущего посадочного модуля, особенно те, где ледяная кора тоньше обычного.
Некоторые ученые предлагают кампанию, подобную той, что развернулась на Марсе в последнее десятилетие: серию посадочных аппаратов, каждый из которых будет более совершенным, чем предыдущий, чтобы шаг за шагом изучать и исследовать этот мир. Однако Европа представляет собой гораздо более сложную цель, чем Марс. Она находится дальше от Земли, а ее наиболее интересные области скрыты под слоями льда. Эти области не только трудно достичь, но и передавать оттуда информацию будет гораздо сложнее.
Одна из идей предполагает развертывание на поверхности радиоактивных зондов. Их естественное тепло позволит им плавиться и проникать сквозь лед, а связь с поверхностью они могли бы поддерживать с помощью радиосигналов или кабелей. Когда зонд достигнет воды, он начнет свою работу, а данные будут передаваться на Землю через орбитальный ретранслятор или посадочный модуль.
Однако все это — вопрос далекого будущего. Clipper потратит около пяти лет на путь к Европе, а работы по созданию следующей миссии, возможно, начнутся не раньше 2030-х годов. Исследование Европы — это задача на десятилетия, и пока оно только начинается.
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь пожалуйста на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos