Наряду с Марсом спутник Юпитера Европа давно волнует воображение писателей-фантастов как место, в котором может скрываться жизнь в Солнечной системе, кроме Земли. Научным фактом стало обнаружение подповерхностных океанов с водой под толстой ледяной коркой. А где есть теплая, жидкая вода, а также подходящий химический состав, там может быть и жизнь.
Однако выяснить это наверняка будет нелегко. Одно из сложных и дорогостоящих решений — высадиться на спутник и пробурить лунку во льду, чтобы забрать образцы воды под ним. Но есть и другой вариант. Работа, опубликованная в Nature Astronomy, показала, что над поверхностью океана Европы могут появляться шлейфы, а значит космический аппарат мог бы просто пролететь через них и взять воду. Эти выводы крайне важны для будущих миссий Europa Clipper и JUICE.
Наличие гейзеров на ледяной луне предполагается далеко не в первый раз. Космический телескоп Хаббла видел переходные признаки шлейфов над океанами Европы в 2012 и 2016 годах. Но его находки были спорными — данные, в конце концов, собирались издалека (потому что Хаббл был на орбите Земли). Новые данные поступили из настоящего облета Европы в ходе миссии Galileo в 1997 году и значительно укрепили доказательство наличия шлейфов на луне.
Мы не знаем точно, насколько толстая ледяная корка на Европе и насколько глубок ее подповерхностный океан. Исследование 2011 года показало, что могут быть места, где вода будет относительно близко к поверхности, собираясь в большие озера с колотым льдом, подобно антарктическим структурам на Земле.
Уроки Энцелада
Миссия «Кассини» на Сатурне обнаружила огромные шлейфы воды над небольшой луной Энцеладом. Первые намеки поступили от отклонений магнитного поля и обилия заряженных частиц в определенной области луны. Мы знаем, что плотный газ возникающих молекул и атомов в водяном шлейфе становится заряженным (ионизируется), когда выбиваются электроны. Это делает его электропроводящим и вызывает изменения окружающих магнитных полей.
Затем шлейфы на самом деле были запечатлены на нескольких снимках, они были похожи на тигровые полосы возле южного полюса. Гравитационные измерения в этой области позволяют думать, что их источником стал подповерхностный океан.
«Кассини» пролетела мимо Энцелада двадцать два раза, и это позволило исследовать шлейфы, извергающиеся непосредственно из океана ниже. Помимо обычной воды, ионов и заряженных частиц в шлейфах, «Кассини» нашла натрий — признак солености океана. Также нашла силикаты, что говорит о песчаном дне океана и возможном существовать гидротермальных жерл.
Это важно, потому что химические реакции между песком и водой могут обеспечивать достаточно энергии в воде, чтобы кормить микробную жизнь (как это было у гидротермальных жерл на Земле). Наконец, в 2017 году «Кассини» также нашла водород в шлейфах, который должен быть продуктом распада реакций песка и воды. Это говорит о том, что спутник может поддерживать жизнь.
Вслед за этими волнующими открытиями развернулась охота на шлейфы на Европе. Основываясь на измерениях Хаббла, оценки 2012 года показали, что количество воды, испускаемой шлейфами Европы, может быть в 30 раз больше, чем у Энцелада. Некоторые гейзеры в высоту достигали больше 200 километров. Как и у Энцелада, дно океана Европы вероятнее всего состоит из песка и камня, в отличие от океанов других спутников, таких как Ганимед и Каллисто, у которых дно океана ледяное.
В новом исследовании данные магнитометра от пролета Galileo в 400 километрах над поверхностью Европы были пересмотрены и сопоставлены с современной компьютерной моделью того, как должен вести себя заряженный газ на Европе. Результаты показали, что есть плотный регион заряженных частиц. Вероятнее всего, это шлейф.
Грядущие миссии
Как и в случае с Энцеладом, шлейфы Европы предлагают волнительную перспективу напрямую исследовать материал подповерхностного океана. Этим займутся две будущие миссии. JUICE, миссия Европейского космического агентства, начнется в 2022 году и прибудет на Юпитер в 2030 году. В рамках облета запланированы два подхода к Европе, а затем выход на орбиту Ганимеда в 2032 году.
Europa Clipper, миссия NASA, осуществит 45 облетов Европы. Обе эти миссии смогут исследовать шлейфы так же, как «Кассини» исследовала Энцелад. После этого предлагают отправить посадочные устройства или проникающие заряды на Европу, но предложения не нашли пока финансовой поддержки. Между тем, анализ образцов шлейфов может рассказать много интересного о том, что происходит в океане. Если нам повезет, мы даже сможем обнаружить сигнатуры биологической активности. К сожалению, «Кассини» не был оборудован для поиска таких сигнатур на Энцеладе.
Какой вывод? Теперь в нашей Солнечной системе есть четыре возможных места существования жизни помимо Земли. Во-первых, Марс, на котором были хорошие условия для жизни 3,8 миллиарда лет назад. Мы будем исследовать его при помощи марсохода ExoMars 2020. Он сможет пробурить до двух метров поверхности в поисках биомаркеров. Также в 2020 году на Марс отправится новый марсоход NASA вместе с недавно анонсированным вертолетом.
Но на Европе и Энцеладе также может быть жизнь, и образцы шлейфов помогут выяснить, так ли это. На луне Сатурна Титане мы также обнаружили признаки сложной пребиотической химии, которая однажды породила жизнь на Земле. Это значит, что Титан может быть подходящим местом для будущей или, возможно, текущей жизни.
Помимо планирования миссий на Марс и Европу также важно вернуться в систему Сатурна и поискать жизнь где-нибудь еще. Кто знает, возможно, буквально через пару лет мы найдем признаки чужеродной жизни, каких-нибудь инопланетных микробов.