Европа: существует ли жизнь на луне Юпитера?

Всего через десять лет будут сооружены два космических корабля, исследующих один из самых обитаемых миров в солнечной системе — Луну Юпитера Европу. Информация появилась благодаря недавнему заявлению НАСА о том, что орбитальный корабль «Европа Клипер» получил разрешение на полет в начале 2030-х годов.

Европейское космическое агентство также одобрило разработку Jupiter Ions Moons Explorer (JUICE), который должен достичь системы Юпитера в 2029 году. На заре космической эры предполагалось, что вся жизнь в конечном итоге зависит от солнечной энергии. Замерзшие лунные шары на внешних планетах казались маловероятным местом для жизни. Открытия процветающих экосистем на дне океанов Земли, полагающихся на гидротермальные источники энергии и молекулярное топливо, изменили все это. Теперь мы знаем, что жизнь может процветать в условиях, полностью изолированных от солнца.

Лучшее место для поиска внеземной жизни

Считается, что Европа способна питать простую микробную жизнь в своем жидком внутреннем океане под ледяной поверхностью. Это объясняется тем, что она имеет каждую из трех основных предпосылок для жизни в изобилии: источник биохимически полезных молекул, источник энергии и жидкий растворитель (вода), в котором растворенные вещества могут химически реагировать друг с другом.

Энергия Европы исходит из комбинации ее слегка эллиптической орбиты вокруг Юпитера и ее гравитационного взаимодействия с двумя другими лунами. Эта комбинация сил подвергает Европу приливному изменению силы тяжести на каждой орбите, вызывая ее изгиб и выделение тепла, что препятствует замерзанию воды.

Биохимически полезные молекулы Европы могут исходить от ударов комет, или из глубины скалистого ядра луны. И Europa Clipper, и JUICE будут иметь специальные радарные инструменты для зондирования под поверхностью льда Европы. Это не новая техника — радар использовался с 1970-х годов для поиска подледниковых озер в Антарктиде и, совсем недавно, на Марсе.

Европа может предложить еще более подходящую среду для испытаний, потому что чем холоднее лед, тем прозрачнее он становится для радара. Находясь так далеко от солнца, типичные дневные температуры поверхности в Европе составляют -170 ° C. Цель в Европе состоит в том, чтобы установить глубину, на которой ледяной щит уступает место глобальному океану жидкой воды. Текущие модели предсказывают, что это происходит на глубине 15-25км.

Тем не менее, жидкая вода также может быть найдена гораздо ближе к поверхности, куда было бы легче добраться. Данные, полученные с космического телескопа Хаббл, свидетельствуют о том, что из южного полушария извергаются струи жидкой воды. Выделение этих потоков может функционировать как вулкан, с поднимающейся из океана внизу жидкой водой.

Вода под достаточным давлением пробивается сквозь трещины и пустоты внутри льда, в конечном итоге достигая поверхности, извергается как гейзеры. Во время этого процесса любая жидкая вода, которая не доходит до поверхности, может заполнить пустоты и трещины во льду, образуя нечто, очень похожее на подледниковые озера Марса и Антарктиды.

Миссии должны быть способны найти эти озера, если они существуют. Все это способствует одной из конечных целей миссий, которая заключается в поиске лучшего места для будущего аппарата, который мог бы однажды пробурить лед и достичь загадочного океанского царства под ним.

Движущиеся вблизи поверхности планеты или луны космические корабли могут отслеживать незначительные изменения в гравитационном поле этого объекта. Такие «гравитационные аномалии» вызваны изменениями плотности материала под поверхностью планеты.

Например, более плотная скала в горном массив может привести к тому, что космический корабль испытает измеримый дополнительный гравитационный рывок. Обнаружение гравитационных аномалий на Земле использовалось в течение многих лет для выявления подземных структур, таких как нефтяные месторождения, залежи металлов и знаменитый ударный кратер в мексиканском Чикскулубе, из-за которого вымерли динозавры.

JUICE и Europa Clipper также смогут обнаруживать гравитационные аномалии и потенциально позволять ученым находить интересные особенности на дне океана. Гладкое дно океана с небольшими гравитационными аномалиями на самом деле было бы идеальным для жизни, поскольку предполагало бы больший поток тепла изнутри луны.

Пробираясь сквозь лед

Но чтобы в конечном итоге найти жизнь на Европе, нам нужно однажды оказаться подо льдом, посадив посадочную шлюпку на поверхность. Даже если Europa Clipper и JUICE определят, где лед самый тонкий, это будет непросто.
Европа близка к Юпитеру — это означает, что космическим кораблям нужно много топлива для преодоления огромного гравитационного поля планеты и выхода на орбиту вокруг Луны. Фактически, JUICE станет первым космическим кораблем, который выполнит этот маневр на Ганимеде, одном из других спутников Юпитера.

На Юпитере также есть огромное количество вредного излучения, которое в долгосрочной перспективе может повредить космический корабль. Поэтому Europa Clipper будет оставаться на длинных петлях вокруг Юпитера, многократно выходя из поля излучения.

Отсутствие существенной атмосферы в Европе создает еще одну проблему. Это означает, что мы не можем замедлить посадку с помощью тепловых щитов и парашютов. Все должно быть сделано с помощью двигателей и топлива. Отсутствие атмосферы также обеспечивает слабую защиту от излучения, когда посадочный аппарат находится на поверхности.

Даже если космический корабль выживет после приземления, существует проблема самого льда. Использование механического сверла для преодоления километров холодного и твердого льда маловероятно. Вместо этого, рассматриваются более экзотические способы проникновения, такие как использование лазеров, или тепла от ядерного реактора для таяния сквозь лед.

Другое опасение заключается в том, что Европа в настоящее время является первозданной средой. Это означает, что все сложные задачи должны выполняться без непреднамеренного загрязнения океана загрязняющими веществами космического корабля, или какими-либо наземными микробами, которые могли попасть в поездку.

Но так или иначе, мы туда доберемся. Тогда последним вызовом может быть обеспечение того, чтобы наконец достигший дна океана космический корабль не был съеден чем-то, плавающим в глубине.