Жизнь среди газовых гигантов — «наука»
В отыскивании показателей судьбы на лунах Сатурна и юпитера
Космические зонды открыли нам загадочное царство внешней части Нашей системы, где плавают покрытые льдом планеты, окутанные дымкой и которые содержат моря метана. Но какими негостеприимными бы они ни казались, за прошлые пара десятилетий показалось все больше показателей того, что кое-какие из спутников отечественных газовых гигантов смогут располагать средой, подходящей для образования судьбы. И не когда-то в прошлом, как Марс, а прямо на данный момент.
Европа, спутник Юпитера, и луны Сатурна Энцелад и Титан стали целями следующих великих поисков жизни.
НАСА старается сделать более отчетливой картину внешней Нашей системы, в течении продолжительных лет остававшейся неясной, посредством данных, собранных тремя миссиями: космических судов-близнецов Voyager, посланных во второй половине 70-ых годов XX века, миссии Galileo к миссии и юпитеру «Кассини» (Cassini), исследующей совокупность Сатурна с 2004 года. Ученые десятилетиями разбирали поставленные этими аппаратами эти, набрасывая очертания и устанавливая состав более чем ста спутников Сатурна и юпитера, дабы сделать основательное предположение о том, где смогут прятаться биологические процессы.
Мы сбежим на Марс?
Przeglad14.11.2015Ужасный Марс
Haberturk04.10.2015Космическая одиссея 2020: полетим ли мы на Марс и Луну?
BBC15.02.2015В случае если жизнь будет отыскана, то скажет о ней, быть может, Кевин Хэнд (Kevin Hand). Планетолог и астробиолог из Лаборатории реактивного перемещения НАСА в Пасадене (Калифорния), Хэнд входит в команду новой миссии по изучению Европы — аппарата многократного облета Европы (Multiple Flyby Mission). Мысль по созданию аппарата для данной миссии под рабочим заглавием Europa Clipper показалась десять лет назад, и в текущем году взяла, наконец, финансирование из бюджета.
Проект обязан создать спускаемый модуль для запуска в середине 2020-х годов. Хэнд — один из начальников подгруппы по работе над основной целью миссии: проверки пригодности Европы для жизни.
Пролетая мимо совокупности Юпитера, два корабля Voyager сделали потрясающее открытие: на луне Ио имелись активные вулканы. Гравитация огромной планеты и ее больших спутников создавали волны, разогревавшие внутренности луны. Ученые скоро осознали, что эти же самые силы смогут разогреть и внутреннюю часть Европы до температуры, достаточной для поддержания в жидком состоянии глобального океана, предположительно, прячущегося под ровной коркой льда.
В случае если на Европе имеется широкие запасы воды, то для появления микроорганизмов потребуется только мало энергии и органических веществ.
Прибыв развивать эти, собранные Voyager, аппарат Galileo определил, что у Европы имеется железное ядро, окруженное каменной мантией. Мантия служит океаническим дном соленой воды, и его количество вдвое превышает совокупный количество океанов планеты Земля.
Недавно ученые применяли эти Galileo, дабы узнать возможность существования глиноподобных веществ, образованных в следствии геотермических процессов на океанском дне, каковые смогут говорить о присутствии органики (молекул углерода). На Земле на дне океана геотермические клапаны создают энергетическое сотрудничество воды с каменистым дном, что разрешает поддерживать жизнь без прямого поступления солнечной энергии. В работе по поиску судьбы возможность существования на Европе углерода вызывает громадной интерес.
Одной из интересных характерных линия Европы являются линии, пролегающие по ровному льду. Ученые считают, что это заново замерзшие трещины. Волновые силы, благодаря которым океан остается в жидком состоянии, разламывают лед.
Океанская вода устремляется в разломы и мёрзнет в них. повторное замерзание и Таяние являются причиной сохранения поверхности льда довольно ровной. «Мы знаем, что по шкале времени в десятки миллионов лет Европа геологически активна, поскольку на поверхности не видно никаких важных кратеров», — говорит Хэнд. Имеется один большой кратер Пвилл и пара кратеров мельче, но они относительно молодые.
Ледяная поверхность Европы так же ветха, как ветхи осадочные породы на дне океана Почвы — «самого молодого вещества отечественной планеты, либо второго по окончании активных вулканов», говорит Хэнд.
Так что если вы ученый, разыскивающий внешнюю среду, похожую на Землю, единственную известную нам планету, где бурлит жизнь, то Европа думается все более и более увлекательной по мере того, как мы изучаем ее. Увеличим искушение: в случае если космический корабль сможет пролететь над ледяной поверхностью и найдёт трещину, то особый аппарат сможет опуститься и конкретно забрать пробу из океана. «Говоря несложнее, Европа — это то место, где сейчас направляться искать жизнь, жизнь, к которой мы в один раз сможем прикоснуться и проверить, вправду ли второй источник судьбы находится у нас на заднем дворе», — сообщил Хэнд.
Не каждый согласен с тем, что Европа — цель номер один. Быть может, легче будет отыскать жизнь по соседству. Из-за чего бы вместо того, дабы отправлять космический аппарат выполнять посадку на ледяную поверхность и бурить ее для показателей жизнь, не отправить аппарат к соседней луне и забрать пробы вещества, которое она выбрасывает в космос?
Такова обстановка с Энцеладом, одной из десятков лун Сатурна.
Данный мелкий мир, по размеру чуть ли не меньше Вайоминга, фактически не был известен, пока Кассини не прибыл к Сатурну. Приблизительно год спустя Кассини понял, что Энцелад выбрасывает струи ледяных частиц. Команда Кассини была так вдохновлена этим открытием, что поменяла траекторию полета аппарата для более нередкого визита данной луны.
© ESAМежпланетная станция «Кассини-Гюйгенс» (Cassini Guygens)
Эти струи извергаются с меньшей скоростью, чем при ветхих хороших извержений вулкана, но в космическом вакууме они отходят от Энцелада достаточно на большом растоянии, дабы Кассини имел возможность пролететь через них. На протяжении облетов за прошлое десятилетие Кассини нашёл множество возможных показателей судьбы на космическом теле внизу. Струи складываются из воды в газообразном, жидком и жёстком состоянии.
Эти частицы смогут нести организмы из еще одного океана планетарного масштаба, по типу того, что на Европе. Ученые сравнительно не так давно заключили о его существовании. Кассини кроме этого нашёл частицы окиси кремния, что может сказать о геотермических процессах на дне океана, в следствии которых это вещество попадает в воду.
Но дабы сделать следующий ход в открытии, Кассини не годится. Этому космическому аппарату 20 лет, и он снабжен инструментами 20-летней давности. Не было человека, кто знал, что Кассини отыщет луну, на которой вероятна жизнь.
А если бы астрологи и знали об Энцеладе, то на протяжении строительства аппарата не было разработок, каковые имели возможность бы совершенно верно установить, имеется ли жизнь на данной луне.
Исходя из этого планетолог Джонатан Люнайн (Jonathan Lunine) предлагает НАСА послать экспедицию называющиеся «Поиск судьбы на Энцеладе» (Enceladus Life Finder, ELF). Доктор наук Корнелльского университета, создатель двух книжек по планетам и астробиологии, пригодным для жизни, спланировал аппарат для поиска судьбы вместе с Крисом Маккем (Chris McKay).
Ведущий астробиолог и ученый NASA в Исследовательском центре Эймс в Калифорнии, Маккей солидную часть собственной карьеры посвятил Кассини. Люнайн представил аппарат по поиску судьбы на Энцеладе как более усовершенствованный вариант Кассини, «оснащенный весов-спектрометрами более большого разрешения, чувствительности и дальности». Эти устройства смогут измерить состав и сделать заключение о том, вероятна ли жизнь в океане на Энцеладе.
Но инструменты разрешат не только внимательно посмотреть на внешнюю среду луны. Они будут искать модели и процессы, растолковать каковые может лишь биология. ELF может отыскать жизнь.
И самое ответственное — он может сделать это всего за десять погружений в выбрасываемые Энцеладом струи.
Люнайн и Маккей внесли предложение ELF для последнего раунда исследовательских миссий НАСА. Агентство выбирает эти довольно недорогие экспедиции по изучению нашей системы, ценой 450 миллионов долларов любая, раз в два-три года.
Такие проекты, как Mars Pathfinder, аппарат телескоп «и» космический Кеплер «Мессенджер», посланный на орбиту Меркурия, были довольно низкобюджетными если сравнивать с такими известными проектами, как Кассини и «Проект многоразового облета Европы», стоившие два-три миллиарда долларов. ELF был одним из трех астробиологических проектов по Энцеладу.
Калифорнийский Лаборатория и технологический институт реактивного перемещения внесли предложение «Путешествие к Энцеладу и Титану» (Journey to Enceladus and Titan, JЕT). Многочисленная группа исследователей из НАСА, Университета штата Аризона, Ball Aerospace и Японского космического агентства внесли проект «Изучение судьбы на Энцеладе» (Life Investigation for Enceladus, LIFE), призванный принести пример из струи, выкинутой луной, посредством аэрогеля, подобно тому, как «Стардаст» принес образцы с кометы в 2006 году.
Но NASA, отбирая пятерку финалистов в сентябре, отказалась от всех проектов по внешней части Нашей системы в пользу двух миссий по изучению Венеры и трех — по изучению астероидов и объектов в околоземном пространстве. «Это было мало преждевременно», — говорит Люнайн о ELF. Мысль понравилась, но НАСА необходимо лучшее техническое оснащение для производства рассчетных инструментов для того чтобы аппарата.
Вот из-за чего миссия к Европе стала хорошими новостями и для фанатов Энцелада. Аппарат по совершению многоразовых облетов будет нести тот же весов-спектометр, что Люнайн желал поместить на ELF, и похожее оборудование для изучения частицы пыли. В то время, когда аппарат несет множество инструментов, НАСА проявляет гибкость довольно технической готовности.
Кроме того в случае если один прибор откажет, остальные разрешат собрать огромное количество сведений. Конструирование устройств снимет множество вопросов довольно технической готовности проекта ELF.
© NASA, Спутник Юпитера Европа
Еще один принципиальный момент, в котором экспедиция на Европу сможет дать зеленый свет и для ELF, относится к ракетному двигателю. Дабы не выйти за рамки бюджета, аппарат ELF фактически точно обязан будет применять солнечную энергию. Более большие экспедиции применяют аппараты на радиоизотопном термоэлектрическом генераторе, для которого нужен обработанный плутоний, дорогой материал, что нужно произвести незадолго перед применением.
Однако, НАСА все еще колеблется относительно использования солнечной энергии для миссий к Сатурну, говорит Люнайн. По окончании того, как Juno, космический аппарат, что обязан прилететь в совокупность Юпитера позднее в этом год,. и космический аппарат, готовящийся к полету к Европе, выполнят собственные миссии на солнечной энергии, НАСА преодолеют «ментальный барьер» и утвердят ELF, считает Люнайн. «направляться проверить в деле эту разработку, ответственную для экспедиций к Сатурну, — говорит он. — Около Сатурна множество миров, каковые мы желали бы изучить, и для этого нужно применять солнечную энергию». Люнайн и его команда сохраняют надежду, что, в то время, когда они в следующий раз предложат собственный проект, это будет «несложнее несложного».
Имеется и третья луна, которую желали бы изучить ученые, и где полно странностей. «Я покажу бесшабашность и сообщу, что я поклонник Титана», — говорит Дэвид Гринспун (David Grinspoon), научный сотрудник Университета планетологии (Planetary Science Institute), ставший первым главой отдела астробиологии в Библиотеке Конгресса в 2013 году. На данной луне Сатурна имеется характерные для пригодных для жизни миров черты, о которых его два ледяных соперника смогут лишь грезить.
Это единственная знакомая нам луна в нашей системе, располагающая достаточной воздухом, богатой сложными органическими молекулами. Кроме воды под поверхностью, как на Европе и Энцеладе, у Титана имеется жидкость и на его поверхности. В 2014 году Кассини отправил фотографии, продемонстрировавшие, как солнечный свет отражается от огромных озер недалеко от полюсов Титана.
Он кроме этого в 2005 году послал посадочный модуль «Хайдженс» (Huygens).
Ученые сохраняли надежду, что он сядет в открытом океане, но вместо этого отечественный первый взор на туман на Титане продемонстрировал поверхность, появлявшуюся сухой, мягкой, пылеподобной субстаницей. На данной луне бывают осадки, бури и времена года. Ответственное примечание: похоже, озера на поверхности складываются из метана, талантливого оставаться жидким в обычной для Титана температуре порядка −300 градусов по Фаренгейту (около −184 градусов по шкале Цельсия). «Так что посещение морей Титана — это азартная игра, скажем так», — говорит Люнайн.
Гринспун отвечает на это астробиологическим вариантом фразы «никто не идеален». «В случае если поразмыслить о том, что необходимо жизни, другими словами, циклическое химические реакции и поведение энергии, то на Титане это имеется, — говорит он. — Мы сосредоточены на поиске судьбы в воде, по причине того, что сами складываемся из воды, но мы не знаем, на что еще способна Вселенная». Пара лет назад компания Proxemy Research из Мэриленда внесла предложение НАСА проект по изучению морей Титана (Titan Mare Explorer, TiME), предусматривавший высадку маленькой лодки с антенной в метановом море. В 2012 году, в то время, когда НАСА в прошедший раз выбирало исследовательские миссии, проект дошел до финала с еще двумя предложениями, но в итоге был выбран «Инсайт» (InSight) — посадочный модуль на Марсе.
«Имеется три места, где направляться искать жизнь, и мы должны отправиться ко всем троим, — говорит Люнайн. — Но в каждом случае требуется собственная стратегия. Сейчас мы значительно больше знаем о возможной пригодности Энцелада для жизни, чем об океанах на Титане либо кроме того Европе». Астробиологи согласны с ним в первой части — нужно посетить все три.
Но по поводу второго момента, с чего начать, имеется разногласия. «В случае если мы бы имели возможность в один момент отправиться и в том направлении, и в том направлении (на Европу и на Энцелад), я был бы рад, по причине того, что состав на Энцеладе завораживает», — говорит Хэнд. Но он не уверенный в том, что эта луна более пригодна для жизни. «У нас нет уравнения для жизни, но имеется предположения.
Необходимы жидкая вода, нужные для жизни элементы (органические молекулы), источник энергии (наподобие той, что Почва приобретает от солнечной радиации), каталитическая поверхность (где все это может взаимодействовать) и время». И последнего элемента Энцеладу не достаточно, говорит Хэнд: «Мы не уверены по поводу того, как продолжительно и из-за чего существует подземный океан на Энцеладе». По одной теории, океан существует столько, сколько существует совокупность Сатурна.
Но, как отметил Хэнд, Энцелад так мелок, что океан имел возможность появиться от недавнего столкновения с метеоритом. Европа, иначе, через чур громадна, для получения всей воды так, так что ее океан точно существует достаточно продолжительно, дабы в нем имела возможность зародиться жизнь.
Маккей не осознаёт данный довод. «У многих людей имеется предрассудок — они уверены в том, что жизнь зародилась на Земле, и на это потребовались миллиарды лет, но у нас нет научной информации в поддержку этих догадок», — говорит он. Все, что нам известно, это то, что на Энцеладе совершенно верно имеется органика и вода. по поводу Европы таких наблюдений не было.
© JHUAPL / SWRI / NASA Европа над Юпитером, фотография сделана камерой LORRI космической станции «Новые горизонты»
Имеется еще одна большая проблему, которую направляться решить на Европе. Магнитная сфера Юпитера, и без того большая благодаря огромному размеру планеты, улучшается дополнительно электрическими токами, создаваемыми железным водородом во внешней части ядра, к тому же, магнитную сферу усиливает и вулканическая активность на Ио. В следствии образуется радиация, воображающая собой громадную трудность для любого космического аппарата в данной совокупности.
Проектировщики аппарата создают предохранительную оболочку для него, но на протяжении миссии на Европе устройствам нужно будет выглядывать за пределы защиты. Исходя из этого аппарат будет выполнять облеты, а не займет позицию на орбите Европы. Его траектория предусматривает громадные обороты числом 45, дабы не оставаться на долгое время «в тёплой территории». «Это все равно, как в случае если забегать в горящий дом, хватать ценности и удирать, мало пережидать и повторять опять», — растолковывает Маккей.
Такая стратегия не годится для экспедиции со спускаемым модулем. Маккей говорит о геофизической миссии, которая сможет составить карту поверхности и проверить наличие показателей пригодности для жизни, но не саму жизнь.
Вы в полной мере имеете возможность задать вопрос, не стёрла с лица земли ли такая замечательная радиация любую вероятную судьбу? Хэнд говорит, что радиация «может стать нужной составлющей для появления экосистемы». Жизнь в океане будет защищена от прямого действия толщей льда.
Практически облучение льда формирует такие вещи, как перекись водорода и молекулярный кислород. «Это составляющие совокупности для микробов.
Открыто говоря, экосистемы сложных организмов обожают жевать их», — говорит Хэнд. Сейчас вопрос только в том, проживет ли робот NASA достаточно продолжительно под твёрдым излучением, дабы засечь жизнь, процветающую благодаря ему.
Обнаружение микроскопических живых существ подо льдом на Европе либо Энцеладе станет огромным прорывом для людских знаний. «Мы ищем новый пример биохимии, что окажет помощь нам лучше осознать отечественную, — растолковывает Маккей. — Представьте себе, что на данный момент у нас имеется лишь яблоко. Поразмыслите, как лучше мы имели возможность бы осознать яблоко, взяв апельсин для сравнения».
Нынешняя эра открытия экзопланет додаёт остроты поиску микроскопических форм судьбы в отечественной солнечной совокупности, говорит Сет Шостак (Seth Shostak), директор университета SETI по розыску сигналов второй разумной жизни. «Двадцать лет назад мы вычисляли планеты уникальностью. Сейчас мы знаем, что 70%-80% звезд имеют планеты. В случае если Европа окажется планетой, талантливой поддерживать жизнь при наличия нужных химических ингредиентов и некоего времени, лишь представьте себе, что может твориться в других местах», — говорит он.
Ученые, требующие совершить изучения лун во внешней Нашей системы, должны быть вдохновлены заявлением Дэвида Шурра (David Schurr) из отдела планетологии НАСА в январе 2016 года: Энцелад и Титан входят в сферу заинтересованностей миссии New Frontiers, средней по размеру экспедиции, похожей на Juno и New Horizons, исследующему Плутон. На ближайшие десятилетия астробиология станет приоритетом НАСА. В случае если миссии агентства отыщут то, на что рассчитывают ученые, то новое поколение землян будет первым, кто вырастет с полным знанием о чужих, живущих по соседству.
