Выжить в Солнечной системе. Где есть условия для зарождения жизни?

Солнечная система кажется многим очень знакомой, еще со школьной скамьи. Безжизненный суровый Меркурий, расположенный ближе всего к Солнцу, горячая Венера и холодный Марс, где когда-то могла существовать жизнь, а за ними ─ газовые планеты-гиганты Юпитер и Сатурн и далекие Уран и Нептун.

Большой интерес ученых вызывают самые ближайшие к нам планеты — Марс и Венера, которую часто называют «сестрой Земли». Предполагают, что на Венере в течение первых двух миллиардов лет после ее образования мог существовать океан, она могла быть первой планетой в Солнечной системе, где возникла жизнь. Удивительно, но жизнь может существовать там и ныне, считают некоторые ученые. В каком виде? Это могут быть, например, микробы, обитающие в облаках (которые состоят из 75-80% серной кислоты), где для этого есть подходящая температура, а также давление и вода.

Венера по многим параметрам похожа на Землю, но с «адским» климатом: давление 100 атмосфер на поверхности и температура 500 градусов Цельсия, ядовитая углекислотная атмосфера и сильнейший парниковый эффект. Именно из-за этого парникового эффекта многие ученые сравнивают Венеру с Землей будущего. Планета разогрелась настолько сильно, что весь ее океан буквально выкипел. Сегодня Венера — один из самых загадочных объектов в Солнечной системе, изучать который очень трудно.

Что касается Марса, то известно, что когда-то на его поверхности были моря, которые испарились, и озера с пресной водой, которые пересохли. На Марсе шли дожди и текли реки. Со временем из-за солнечного ветра красная планета потеряла большую часть воды и практически утратила атмосферу, что вызвало необратимые изменения климата. Через полмиллиарда лет после своего существования планета лишилась магнитного поля, так как ее железное ядро остыло, и оказалась незащищенной перед потоком заряженных частиц, летящих от Солнца. Так ближайший после Венеры сосед Земли превратился в холодную пустыню под слоем ржавой пыли.

Однако марсианский океан не исчез бесследно. «Под марсианским песком находятся большие запасы водяного льда. Причем на экваторе концентрация этого льда очень небольшая, но чем дальше мы движемся в сторону полюсов, тем больше его становится, и местами в марсианском грунте обнаруживается до 35% (по массе) воды», — говорит сотрудник АКЦ ФИАН, астрофизик Вячеслав Авдеев.

Более четырех миллиардов лет назад из кружащихся остатков пылевого облака сформировались планеты Солнечной системы. Причем на заре своего существования Марс и Земля были очень похожи: они располагали богатым запасом углерода, железа и водой, которая так необходима для зарождения жизни. Но разная удаленность планет от Солнца и разница в размерах сыграла свою роль, и в итоге Земле повезло больше, чем остальным в Солнечной системе.

За Марсом следуют четыре газовых гиганта, жизнь на которых даже сложно себе вообразить, чего не скажешь об их удивительных спутниках. Давайте узнаем о самых интересных, с точки зрения возможного существования жизни, лунах.

Юпитер называют главным хулиганом Солнечной системы. Его мощное гравитационное поле «швыряет», отбрасывает астероиды в сторону других планет. Газовый гигант, чей экваториальный радиус в 11,2 раза превышает радиус Земли, известен как самая большая планета в Солнечной системе. Его масса превышает земную в 318 раз.

У гиганта Юпитера больше 79 лун — практически собственная Солнечная система! Конечно, некоторые из этих небесных тел представляют огромный интерес в плане поиска жизни. Один из таких объектов — спутник Ио, самый вулканически активный в Солнечной системе. На его поверхности находятся сотни одновременно извергающихся вулканов, их выбросы поднимаются на высоту до 300 км — прямо в космос. На Ио непрерывно пылают потоки раскаленной лавы. Геологическая активность считается ярким маркером возможности зарождения жизни, ведь для того, чтобы превратить органические молекулы в целые клетки, необходима динамическая геологическая среда. Наличие жизни на Ио, конечно, находится под большим вопросом. Гораздо оптимистичнее обстоят дела с еще одной луной Юпитера — Европой.

По размерам Европа немного уступает земной Луне (диаметр 3 121,6 км). Спутник был открыт Галилео Галилеем в начале 1610 года. Ученые давно считают, что под толщей снега и льда Европы находится обширный океан с жидкой водой, то же касается и других спутников Юпитера — Ганимеда и Каллисто, также открытых Галилеем.

Глубина ледяного панциря Европы, по оценкам ученых, составляет как минимум несколько десятков километров. Сейчас многие исследователи размышляют о том, как же пробиться вглубь соленого океана Европы. В середине 2020-х годов для исследования Европы в космос должен отправиться американский аппарат Europa Clipper. Предполагают, что внутри Европы должно быть мощное круговое течение. К такому выводу пришли французские ученые, построившие компьютерную модель этого небесного тела.

Примечателен и другой юпитерианский спутник — Ганимед, самая большая луна этого газового гиганта (диаметр 5 268,2 км).

«Согласно современным моделям, океан Ганимеда очень необычен и похож на слоеный пирог: слой льда, под ним слой воды, дальше снова начинается лед (причем это лед с другой структурой, и возникает он при больших давлениях), потом снова слой воды, уже более соленой, за ним слой так называемого горячего льда, потом слой воды и наконец последний слой льда, граничащий, возможно, с силикатной частью спутника», — рассказал Вячеслав Авдеев.

Но это еще не самое интересное: оказывается, в самом первом океане Ганимеда есть такое явление, как снег, идущий вверх!

«Представьте, что мы на подводной лодке плывем в верхнем океане Ганимеда. Так вот, вода там иногда начинает замерзать, однако эти льдинки менее плотные, чем окружающий соленый раствор океана, поэтому они поднимаются наверх.  Находясь на подводном корабле, мы могли бы увидеть, как эти снежинки идут вверх и оседают на верхнем ледяном слое», — поясняет Авдеев.

Кислотный состав воды на спутниках планет Солнечной системы отличается от земного, тем не менее есть вероятность, что микроорганизмы, будучи переселенными туда, смогут выжить.

Перейдем к еще одному газовому гиганту — Сатурну. Несомненно, самым многообещающим его спутником в плане поиска жизни можно назвать Титан, который так часто сравнивают с ранней Землей. Крупнейшая луна Сатурна, Титан — поистине удивительно небесное тело.

Титан, в отличие от остальных лун в Солнечной системе, обладает уникальной плотной атмосферой, состоящей из молекулярного азота (98,4%) и метана (1,6%). Ее толщина — около тысячи километров, а плотность в четыре раз превосходит плотность земной атмосферы. С Землей Титан роднит и круговорот жидкости в природе, причем на Титане циркулирует метан — тот самый газ, который горит в наших газовых плитах. Жидким его делает температура в минус 180 градусов Цельсия. На холодном Титане обнаружены реки и моря из жидкого из метана и этана, а также горы, в основании которых предположительно находится водяной лед. Резервуаров с жидкостью, как на Титане, нет больше ни на одном спутнике в Солнечной системе. Метан может выпадать здесь в виде осадков, наподобие нашего дождя на Земле. Крупные метановые капли падают на поверхность очень медленно, представляя собой, думается, весьма эффектное зрелище.

Пейзажи Титана поразительно похожи на наши, земные. Озера и моря, округлые гладкие камни, обтесанные жидкостью, горы и облака кажутся такими знакомыми, что на минуту даже верится, что где-то там бурлит жизнь. Однако никаких прямых доказательств тому пока нет, хотя условия на Титане вполне благоприятствуют зарождению жизни.

Еще один спутник Сатурна, Энцелад, не менее интересен. На ледяном Энцеладе есть гейзеры, состоящие из воды и органических соединений, и, предположительно, глобальный подледный океан из жидкой и горячей воды, соленый и газированный.

В ходе исследования Энцелада были обнаружены не только гейзеры и выбросы паров воды, но и выбросы льдинок, а также микроскопических песчинок. Для возникновения подобных песчинок необходима высокая температура воды: примерно 90 °C. Ранее, до исследований Энцелада, было совершенно непонятно, откуда у внешнего кольца Сатурна (E-кольцо) столь большое количество воды.

У Энцелада есть атмосфера, хоть и сильно разреженная. Она состоит преимущественно из водяного пара, а также из азота, углекислого газа и метана. Ядро спутника — силикатное. На поверхности ледяной луны Сатурна царит температура около −200 °C. Это ярчайшее тело в Солнечной системе: установлено, что Энцелад, с его относительно молодой и незапыленной ледяной поверхностью, отражает рекордное количество света и сверкает ослепительной белизной. 

В 2018 году в журнале Nature была опубликована статья, сообщавшая, что на Энцеладе обнаружены сложные органические соединения. В этом же году ученые из Вены в своей лаборатории воссоздали условия, аналогичные условиям на этой ледяной луне Сатурна. На примере архей Methanothermococcus okinawensis эксперимент показал, что земные организмы вполне способны выжить на Энцеладе. 

На Энцеладе имеются благоприятные условия для зарождения и существования жизни. Начавшись в 2004 году, исследования ледяной луны Сатурна продолжаются и сегодня. Американские ученые подготовили концепцию миссии под названием Enceladus Orbilander для поиска жизни здесь. Старт программы может начаться в конце 2030-х годов, тогда выйти на орбиту Энцелада корабль сможет к 2050-му году.

Планеты и их загадочные спутники, вероятно, еще не раз удивят нас. Надеемся, что с развитием технологий мы сможем узнать намного больше о наших соседях по Солнечной системе.

Фото в тексте и на главной странице сайта: фотобанк 123RF