Можно ли обнаружить свидетельства существования жизни вблизи поверхности Европы?

(статья из журнала Спэйс Вьюз, апрель 2000г.)

Could Life Exist Near Europa's Surface? by Bruce Moomaw

Жизнь на Европе может быть найдена неожиданно близко к поверхности, несмотря на различные мнения относительно толщины слоя льда, покрывающего ее. Такой вывод был представлен двумя группами ученых на первой ежегодной конференции по астробиологии, проходившей в начале апреля в исследовательском центре НАСА. Эта новая удивительная идея находит поддержку среди исследователей : жизнь на Европе может существовать очень близко к поверхности, за пределами гипотетического океана подо льдом. Две группы согласны в этом, хотя и расходятся во мнениях относительно толщины ледяного покрова. Ричард Гринберг (Richard Greenberg) из Аризонского Университета убежден, что его толщина не превышает нескольких километров, тогда как Роберт Паппалардо (Robert Pappalardo) из Университета Брауна придерживается иной точки зрения : под верхним слоем твердого льда толщиной 15...30 км , возможно, находится еще более толстый пласт относительно теплого и мягкого льда.

Посадочному модулю, способному пробиться к океану, возможно, и не нужно заходить так далеко в поисках следов жизни. (Имеется ввиду миссия будущего, после запуска орбитальной станции Europa Orbiter). (NASA/JPL).

С одной стороны...

Группа Гринберга получила ряд данных в поддержку своей гипотезы тонкого ледяного покрова. Сеть трещин, борозд и выступов, покрывающая ледяную поверхность, часто образованная чередующимися слоями светлого ("свежего") и темного льда, хорошо видна на изображениях, переданных станцией Галилео, и является, по-видимому, следствием воздействия "приливных" сил (т.е. гравитационного воздействия со стороны Юпитера).
Странное чередование этих трещин навело Гринберга на мысль, что ледяная корка вращается независимо от самого спутника с периодом от 10.000 до 1млн лет. Это вращение, вызванное влиянием гравитационного поля Юпитера, рассматривается Гринбергом как свидетельство существования промежуточного слоя в виде жидкости -- океана.
Еще одно свидетельство в пользу гипотезы тонкого ледяного слоя -- разломы, образованные, по-видимому, смещением поверхностных пластов льда, а также "циклоидальные" трещины -- в виде цепей из похожих дугообразных кривых, тянущиеся на сотни километров.
Эти трещины особенно убедительно свидетельствуют в пользу гипотезы Гринберга. Чтобы они сформировались в таком виде под влиянием гравитационного воздействия Юпитера, слой льда должен прогибаться вверх и вниз метров на 30, в зависимости от изменения этого воздействия. А так как Гринберг убежден, что такое значительное смещение возможно только в случае существования прослойки жидкости под ледяной оболочкой, он считает эти трещины одним из убедительных доказательств существования океана.
Гринберг полагает также, что участки поверхности значительной площади (так называемые "chaotic terrains" -- "районы хаоса"), где ледяной покров выглядит разбитым на множество небольших блоков, затем хаотически перемешанных в воде и вновь замороженных в новых положениях, образовались в результате кратковременного расплавления слоя льда -- или из-за локального разогрева под действием "приливных" сил, или под действием вулканического источника тепла на твердой поверхности спутника.
Гравитационные силы, вызвавшие такие разломы на ледяной оболочке, должны вынести воду, а с ней и возможно существующие жизненные формы ближе к поверхности. Вода прокачивается по разломам вверх-вниз каждые несколько дней, на протяжении десятков тысяч лет, пока из-за вращения ледяной оболочки центр гравитационного воздействия не переместится, и тогда разломы промерзают вновь.
В тот период циркуляции воды на поверхность выносятся различные химические соединения, растворенные в океане (возможно, включая и органические компаунды, сформировавшиеся в результате вулканической активности на дне океана Европы), что может объяснить темную окраску трещин.
Может быть, не менее важно то, что при этом вниз, в океан, переносятся различные биологически активные химические соединения, образовавшиеся в верхних слоях льда под интенсивным воздействием радиационного пояса Юпитера. Это могут быть различные органические соединения (например, формальдегиды или компаунды, принесенные на поверхность кометами), а также образовавшиеся под воздействием радиации оксиды (например, серы), перекись водорода и, собственно, сам свободный кислород. Все это может быть источником питания и энергии для микроорганизмов Европы.
Микроорганизмы, занесенные в разломы водой, могут жить и развиваться десятки тысяч лет. Но когда трещины промерзают, они должны или погибнуть, или перейти в состояние анабиоза. Однако каждая новая трещина вновь наполняется микроорганизмами, а с поверхности в океан поступает достаточное количество органических веществ.

С другой стороны...

Паппалардо, однако, полагает, что между поверхностным слоем твердого, очень холодного льда и океаном лежит достаточно толстый слой более теплого льда, который очень медленно перемешивается. Считается, что этот теплый лед и заполняет разломы, вызванные гравитационными силами. Считается также, что "районы хаоса" -- это не области полного расплавления, а скорее области, где "столбы" относительно прогретого (за счет локального действия гравитационных сил), подвижного льда медленно поднимаются вверх, деформируя и разрушая твердую поверхностную ледяную оболочку.
Такое объяснение поверхностных явлений на Европе, столь отличное от предыдущего, не означает, однако, отрицание возможности найти жизненные формы вблизи поверхности спутника. Паппалардо полагает, что блоки твердого поверхностного льда в "районах хаоса" действительно могли быть погружены в более мягкий материал (жидкость или подтаявший лед) и считает также, что в ледяном покрове Европы существуют локальные области с высокой концентрацией солей.
Когда относительно теплый лед достигает этих областей (температура замерзания вещества в которых значительно ниже, чем обычной воды), они оказываются заполненными жидкостью, которая может или пробиться на поверхность, или стечь вниз (вызывая деформацию и обвал твердого льда на поверхности в образовавшиеся полости), или просто существовать некоторое время в приповерхностном слое перед тем, как замерзнуть вновь.
Подвижные слои льда могут медленно переносить из океана в эти заполненные соленой водой области питательные вещества и замороженные микроорганизмы в состоянии спячки, где они могут вернуться к нормальной жизни на некоторое время (особенно если в рассоле присутствуют органические соединения, занесенные с поверхности).
Вообще, если Европа давным-давно была теплее и действительно существовал обширный океан, где могла развиваться жизнь, то она может существовать и сейчас, даже если океан промерз до дна. Микроорганизмы в состоянии анабиоза могут существовать в толще льда в течение тысяч и даже миллионов лет, возвращаясь к жизни и размножаясь только в тех редких случаях, когда они оказываются в жидкой питательной среде.
Хорошую новость, подтверждающую возможность такого развития событий, принес Джоди Деминг (Jody Deming). Исследования, проведенные ранее, показали, что даже холодный арктический морской лед (при температуре минус 15C) оказался заполненным микроскопическими, соединенными друг с другом порами с жидкостью, где живут не только бактерии, но и даже фотосинтезирующая водоросль диатома.
Короче говоря, нет необходимости создавать посадочный аппарат, который потратит годы, пытаясь пробиться сквозь ледяной покров Европы к океану. Может быть, достаточно углубиться совсем немного, расплавить образец льда и исследовать его.

В поисках жизни на Европе...

Что дальше? Орбитальная станция Europa Orbiter должна достигнуть цели в 2008 г. (согласно текущему графику) и с помощью различных приборов дать окончательный ответ на вопрос о том, что находится под слоем льда : вода , "теплый лед" или твердая поверхность. Однако, полезная нагрузка аппарата серьезно ограничена, и он не может быть оснащен инфракрасным спектрометром или другим инструментом для анализа химического состава льда Европы. Но очевидно, что такой детальный анализ необходимо провести как можно скорее.
По этой причине ведущий астробиолог Джек Фармер (Jack Farmer) считает необходимым добавить к экспедиции небольшой посадочный модуль (если это вообще возможно) с целью поиска органики в поверхностном слое льда. Это оправдано и тем, что НАСА -- по некоторым причинам -- может задержать старт миссии на один-два года.
Подобные исследования, однако, нужно проводить очень осторожно, чтобы не занести на Европу земные микроорганизмы. Сотрудник НАСА Джон Раммел (John Rummel) пообещал собранию, что доклад Национального Исследовательского Совета на эту тему будет представлен через несколько недель.
На конференции стало ясно, что научный интерес к Европе продолжает расти. Может быть, вскоре увидим такой же прогресс и в процессе исследования этого далекого странного мира.

Translated by Alex Yarmolovich, 2000

 

Статья размещена с разрешения редакции журнала SpaceViews

 Оригинальный текст:  http://www.spaceviews.com/2000/04/14b.html

BACK