Поиск жизни в Солнечной системе

Что такое жизнь? Есть сотни описаний понятия жизни, суть — наличие обмена веществ, рост, размножение, адаптация и прочее. На Земле она есть практически во всех местах, начиная от радиоактивных штолен, заканчивая глубоководными вулканами. Основу жизни у нас составляют белки и нуклеиновые кислоты (упрощенно), поэтому в своих поисках мы будем искать похожие условия и известные нам признаки наличия жизни.

Солнечная Система

Если рассматривать ближайшие планеты к Солнцу, Меркурий и Венеру, то вряд-ли там будет существовать белковая жизнь. Пока мы рассматриваем только её т.к. других форм не знаем. Меркурий нагретый более чем на 500 градусов и лишенный атмосферы отпадает сразу. Венера, после того как ее исследовали наши советские зонды тоже предстала нам в виде небольшого ада. Чудовищный парниковый эффект, давление атмосферы в 90 раз выше нашего, температура больше, чем на Меркурии (550-590С) и пары серной кислоты в атмосфере из углекислого газа.

Марс

Об обитаемости Марса не писал только ленивый. Но данные десятка миссий говорят о том, что это сухая, безжизненная пустыня и населена роботами (пара марсоходов). Около 3.5 млрд. лет назад у Марса были океаны жидкой воды и атмосфера. Но планета меньше нашей, ядро остыло, генерация магнитного поля прекратилась, и атмосфера сдулась солнечным ветром. Вода без защиты атмосферы испарилась, оставив после себя отложения гипса и залежи льда в глубине почвы. А нам остается любоваться только каналами, которые образовались под влиянием воды, да колупать дно древнего озера очередным марсоходом.

Метан на Марсе

Но есть и хорошие новости. На Марсе обнаружили следы метана. Данные сразу нескольких зондов говорят о периодическом присутствии этого газа. Метан очень быстро разлагается, значит должен быть источник, который постоянно пополняет атмосферу. На Земле почти весь метан биогенного происхождения. А на Марсе…неизвестно. Возможно какие-то залежи под поверхностью, хотя вулканизма и тектоники на планете нет уже давно, а на Земле это основной небиогенный поставщик этого газа. За эту соломинку хватаются оптимисты, но одного признака мало, нужны железные доказательства наличия жизни. Например, марсианский метеорит, найденный в Антарктиде — возможно, но многие ставят под сомнение, что найденные в нем «бактерии» действительно бактерии, слишком уж маленькие. Результаты экспериментов посадочных модулей Викинга? Вряд-ли, большинство склоняется к небиогенному трактованию полученных результатов из-за их сомнительности.

Поэтому поиск жизни на Марсе — это скорее не поиск ее в настоящем времени, что крайне маловероятно, а поиск следов в прошлом. Более 3 млрд. лет назад на Марсе все условия были подходящие, так что была ненулевая вероятность зародиться этой жизни. И если мы найдем свидетельство ее зарождения, это уже будет триумф. Тем более на Земле она уже возникла спустя 400-800 млн. лет после образования самой планеты! А возможно и раньше, следов почти не сохранилось. Фактически, как только закончилась поздняя тяжелая бомбардировка и все мимо пролетающие космические тела перепахали поверхность Земли, превратив ее в раскаленный филиал ада, появилась первая примитивная жизнь. Далее тройка (а, в реальности двойка) лидеров на которых мы возможно сможем найти хотя-бы примитивную жизнь.

Спутник Европа

Этот небольшой ледяной мир, чуть меньше нашей Луны — первый кандидат на поиски внеземной жизни в Солнечной системе. Условия, которые есть на этом спутнике легко заткнут за пояс Марс. Но начнем сначала с минусов. Европа находится в радиационном поясе Юпитера, а он очень большой, и радиация на поверхности спутника огромна. Солнечного света на Европе всего несколько процентов от того, что получаем мы. Собственно, перейдем к плюсам. Спутник покрыт слоем льда, под которым плещется соленый океан. Лед по разным оценкам имеет толщину от 4 до 100 км в зависимости от места, а глубина океана может достигать 100 и более километров. Поэтому жидкой воды на Европе больше, чем у нас. Зонд Галилео много лет изучал систему Юпитера и наличие подледного океана фактически доказано. Тем более снимки Хаббла показывают признаки выбросов водяного пара.

Что можно сказать о возможной жизни в океане Европы? Гравитация Юпитера разогрела недра Европы, поэтому более близкий спутник Ио, так вообще весь покрыт лавой и на его поверхности постоянно извергаются вулканы (десятками!). Посмотреть наглядно глобус Ио и почитать про вулканы можно на интерактивной карте тут. Вода на Европе соленая, жидкая, теплая. Энергии полно. Кандидат на поиски жизни идеальный. Тем более бактериям солнечный свет и не нужен, они вполне могут обходиться энергией химических процессов, например, окисления железа или серы.

Исследование Европы

На данный момент запланированы 2 миссии по исследованию спутника. Это миссии НАСА и EKA. НАСА отправит орбитер с радиолокатором и возможно посадочный модуль. А ЕКА (Европейское космическое агенство) исследуют Европу с пролетной траектории когда будут лететь к Ганимеду. Кстати про Ганимед, там вроде тоже есть намеки на подледный океан, но менее явные. Зато там меньше радиация и исследовательские зонды не будут дохнуть как мухи. Цель будущих миссий скорее разведывательная. Погрузиться в океан Европы задача почти непосильная. Лед к озеру Восток в Антарктиде, глубиной 4 км бурили еще со времен Союза, а закончили только недавно. А нам это нужно будет сделать с помощью автономного зонда за 780 млн. км от Земли. При этом не занеся наших бактерий в этот океан. А потом еще провести исследования воды и поиск простейшей жизни. Архисложная задача. Более реалистичный сценарий — погрузиться в трещину на поверхности или пролететь сквозь выброс пара. В любом случае сперва нужны радарные карты, куча исследований и пара-тройка разведывательных миссий. Такую задачу с наскока не решить.

Спутник Энцелад

Не менее интересный, в плане поиска жизни, спутник Сатурна — Энцелад. Он очень маленький, всего ~500 км в диаметре, океан жидкой воды у него небольшой. Недра спутника также, как и у Европы разогреты приливным взаимодействием с планетой. Но Энцелад выгодно (для наших исследований) отличается от Европы тем, что струи воды бьют с поверхности фонтанами и даже успели сформировать разреженное кольцо Сатурна Е.

Зонд Кассини даже смог пролететь сквозь такой водяной выброс, но к сожалению, у него не было никаких специализированных приборов для изучения этой воды. Так что будущие миссии смогут получить образцы значительно легче, чем на Европе.

Спутник Титан

Спутник Сатурна Титан чрезвычайно интересен тем, что на его поверхности есть полный гидрологический цикл, как на Земле, только вместо воды на Титане метан и этан. Спутник Титан больше по размерам чем планета Меркурий, но меньше по массе почти в 2 раза. У него атмосфера толщиной ~400 км, состоящая из азота и углеводородов, которую защищает от солнечного ветра магнитное поле Сатурна. На поверхности Титана температура -180 С, но есть сотни озер и множество морей и рек.

На спутник в 2005 году зонд Кассини доставил спускаемый аппарат Гюйгенс. Он нам передал снимки поверхности и данные о составе и атмосфере. Титан примечателен тем, что это целая лаборатория по изучению возможной жизни не на основе растворителя воды и белков. В качестве растворителя может подойти ацетилен, а источника энергии водород. А полупроницаемые мембраны будут на основе акрилонитрила в жидкой неполярной метан-этановой смеси на его поверхности. Множество фотохимических реакций в атмосфере поставляют сложные углеводороды (толины) прямо на поверхность.

Исследования Титана

Приоритет в исследованиях Титана ниже, чем спутников Юпитера. Тем более только недавно там закончил свою миссию Кассини. В планах отправить орбитер, и возможно подводную лодку (!) в тамошние моря и/или воздушный шар в атмосферу. На Титане есть где развернуться и что исследовать, гигантская атмосфера пригодная для полетов коптеров и воздушных шаров, бездонные моря и реки, огромные участки поверхности с дюнами и горами. Но данная миссия будет флагманской и явно не уложится даже в 4 млрд $, что автоматом отодвигает ее на после 2030гг. К тому-же у НАСА проблемы с плутонием и РИТЕГи фактически нечем заправлять. Из-за чего текущая миссия у Юпитера, Юнона полетела с солнечными панелями и без ядерной батарейки. Что делает ее менее долговечной (панели деградируют от радиации) и ограниченной по оборудованию.

Экзопланеты

После запуска космического телескопа Кеплер начался буквально бум на экзопланеты. Если раньше мы их знали около трех сотен штук, то сегодня более 4000 подтвержденных экзопланет и еще тысячи кандидатов. Даже несмотря на поломку Кеплера (недавно приступил к последнему сеансу наблюдений) у нас есть свежезапущенный телескоп TESS и на подходе PLATO и Cheops. Что дает шансы на обнаружение около 100 000 других миров в ближайшие годы. Конечно не все экзопланеты потенциально обитаемы, большинство это горячие и массивные планеты по типу нашего Юпитера — их легче всего обнаружить. Но попадаются и землеподобные планеты в зоне обитаемости своей звезды. Зона обитаемости широкое понятие, но в данном случае оно означает то, что планета находится на таком расстоянии от своей звезды, что на ее поверхности может существовать жидкая вода.

После того, как десятки телескопов найдут множество экзопланет, настанет время монстров. На арену (я надеюсь) выйдут гиганты — космический телескоп Джеймс Уэбб (6,5 метров) и 40 и 30 метровые наземные E-ELT и Магелланов телескоп. С их помощью можно будет попытаться исследовать атмосферы далеких миров, чтобы уловить слабые сигналы знакомых нам маркеров жизни, кислорода, озона, а еще лучше метана. Но это тема для отдельного рассказа.