Небесная Европа
Вот уже три десятилетия ни один спутник планет Солнечной системы, кроме Луны, не вызывает такого интереса у астрономов, как Европа, один из главных спутников Юпитера. Дело в том, что вся ее поверхность покрыта мощным слоем льда, под которым скрывается океан. Вода! «Источник жизни», как ее принято называть. Возможно, за пределами нашей планеты Европа – единственное место в Солнечной системе, где есть, пусть и самая примитивная, жизнь?
Время экспедиций
В 2023 году с космодрома Куру во французской Гвиане стартовал европейский космический аппарат JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), будущий «исследователь ледяных лун Юпитера». Ему предстоит долгое путешествие по маршруту протяженностью 778 миллионов километров, прежде чем он достигнет окрестности Юпитера в 2031 году и примется изучать его спутники – Европу, Ганимед и Каллисто. Каждый из них покрыт ледяным панцирем, под которым простирается водный океан. Иными словами, каждая из этих лун может оказаться островком жизни в бескрайнем космосе.
Впрочем, это только гипотеза. Пока лишь два автоматических зонда долгое время находились близ Юпитера, став его искусственными спутниками и наблюдая за его лунами со сравнительно близкого расстояния. С 1995 по 2003 год планетную систему Юпитера исследовал зонд «Галилео», а с 2016 года там пребывает другой зонд НАСА – «Юнона» (как ожидается, он продолжит работу до сентября 2025 года).
Еще более пристально вглядятся в эти сравнительно небольшие небесные тела зонд JUICE, а также зонд НАСА «Europa Clipper», который отправится к космическим берегам Европы в октябре этого года. Что найдут эти небесные странники? Какой мы представляем себе Европу сегодня? Что мы знаем о ней?
Безжизненный мир
На первый взгляд, Европа поразительно красива. Закованная в лед, она покрыта филигранной сетью борозд, напоминая полотно старого голландского мастера, по которому распушились тонкие нити трещинок. Красота ее смертельна. На поверхности луны царит невероятный холод – около 150 градусов ниже нуля. Плотной воздушной оболочки у Европы нет. Ее просторы, выжигаемые космическими лучами и стерилизуемые убийственным холодом, непригодны для жизни в любой ее форме.
Однако впечатление обманчиво. В 10–15 километрах от поверхности планеты господствуют совсем иные условия – безопасные для некоторых живых организмов. Ледяная оболочка Европы – это защитный панцирь, под которым скрывается океан глубиной до ста километров. По приближенной оценке ученых, воды там в два раза больше, чем во всех морях и океанах Земли. Это – жидкая, солоноватая вода. Животворящая среда – без нее невозможна жизнь. Гипотетические зоны обитания в космосе – это зоны, где имеется вода в жидком состоянии.
Ученые узнали об этом потайном океане в середине 1990‑х годов, когда Европу исследовал зонд «Галилео». Так подтвердились предположения, появившиеся после того, как в 1979 году близ нее пролетели космические аппараты «Вояджер‑1» и «Вояджер‑2».
При измерении магнитного поля Юпитера аппаратура «Галилео» зафиксировала особые помехи. Они возникают при перемещении огромных масс жидкости, способной проводить электрический ток.
Конечно, этой жидкостью могли бы быть потоки расплавленной магмы, бурлящие в недрах Европы, если бы только она не была покрыта льдом. Тепло, выделяющееся от огненных потоков, давно ведь расплавило бы на Европе весь лед, и у нее, как у соседнего спутника Ио, была бы твердая, каменная поверхность.
Значит, подо льдом и впрямь клокочет, бурлит и перекатывается вода. Ее температура близка к точке замерзания, раз льдины над ней не тают.
Не дать воде замерзнуть
Почему же океан не промерзает? Очевидно, причина в том, что Европа постоянно подвергается воздействию очень мощных приливных сил Юпитера. Она движется вокруг него по сильно вытянутой эллиптической орбите, а потому его сила притяжения в разных точках орбиты меняется.
Когда Европа приближается к Юпитеру, то под действием нарастающей силы притяжения ее ледяной покров с той стороны, что обращена к Юпитеру, слегка вспучивается. Водная толща словно пытается излиться в космическое пространство. В этой части своей орбиты Европа по форме становится похожей на вытянутый мяч для игры в регби. Когда же она удаляется, она выглядит шаровидной, как футбольный мяч. Эти регулярные деформации, испытываемые спутником, разогревают его и не дают воде замерзнуть подо льдом.
Деформации ледяного покрова не проходят бесследно. Во многих местах лед растрескивается и снова намерзает. Поэтому вся видимая поверхность Европы и покрыта бороздами, как татуировками. Этот причудливый узор хорошо виден на фотографиях, сделанных зондом «Галилео». Темный цвет полосок объясняется тем, что сквозь трещины туда просачивается вода и сразу застывает.
Как полагают исследователи, подледный океан на Европе никогда не находится в покое. Менее всего он похож на водоем с застоявшейся «мертвой» водой. Нет, та постоянно пребывает в движении. В этом океане существуют свои устойчивые течения. Они перемешивают воду, не позволяя ей застаиваться.
Компьютерная модель показывает, что воду приводит в движение магнитное поле Юпитера. Его конфигурация такова, что оно может возбуждать электрический ток в соленой воде, и это в конце концов обуславливает непрерывное перемещение водных масс в океане, сообщает журнал «Nature Astronomy».
Расчеты показывают, что в этом океане есть даже более теплые и более холодные течения. Особенно примечательно течение, зарождающееся у экватора и перегоняющее водные массы в западном направлении со скоростью несколько сантиметров в секунду.
Систему Юпитер – Европа можно рассматривать как гигантский индукционный насос, который перекачивает воду в определенном направлении. Силы трения, возникающие при этом, также способствуют разогреву океана, не дают ему замерзнуть. Таким образом, океан Европы, единожды возникнув, сам обогревает себя.
Возможно, многие трещины во льду, с нижней его стороны, образовались из-за того, что потоки воды, постоянно перемещаясь в одном направлении, увлекают за собой ледяную толщу, растягивают ее, и она постепенно растрескивается. Льдины сдвигаются, увлекаемые водой, и разламываются.
Вспомним также, что на Земле именно морские и речные течения переносят питательные вещества, распределяя их по всему водному пространству. Несомненно, то же происходит и на Европе. Потоки воды разносят по океану биологически важные вещества, способствуя распространению жизни, если она там зародилась.
К востоку от Востока
Теоретически там, где имеется вода в жидкой форме, может существовать и жизнь. Это доказывает наш земной опыт.
Впрочем, с подледным океаном дело сложнее. Мы опять же знаем, что для большинства живых организмов нужны или солнечный свет и атмосферный воздух, или хотя бы какие-то газообразные вещества, способствующие их росту и размножению.
Вот потому долго считалось, что в озерах, расположенных под ледяным покровом Антарктиды, нет и не может быть живых организмов. Эти субгляциальные водоемы абсолютно стерильны.