Если бы у нас был такой же миропорядок, как в окрестностях всех других звезд, то Земля находилась бы где-то в районе нынешнего Сатурна. А там царит адский холод и нет никаких условий для разумной жизни.
Там, где живут инопланетяне: Солнечная система
Марс. Диаметр Марса 6792 км (0,53 диаметра Земли), гравитация – 0,37 земной, атмосферное давление в 80–160 раз меньше земного. Сутки почти равны земным, а вот 1 оборот вокруг Солнца длится 687 земных дней.
Марс находится на границе так называемой "зоны жизни" (она же обитаемая зона). Это значит, что планета может получать от Солнца ровно столько тепла, сколько необходимо для существования океанов из жидкой воды на экваторе. Однако из-за крайне разряженной атмосферы моря и реки на Марсе существовать не могут: вода частично замерзает, а частично испаряется из-за низкого давления. Основная часть воды сконцентрирована под поверхностью в районах полюсов. Тем не менее видимые из космоса полярные шапки состоят по большей части не из водяного льда, а из замерзшего углекислого газа, температура замерзания которого значительно ниже температуры замерзания воды.
Таким образом, сейчас Марс представляет собой крайне неблагоприятную для жизни планету: на экваторе достаточно тепло, но отсутствует вода, а на полюсах большие запасы воды, но весьма холодно – в зимний период там замерзает даже углекислый газ (человечеству неизвестно о бактериях, которые могут расти и развиваться при температурах ниже –82 °С, тогда как в зимний период времени марсианские полюса промерзают до –153 °С).
Помимо этого на красной планете отсутствует магнитное поле, что сводит на нет проявления всякой жизнедеятельности. То есть при солнечной вспышке, направленной на Марс, на планету обрушиваются смертельные дозы радиации, задержать которые атмосфера планеты просто не в состоянии.
Так почему же в рейтинге внеземной жизни Марс занимает первое место? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно посмотреть, как Марс выглядел три миллиарда лет назад.
Конечно, марсианская природа кардинальным образом отличалось от земной: растения были гораздо крупнее – сорняки-гиганты в человеческий рост, стометровые березки и километровые секвойи – если представить на Марсе наши растения. Что точно некогда объединяло две планеты – это моря, реки и атмосфера. Доказательством служат многочисленные снимки высохших морей и русел рек. А значит, когда-то на Марсе присутствовали все необходимые условия для зарождения жизни. Ученые убеждены, что именно Марс, а не Земля, был первой обитаемой планетой в Солнечной системе.
Что же произошло? Почему Марс превратился в безжизненную пустыню?
Все дело в отсутствии магнитного поля, а также в относительно малом размере планеты. В течение миллионов лет не защищенная магнитным полем атмосфера сдувалась "порывами" солнечного ветра в космос, океаны постепенно замерзли и испарились. По мнению ученых, Марс потерял свое магнитное поле 4 миллиарда лет назад в результате остановки ядра, вызванной столкновением планеты с гигантским космическим объектом.
Также существует гипотеза, что именно благодаря этой космической катастрофе на Земле и появилась жизнь. Известный британский физик Брайан Кокс и его коллеги считают: после того как в Марс врезалось неопознанное космическое тело, произошел мощный взрыв, в результате которого к Земле устремились миллиарды обломков, на "борту" которых присутствовал весь биологический материал, необходимый для переселения марсианской жизни на поверхность новой планеты.
Хотя, возможно, следует задаться вопросом: могла ли 3,5 миллиарда лет назад жизнь зародиться не только на Земле, но и на Марсе – ведь условия на обоих планетах в тот период были одинаковые? И, возможно, уже есть ответ на этот вопрос!
Это метеорит ALH84001, найденный в Антарктиде в 1984 году. Пятнадцать миллионов лет назад он откололся от Марса и тринадцать тысяч лет назад упал на Землю. Долгое время он дожидался своего часа, и вот в 1996 году срез метеорита попал под микроскоп. По составу было установлено, что это гость с Марса. Более детальное исследование показало, что материал метеорита содержит микроструктуры, напоминающие окаменевшие отходы жизнедеятельности земных бактерий.
После долгих исследований ученые так и не пришли к однозначному выводу, что перед ними: доказательство существования марсианской жизни или бесполезный инопланетный булыжник. Так или иначе, сейчас на Марсе работает марсоход Curiosity, который должен дать точный ответ на вопрос: "А была ли на Марсе жизнь?"
Может ли существовать на Марсе жизнь сейчас? Вполне вероятно, что где-то под поверхностью смогли выжить и приспособиться к изменениям среды некие бактериальные формы жизни. В пользу этого говорит обнаруженный в атмосфере Марса метан, который в условиях этой планеты очень быстро разлагается, а значит, должен присутствовать постоянный источник его пополнения: это либо геологическая активность (пока действующих вулканов на Красной планете не обнаружено), либо отходы жизнедеятельности бактерий.
Итак, подведем итоги!
• Обнаруженные исследователями факты свидетельствуют о том, что некогда на Марсе существовали простейшие представители живых существ.
• Все условия для богатой инопланетной флоры также присутствовали.
• Так живет кто-нибудь на Марсе сейчас? С вероятностью 50 % под поверхностью планеты смогли выжить бактерии.
Европа. Земляне узнали о Европе в январе 1610 года, когда Галилео Галилей с помощью изобретенного им телескопа с 20-кратным увеличением обнаружил четыре самых крупных спутника Юпитера – Ио, Ганимед, Каллисто и Европу.
Это открытие стало знаковым в истории изучения Солнечной системы. Благодаря ему рассыпалась в прах поддерживаемая Церковью геоцентрическая система и нашла подтверждение разработанная Коперником гелиоцентрическая.
Европа по размерам слегка уступает земной Луне – 3120 км против 3470 км. На спутнике присутствует атмосфера, состоящая преимущественно из молекулярного кислорода. Однако кислород Европы имеет совершенно иное происхождение, чем земной. Он имеет не биологическую природу, а образуется, когда солнечное ультрафиолетовое излучение и заряженные частицы, идущие от магнитосферы Юпитера, сталкиваются с поверхностью Европы, расщепляя при этом присутствующую в достаточном количестве воду на ее составляющие – кислород и водород.
Поверхность спутника очень ровная, перепады высот не превышают нескольких сотен метров. Европа состоит из водяного льда, который при таких низких температурах имеет прочность стали. В некоторых местах на поверхности льда видны борозды и трещины.
Поверхность Европы совсем не благоприятна для жизни: это холодная ледяная пустыня, лишенная атмосферы, практически не получающая тепла от Солнца.
Орбита вращения этого спутника вокруг Юпитера проходит через так называемый "радиационный пояс Юпитера", из-за чего поверхность Европы "фонит" весьма сильно.
Так почему же в рейтинге внеземной жизни в нашей планетарной системе Европа занимает второе место? Обратим внимание на внутреннее строение Европы.
Во многом оно схоже с земным: то же каменисто-металлическое ядро, та же мантия, однако кора совсем тоненькая, в отличие от земной, но зато под ней покоится самый настоящий океан, глубина которого составляет 70–100 километров! Объем воды этого океана в 2 раза превышает объем всей воды на Земле. Прикрывает океан ледяная корка толщиной 10–15 километров.
Интересно, как мог образоваться такой гигантский океан из жидкой воды так далеко от Солнечного тепла и света? Какие силы не дают ему промерзнуть до дна?
Ответ на эти вопросы – Юпитер. Вернеее, те колоссальные приливные силы, что воздействуют на Европу со стороны Юпитера и других спутников! При этом выделяется огромное количество энергии, которая разогревает ядро и мантию Европы, а те в свою очередь передают тепло океану, не давая ему замерзнуть.
Итак, может ли существовать жизнь в этом подледном океане, никогда не видевшем солнечного света? Ответ на этот вопрос можно найти в глубинах океанов нашей планеты.
На дне океана в рифтовых долинах срединных океанических хребтов сквозь толщу коры вырываются под давлением струи очень горячей воды, которая по трещинам проникла в океаническую литосферу и там разогрелась за счет вулканического тепла до 300–400 градусов. При этом в ней растворилось много сероводорода, сульфидов, сульфатов, оксидов металлов и твердых частиц, которые, выпадая при охлаждении воды, придают ей черную окраску. Благодаря этому вырывающиеся из литосферы струи воды напоминают клубы черного дыма и называются черными курильщиками.
Постепенно в процессе охлаждения твердые частицы оседают и формируют вокруг водяных фонтанов конические трубы. Их высота достигает нескольких метров. Серьезные исследования черных курильщиков стали возможны только после создания специальных глубоководных управляемых аппаратов. И тут свершилось невероятное – в рифтовых зонах на огромной глубине, куда не пробиваются солнечные лучи, были найдены настоящие оазисы с богатой фауной.
Это открытие стало для исследователей настоящим шоком, так как обычно на таких глубинах численность и биомасса живых существ чрезвычайно мала. Однако первые же фотографии, сделанные через иллюминаторы подводных аппаратов, показали колоссальное обилие вокруг курильщиков живых существ, формирующих вокруг себя целостную иерархическую экосистему, в которой различные виды животных связаны между собой питательной цепочкой. Курильщики заменили им Солнце, щедро поставляя в огромных количествах тепло, энергию, питательные вещества и соли.
Если эта теория верна, то черные курильщики или нечто подобное являются основными источниками энергии в холодном океане Европы, вокруг которых есть все необходимые условия для жизни.
Сегодня к Европе приковано внимание многих выдающихся ученых, находящихся в поиске инопланетных форм жизни. По сути, это космическое тело является даже более перспективным соискателем на роль обитаемого мира, нежели Марс. Океанические условий Европы таковы, что здесь глубинах могут существовать не только бактерии и примитивные организмы, но и более сложные формы как растительного, так и животного мира!
Кто знает, что встретим мы в океанах Европы? Ответ на этот вопрос мы сможем получить не раньше 2020 года – именно на это время запланирована отправка исследовательского автоматического аппарата, основной миссией которого станет доскональное исследование и изучение Европы. Местом приземления аппарата станет область вблизи одной из многочисленных расщелин в ледниковом панцире, где он возьмет образец льда и попробует отыскать в нем следы бактерий.
В последние годы разработано несколько перспективных проектов, направленных на изучение Европы с помощью космических аппаратов. Цели этих миссий разнообразные – от исследования химического состава Европы до поиска внеземной жизни в ее подповерхностном океане.
Каждая миссия к этой луне должна быть рассчитана с учетом высокой радиационной обстановки Юпитера, так как Европа получает около 540 бэр излучения в день (что численно равно 1971 зиверт/год; для сравнения: естественное фоновое излучение на Земле составляет 2,4 миллизиверт/год, а доза облучения всего в 5 зиверт способна убить человека).
Итак, подведем итоги!
• Большинство современных ученых сходятся в мнении, что Европа является пристанищем для простейших форм жизни – вероятность этого составляет целых 84 %.
• Чуть меньше тех, кто считает, что океан Европы населяют сложные формы жизни, такие как земные рыбы, – вероятность 60 %.
Итак, если Марс – это всего лишь источник ископаемых останков древней и, скорее всего, примитивной жизни, то Европа вполне может оказаться миром, полным разнообразных форм жизни, в том числе и сложных!
Титан. Третье место в списке самых перспективных космических тел на звание обитаемого мира занимает крупнейший из сатурновых спутников – Титан.
Этот космический гигант был обнаружен в 1655 году голландским физиком Христианом Гюйгенсом, который в прямом смысле пошел по стопам Галилея, открывшего спутники Юпитера. Наблюдая за кольцами Сатурна, Гюйгенс заметил яркий объект, делающий полный оборот вокруг планеты за 16 дней. На то время это был второй случай обнаружения спутника у планеты, которому предшествовало (45 лет назад) открытие Галилея. По аналогии с галилеевыми спутниками это космическое тело было названо гюйгенсовским спутником. Такое название просуществовало более двухсот лет – вплоть до 1847 года, когда вышла статья английского астронома Джона Гершеля, в которой он предложил назвать известные в то время семь спутников Сатурна именами братьев и сестер Кроноса.
До полетов "Вояджеров" о Титане практически ничего не было известно. В 1944 году американский астроном Джерард Питер Койпер обнаружил, что у Титана имеется атмосфера, но определить ее состав и другие характеристики с Земли не представлялось возможным. Однако уже тогда стало ясно, что Титан является "белой вороной" на фоне остальных спутников.
Всю недостающую информацию о Титане позволили восполнить данные, полученные "Вояджером-1", пролетавшим в 1980 году в непосредственной близости. Стал известен диаметр этого космического тела – 5152 км, что делает его вторым по величине спутником в Солнечной системе, после Ганимеда. Помимо этого, были определены величина атмосферного давления – оно в 1,5 раза больше, чем на Земле, – и сила тяжести, составляющая всего 1/7 от земной. Был сделан вывод: для того чтобы создавать такое давление, атмосфера Титана должна быть на порядок больше, чем на нашей планете.
Атмосфера Титана схожа с ранней атмосферой Земли – 95 % всех газов приходится на азот, оставшийся процент – этан, пропан и углеводороды.
На Титане наблюдается как парниковый, так и антипарниковый эффект. Первый вызван скоплением в высоких слоях атмосферы метана, который является хорошим проводником солнечного излучения. Его антипод – оранжевый туман из органических молекул, распространяющийся в нижних слоях атмосферы и активно поглощающий солнечные лучи. Влияние парникового эффекта приводит к увеличению температуры на 20 °С, благодаря этому на Титане очень тепло для столь удаленного от Солнца небесного тела – средняя температура составляет –179 °С.
Лед на Титане – это горная порода, по твердости сопоставимая со сталью. При таком холоде и при отсутствии воды на Титане просто не может быть жизни, так как столь суровые условия не дают шансов на выживание даже самым примитивным из известных науке микроорганизмов. И тем не менее Титан занимает третье место в рейтинге лучших мест для обнаружения внеземной жизни в пределах Солнечной системы. Почему?
Помимо замечательно атмосферы, у Титана есть еще одна особенность, выделяющая его из всех объектов Солнечной системы и ставящая его на одно из первых мест в списке потенциально обитаемых миров.
14 января 2005 года зонд "Гюйгенс" опустился на поверхность Титана, и последовала череда невероятных открытий. Самым неожиданным стало то, что Титан очень похож на Землю! Только на Титане и Земле можно попасть под дождь, источником которого является содержащаяся в атмосфере влага. На Титане, как и на нашей планете, есть моря, реки, озера и болота. Механизм круговорота жидкости на этом спутнике известен – испаряясь из морей, жидкость конденсируется в облака, после чего выпадает на поверхность, формирует реки, которые потом опять впадают в моря.
Но откуда там жидкая вода при –179 °С? Ответ очень прост. Ниоткуда: моря, реки и озера на Титане состоят на 80 % из этана (который в земных условиях представляет собой бесцветный газ без запаха, обладающий сильно выраженным наркотическим действием), на 10 % из метана (основной компонент природного газа), на 8 % из пропана (также содержится в природном газе), оставшиеся 2 % приходятся на газовый комплекс, основу которого составляют бутан, бутилен, аргон, ацетилен и бензол. Все эти вещества, встречающиеся на Земле в газообразном состоянии, на Титане перешли в жидкое под действием сверхнизких температур и образуют "суп" из смеси углеводородов.
В 2029 году ожидается прибытие к Титану новой миссии Titan Saturn System Mission – совместного проекта "Европейского Космического Агентства" (ЕКА) и НАСА. Главной задачей этой миссии остается поиск жизни.
Так может ли существовать жизнь на Титане? В привычном нам виде – нет. Но возможна ли жизнь, которая будет использовать углеводороды вместо воды? Да! Еще в 2005 году астробиолог Крис Маккей заявил, что если на Титане есть микроорганизмы, то они должны активно потреблять атмосферный водород, концентрация которого у поверхности должна быть значительно ниже, чем в нижних слоях атмосферы. В июне 2010 года его теорию подтвердил Даррелл Штробель из Университета Джона Хопкинса, который сообщил, что верхние слои атмосферы Титана перенасыщены водородом и чем ближе к поверхности, тем его меньше, а следовательно, кто-то или что-то его усиленно поглощает. По его мнению, это некая метаногенная форма жизни. В том же месяце научное сообщество узнало о том, что у поверхности Титана не имеется ацетилена, который присутствует в верхних слоях атмосферы в достаточном количестве, что согласуется с гипотезой Штробеля, ведь ацетилен, как и водород, потребляется метаногенами.
Недавние исследования показывают, что под поверхностью Титана, на глубине 200 км, может залегать океан, состоящий целиком из жидкой воды и аммиака! Подповерхностный океан, в сравнении с поверхностным, – среда с более мягкими и благоприятными условиями как для зарождения, так и для развития живых организмов.
Конечно, аммиачно-водный раствор, находящийся под огромным давлением, имеющий отрицательные температуры по Цельсию (не замерзает он из-за того же аммиака и давления), – это не практически идеальный для жизни океан Европы, но в нем вполне можно выжить.
Итак, подведем итоги!
• Углеводородные моря и озера Титана кишат простейшими микроорганизмами, совершенно не похожими на земные, – 85 %.
• Вероятность существования более сложных форм жизни даже не стоит рассматривать, так как бактерии – это максимум, на что может рассчитывать спутник планеты, на котором единственный источник пищи – жидкие газы.
Энцелад – шестой по размерам спутник Сатурна. Был открыт в 1789 году в ходе наблюдений Уильяма Гершеля. Средний диаметр составляет 502 км, температура на поверхности –200 °С. Такая температура держится за счет достаточной удаленности спутника от Солнца и высокой отражающей способности поверхности, которая состоит изо льда.
До того как в начале 1980-х годов два межпланетных зонда "Вояджер" прошли вблизи Энцелада, о нем было известно мало; в частности, о наличии водяного льда на его поверхности. "Вояджер-1" обнаружил, что Энцелад движется по орбите внутри наиболее плотной части рассеянного кольца Е и обменивается с ним веществом, можно предположить, что кольцо Е обязано своим происхождением Энцеладу. "Вояджер-2" обнаружил, что на поверхности спутника представлены разнообразные ландшафты – от старого, сильно кратерированного рельефа, до молодого тектонического, где некоторые участки не старше 100 млн лет.
Вести наблюдение за Энцеладом лучше всего с поверхности Сатурна, где он будет занимать половину неба. В то же время знаменитые кольца Сатурна невозможно увидеть с Энцелада, так как они находятся с ним в одной плоскости.