Вода! Вода везде
Подсчитано, что на Европе, одном из спутников Юпитера, воды более чем в два раза больше, чем на Земле. А Титан, самый большой спутник Сатурна, должен иметь почти в одиннадцать раз больше, чем наша планета! Эти оценки учитывают средние глубины океанов — 4 км на Земле, 100 км в Европе и 200 км на Титане.
Это, конечно, не все, потому что приведенные выше расчеты не учитывают лед, который также присутствует в вышеупомянутых космических телах. Вообще вода, о существовании которой мы знаем наверняка, почти наверняка или подозреваем в больших количествах, встречается почти везде в Солнечной системе, от Меркурия до Плутона и дальше, потому что таинственная Седна, расположенная в еще более отдаленных уголках космос, также содержит, как мы подозреваем, воду.
Внутренние океаны в Солнечной системе — те, что уже открыты, и те, о существовании которых только подозревают
Марс дымится
Нас, наверное, больше всего волнует наличие воды на Марсе, потому что мы серьезно относимся к изучению этой планеты, т.е. созданию там баз или даже колоний. Содержание воды в марсианском грунте, по измерениям MSL Curiosity, составляет 2%. Пропорция, полученная в результате лабораторных исследований на этом марсоходе, означает, что в каждом килограмме марсианского грунта можно найти 20 мл воды, а из одного кубического метра можно получить около 30 литров.
Ученые уже много знают о химическом составе марсианского грунта. Они нашли в нем среди прочего известно, что соли перхлората снижают температуру замерзания сопутствующей воды. Это означает, что, несмотря на господствующий на Красной планете холод, возможно наличие жидкой воды.
Группа ученых из шведского университета Лулео, изучая марсианскую погоду, пришла к выводу, что там вода испаряется из почвы в регулярных циклах (например, день-ночь), чтобы вернуться в нее и остаться в слое до 5 см ниже поверхности. При понижении температуры вода возвращается на землю, смешивается там с перхлоратом кальция и растворяется в соляном растворе. Когда солнце снова нагревается, вода испаряется в атмосферу, делая ее влажной. Шведские ученые опубликовали результаты своего исследования в журнале Nature Geoscience.
Альфонсо Давила из Института SETI заявил в апрельском номере NewScientist, что в настоящее время нет достаточных доказательств существования жидкой воды на Марсе, но исследование ясно указывает на гораздо более влажное прошлое планеты. В настоящее время при средней температуре на планете -30°С сложно представить выживание жизни, даже если вода случайно растает и даже испарится.
Данные лаборатории MSL Curiosity показывают, что кратер Гейла раньше был большим озером, наполненным водой, которая могла задерживаться там на десятки миллионов лет. А склоны горы Шарп, по которой в настоящее время поднимается аппарат, покрыты отложениями этого древнего водоема. Осадочные породы очень разнообразны. Ученые MSL заметили в их слоях следы затопления и испарения. На скалах можно увидеть слоистые структуры, почти идентичные тем, которые мы знаем по обработанным водой породам на Земле.
В последнее время марсоходы довольно часто обнаруживают водяные знаки. Мы уже видели конгломераты, характерные для дна русла реки, а также отложения и глины, характерные для дна стоячих водоемов. Марсоход Opportunity обнаружил минералы, которые, по мнению исследователей, указывают на наличие там питьевой воды. Именно богатые алюминием глины находятся в марсианской породе под названием Эсперанс. С точки зрения поиска следов жизни это важное открытие, потому что химически нейтральная вода является средой, гораздо более благоприятной для биологии, чем кислая или щелочная среда.
Пятна на Церере, видимые с разных ракурсов
Бласк Церера
Карликовая планета Церера в последнее время стала настоящей медийной звездой, причем не только научно-популярной. Все после обнаружения загадочных белых пятен на его поверхности. Кроме того, когда космический аппарат «Рассвет» сфотографировал эти образования с расстояния 4400 км, оказалось, что таких ярких пятен гораздо больше! Ученые из группы, ответственной за исследование Dawn, отмечают, что эти яркие образования в кратере диаметром 90 км также видны под острыми углами, что означает, что блестящее вещество выступает над местностью. Наблюдения на больших расстояниях с помощью телескопа Гершеля указывают на то, что Церера выбрасывает воду в космос, хотя с помощью этого инструмента наблюдения невозможно сказать, откуда.
Эти открытия породили предположения о возможном внутреннем водном океане, который может скрываться за изрытой поверхностью планеты. Такие подозрения оправдываются после открытий крупных водоемов на Европе, Энцеладе, Титане и, совсем недавно, внутри крупнейшего спутника Солнечной системы — Ганимеда. И есть подозрение, что вода также находится под поверхностью Каллисто, другого спутника Юпитера.
Некоторые ученые говорят, что на Церере могут быть так называемые криовулканизм. Как правило, это явление похоже на обычный вулканизм, за исключением того, что вместо магмы он подвергается действию сил изнутри космического тела, смешанных с жидкой водой. Другие исследователи считают, что на Церере из-за ее размеров не могут присутствовать такие большие силы, если только… эти процессы не подпитываются радиоактивными изотопами, оставшимися в недрах после образования таких тел в Солнечной системе.
Наконец, есть и те, кто считает, что белые пятна на поверхности планеты вовсе не вода, а рассол. Это, конечно, не исключает существования жизни на Церере. Однако на борту зонда «Рассвет» нет оборудования для обнаружения возможной жизни.
Фонтаны Энцелада
Водяно-ледяные струи, бьющие с огромной энергией с поверхности спутника Сатурна Энцелада, стали известны. В 50 км под поверхностью, недалеко от ее Южного полюса, находится большой резервуар с водой, подтверждают ученые из НАСА и ЕКА. Это доказано геофизическими исследованиями, проведенными космическим аппаратом «Кассини». Существование этого резервуара можно было бы объяснить наблюдаемыми еще в 2005 году крупными гейзерами, извергавшимися с ледяной поверхности Луны.
Изучение этого тела было основано на измерениях гравитационного притяжения, которое оно оказывало на Кассини. Детальное изучение его гравитационного поля позволило определить распределение его массы. В южной части Энцелада есть аномалия, известная как «отрицательная масса», что означает, что распределение массы там отклоняется от ожидаемого для идеально сферического тела. Однако эта аномалия не так велика, как ожидали ученые, что указывает на существование подземного водоема. Это компенсирует депрессию поверхности Луны в этой точке. Нет никаких доказательств того, что именно вода из этого «океана» выбрасывается на поверхность в виде эффектных гейзеров. Однако вполне вероятно, что это связано с изменением его давления под действием гравитационного притяжения Сатурна — во многом подобно земным приливам. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.
Однако Энцелад находится очень далеко от Солнца. Чтобы вода там была жидкой, Луна должна иметь внутренний источник энергии. Исследования отбрасываемых им частиц в сторону колец Сатурна, проведенные учеными Университета Колорадо в Боулдере, показывают, что такие крошечные кусочки кремния (4-16 нанометров) могут образовываться и выбрасываться в смеси с горячей водой при температура не ниже 90°С. «Это свидетельствует о гидротермальных процессах, происходящих внутри Энцелада», — пишет Сян-Вэнь Сюй, руководитель исследований в журнале Nature. Он убежден, что ядро этого космического тела пористое и диффундирует между ним и океаном под поверхностью. Однако источник тепловой энергии остается загадкой. Гравитационного влияния Сатурна недостаточно. Химические реакции или радиоактивность уже должны были утихнуть.
Так что же согревает Энцелад? Мы еще не знаем, но наверняка тепло и жидкая вода способствуют жизни. И многие ученые связывают происходящие в нем явления с гидротермальными процессами на дне земных океанов, где процветает жизнь.
Европа, мы идем к тебе!
Первая жидкая внеземная вода, которую мы можем достичь, находится подо льдом Европы, спутника Юпитера. Это должно произойти благодаря миссии Europa Clipper, разработанной НАСА. Зонд может начаться в середине двадцатых годов этого века. Он достигнет системы Юпитера через 6,5 лет полета. Дизайн миссии был разработан после прекращения более раннего проекта Jupiter Europa Orbiter, который должен был стать вкладом НАСА в миссию Europa Jupiter System Mission — Laplace (EJSM / Laplace). Зонд был оставлен на орбите вокруг Европы, где приборам угрожает сильное излучение, создаваемое заряженными частицами, ускоренными в магнитосфере Юпитера. Зонд должен изучить ледяную кору Европы и обнаружить подземные резервуары с жидкой водой, в частности, определить взаимодействие между корой и внутренним океаном соленой воды под ней. Это знание необходимо для определения того, позволяют ли его условия существовать жизни. Для этого зонд должен составить подробную геологическую карту Европы, определить детальный состав поверхности и просканировать лед с помощью радара. Инструменты зонда позволят нам изучить частицы тонкой атмосферы Европы и, возможно, также частицы, выброшенные гейзерами Луны, и ее магнитное поле. Второстепенная цель — определить место для потенциального посадочного модуля.
Визуализация миссии Europa Clipper
Основная миссия рассчитана на 3,5 года. За это время зонд совершит 45 близких пролетов над поверхностью Европы, приблизившись к ней на целых 25-100 км. Ожидается, что состояние зонда позволит продлить миссию. Влияние гравитации Европы, а также гравитации Ганимеда и Каллисто будет определять траекторию полета космического корабля, позволяя ему летать над различными участками поверхности и исследовать ее большую часть. Миссия в конечном итоге закончится преднамеренным уничтожением зонда на поверхности Ганимеда.
Мы перемещаем мышью всю солнечную систему, а между тем оказывается, что мы можем открыть на Земле воду, о которой до сих пор не знали. «Потертый» алмаз, найденный несколько месяцев назад в речном щебне в Бразилии, доказывает ученым, что приблизительно на 410 км под землей находится «влажная зона», то есть большие запасы воды, заключенные в слоях полезных ископаемых. Одни считают, что его там больше, чем во всех океанах нашей планеты вместе взятых. Пятимиллиметровый алмаз был компонентом богатого водой минерала. Ученые говорят, что он был выброшен в результате извержения вулкана с глубины 500 км под поверхностью. Отсюда вывод, что «там» должна быть вода.
Вода в нескольких сотнях километров под нашими ногами течет не свободно, а сжимается или химически связывается в слоях горных пород — в так называемых геологических переходный слой простирается от глубины 410 до 660 км. А там, где течет вода, может быть жизнь. Это один из наиболее часто слышимых рефренов научных (а иногда и менее научных) соображений. Стоит помнить, что реальность такова, что мы еще не наблюдали непосредственно жидкую воду за пределами Земли. Однако мы заметили множество следов, последствий его эксплуатации, косвенных улик и домыслов. Мы все еще ждем, когда что-то в космосе пошлепает.
