С тех пор, как люди смотрели на ночное небо, нас интересовала жизнь за пределами Земли. Теперь учёные знают, что в Солнечной системе есть несколько мест, где могут быть условия, подходящие для жизни. Одним из них является спутник Юпитера Европа, удивительный мир с соленым подземным океаном жидкой воды – возможно, в два раза больше жидкой воды, чем во всех океанах Земли вместе взятых. Однако ученым еще предстоит подтвердить, содержит ли океан Европы химические вещества, необходимые для жизни, особенно углерод — универсальный строительный блок жизни, какой мы ее знаем.
Теперь астрономы с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба обнаружили углерод на поверхности Европы, и углерод, вероятно, возник из этого океана. Это открытие намекает на возможность существования обитаемой среды в океане Европы.
Сине-белая сфера на черном фоне напоминает знаменитую фотографию Земли из космоса «Голубой мрамор». Края сферы размыты и размыты, при этом большая часть северного полушария, обращенная к наблюдателю, выглядит как пятна темно-синего цвета. Большое белое пятно в форме полумесяца проходит вдоль левой стороны Южного полушария, обращенной к наблюдателю, а более крупное сферическое белое пятно покрывает средние широты на правой стороне Южного полушария. Голубые области граничат с этими белыми пятнами в Южном полушарии.
Спутник Юпитера Европа — один из немногих миров Солнечной системы, где может существовать жизнь. Предыдущие исследования показали, что под его водно-ледяной коркой находится соленый жидкий водный океан и каменистое морское дно. Однако планетологам еще предстоит подтвердить, содержит ли этот океан химические вещества, необходимые для жизни, особенно углерод.
Астрономы, используя данные космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА, обнаружили углекислый газ в определенном участке ледяной поверхности Европы. Анализ показал, что углерод, скорее всего, поступил из подземного океана, а не из метеоритов или других внешних источников. Более того, его отложение геологически недавнее. Это открытие имеет важные последствия для потенциальной обитаемости океана Европы.
«На Земле жизнь любит химическое разнообразие – чем больше разнообразия, тем лучше. Мы – жизнь, основанная на углероде. Понимание химии океана Европы поможет нам определить, враждебен ли он жизни в том виде, в котором мы его знаем, или может ли он быть хорошим местом для жизни», – сказал Джеронимо Вильянуэва из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, ведущий автор одной из двух отдельных статей, описывающих это открытие.
«Теперь мы считаем, что у нас есть наблюдательные доказательства того, что углерод, который мы видим на поверхности Европы, поступает из океана. Это немаловажно. Углерод является важным элементом для живых существ», — добавила Саманта Трамбо из Корнелльского университета в Итаке, штат Нью-Йорк, и ведущий автор второй статьи, анализирующей данные.
НАСА планирует запустить космический корабль Europa Clipper. Космический корабль проведет десятки близких облетов Европы для дальнейшего изучения того, есть ли на Европе условия, подходящие для существования жизни.
Связь между поверхностью и океаном
Вебер обнаружил, что область с самым высоким содержанием углекислого газа на поверхности Европы — это область, называемая «Регио Тара». Поверхностный лед был разрушен, и, вероятно, произошел обмен материалом между подземным океаном и поверхностью льда.
«Предыдущие наблюдения с помощью космического телескопа «Хаббл» показали доказательства извлечения соли из океана в Тара Риджио. Теперь мы видим там также большие концентрации углекислого газа. Мы думаем, что это означает, что углерод, возможно, в конечном итоге возник из внутреннего океана», — объяснил Трамбо.
«Ученые спорят о том, насколько океан Европы связан с ее поверхностью. Я думаю, что этот вопрос стал большим стимулом для исследования Европы», — сказал Вильянуэва. «Это говорит о том, что даже до того, как мы пробурим лед, чтобы получить полную картину, мы, возможно, узнаем что-то фундаментальное о составе океана».
Две команды определили содержание углекислого газа, используя данные интегрированного полевого подразделения спектрографа ближнего инфракрасного диапазона Уэбба (NIRSpec). Этот режим прибора может предоставлять спектры с разрешением 200x200 миль (320x320 километров) на поверхности Европы диаметром 1944 мили, что позволяет астрономам определять местонахождение конкретных химических веществ.
Углекислый газ нестабилен на поверхности Европы. Таким образом, говорят ученые, углекислый газ, скорее всего, поступил в недавнее геологическое время – вывод, подкрепленный концентрацией углекислого газа на участке молодой местности.
Хайди Хаммель из Ассоциации университетов по исследованию астрономии сказала: «Эти наблюдения заняли всего несколько минут времени обсерватории, и даже за это короткое время мы смогли завершить очень важную научную работу. Эта работа дает первые ключи ко всем удивительным наукам о Солнечной системе, которые мы можем сделать с помощью телескопа Уэбба». Она — междисциплинарный учёный Уэбба, который возглавляет первые наблюдения Уэбба за Солнечной системой с гарантированным циклом времени.
Команда Вильянуэвы также искала доказательства шлейфов водяного пара, вырывающихся с поверхности Европы. Исследователи, использующие космический телескоп НАСА «Хаббл», сообщили о предварительных обнаружениях шлейфов в 2013, 2016, 2017 и 2018 годах. Однако найти убедительные доказательства было сложно.
Новые данные Уэбба не выявили никаких признаков активности шлейфа, что позволило команде Вильянуэвы установить жесткий верхний предел скорости выброса материала. Однако команда подчеркнула, что отсутствие обнаружения не исключает возможности шлейфа.
«Всегда возможно, что эти шлейфы непостоянны и вы видите их только в определенное время. Мы можем со 100-процентной уверенностью сказать, что мы не обнаружили шлейфы на Европе во время наших наблюдений с помощью телескопа Уэбб», — сказал Хэмель. Полученные результаты могут помочь в миссии NASA Europa Clipper и предстоящем проекте Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) Европейского космического агентства (ESA).
Обе статьи будут опубликованы в журнале Science 21 сентября.
Космический телескоп Джеймса Уэбба — важнейшая в мире космическая научная обсерватория. Уэбб разгадывает тайны Солнечной системы, заглядывает в далекие миры вокруг других звезд и исследует загадочную структуру и происхождение Вселенной и наше место в ней. Телескоп Уэбба — это международная программа, возглавляемая НАСА совместно с Европейским космическим агентством (ЕКА) и Канадским космическим агентством.