Чи існує життя на Європі?

Попри недостатність надійної інформації, людство завжди замислювалось над таємницею походження життя і Всесвіту. Кожна цивілізація минулого створила свої міфи про виникнення світу і людини. Сучасна цивілізація також проявляє безмежну зацікавленість у цих питаннях. Як і колись, людство сподівається на можливість існування життя ще де-небудь окрім Землі - на планетах Сонячної системи чи взагалі поза її межами, серед зоряних світів. І сьогодні, коли автоматичні станції досліджують міжпланетний простір, а деякі з них вже летять у напрямку далеких зір, проблема існування та пошуку життя у Всесвіті стала ще більш актуальною і хвилюючою.

Що таке життя ? Даючи відповідь на це питання, зауважимо спочатку, що визначення терміну «життя», як і всі подальші міркування стосовно умов його виникнення, тривалого існування і еволюції, спираються на один-єдиний приклад - знання про життя на Землі. Іншого прикладу у нас поки що немає.

Основні властивості живого такі. Все живе здатне до самовідтворення, тобто до розмноження: клітини діляться, рослини дають насіння, тварини народжують дитинчат тощо; все живе підтримує своє існування за рахунок навколишнього середовища - поглинає енергію (чи то сонячну, чи з інших джерел), дихає, харчується; все живе збирає, зберігає і переробляє інформацію про зовнішнє та внутрішнє середовище з тим, щоб зберегти і підтримати свої власні характеристики; зібрана інформація кодується надзвичайно складними і великими молекулами.

Іншими словами: життя - це високоорганізований стан речовини, здатний до самовідтворення за допомогою певним чином кодованих молекул і до обміну з навколишнім середовищем речовиною, енергією та інформацією.

Життя на Землі ґрунтується на сполуках вуглецю, розчинником для яких слугує вода. Керуючись процесами самовідтворення нуклеїнової кислоти - ДНК, які за величезного розмаїття усього живого використовують для програмування індивідуального розвитку організмів однакову "мову" - один і той же генетичний код. Така біохімічна єдність свідчить про те, що всі прояви життя на Землі виникли значною мірою однаковими шляхами і мають спільних пращурів.

Отже, твердження про біохімічну єдиність життя на Землі, у свою чергу, приводить до висновку, що життя на інших планетах може дуже сильно відрізнятись від земного, навіть якщо воно використовує ті ж хімічні елементи. Безперечно, скрізь, де існує життя, повинні бути молекули, які забезпечують самовідтворення. Але побудовані вони можуть бути не так, як земна ДНК, і можуть нести в собі інший генетичний код («розмовлятимуть іншою мовою»). В молекулах білка можуть бути використані інші амінокислоти. А в основі розмноження, зберігання та передачі інформації може лежати інша хімічна система.

А чи існує життя на Європі? Якщо так, то в якій формі? Чи можливо дослідити таку форму життя? Чи можливе спілкування людини з такими істотами?

Євро́па  — супутник Юпітера, найменший з чотирьох галілеєвих супутників. Відкрита 1610 року Галілео Галілеєм  і, можливо, незалежно від нього Симоном Маріусом. Протягом століть за Європою велися все більш різнобічні спостереження за допомогою телескопів, а починаючи із 1970-х років — і космічних апаратів, які пролітали поблизу.

Європа відкрита Галілео Галілеєм у січні 1610 року  за допомогою винайденого ним телескопа-рефрактора з 20-кратним збільшенням. До цього, 1609 року, Європу спостерігав німецький астроном Симон Маріус, але вчасно не повідомив про це наукове товариство.

Назва «Європа» дана С. Маріусом 1614 року, а ще раніше запропонована Йоганном Кеплером. Супутник названо ім'ям Європи — персонажа давньогрецької міфології, коханої Зевса (Юпітера).

Поверхня Європи дуже рівна, лише окремі пагорби, заввишки кілька сотень метрів. Високе альбедо супутника свідчить про те, що поверховий лід досить чистий, і, отже, «молодий». Кількість кратерів невелика, є лише три кратера діаметром більше 5 км, що також свідчить про відносну молодість поверхні. За оцінками, її вік вбирається у 30 млн. років, і, отже, Європа має високу геологічну активність. У той самий час, порівняння фотографій «Вояджерів» і «Галілео» не виявило жодних змін за 20 років.

Поверхня Європи за земними мірками дуже холодна —150—190°С нижче нуля. На поверхні супутника повинна мати місце висока радіація, оскільки орбіта Європи проходить через потужний радіаційний пояс Юпітера.

Європа - найсвітліше і саме гладке тверде небесне тіло в Сонячній системі. Кратери від астероїдів теж неглибокі і їх практично не видно. Пояснення цього явища полягає в тому, що вся планета покрита товстим шаром льоду, під яким вчені припускають наявність величезного солоного океану. Коли на поверхні Європи утворюються тріщини і розломи, туди надходить вода і тут же замерзає, заповнюючи нерівності. Більше того, у водах «підлідного» океану може перебувати примітивне життя. Правда, все ускладнюється дуже високим рівнем радіації на планеті. Але вчені розраховують вирішити всі науково-технічні проблеми і з допомогою зондів ретельно дослідити цей загадковий супутник Юпітера.

Припускають, що поверхня Європи зазнає постійних змін, зокрема, утворюються нові розлами. На Європі є протяжні подвійні хребти; можливо, вони утворюються у результаті наростання льоду вздовж країв відкриття і закриття тріщин.

Нерідко трапляються й  потрійні хребти. Вважають, що механізм їх утворення  іде за рахунок такої схеми: у першому етапі внаслідок припливних деформацій в крижаному панцирі утворюється тріщина, краї якої «дихають», розігріваючи навколишню речовину. В’язкий лід внутрішніх шарів розширює тріщину й поширюється вздовж неї, загинаючи її краї  на сторони, і вгору. Вихід грузького льоду на поверхню утворює центральний хребет, а загнуті краї тріщини — бічні хребти. Ці геологічні процеси можуть супроводжуватися розігрівом до плавлення локальних і можливих проявів вулканізму.

На поверхні супутника є протяжні смуги, покриті рядами паралельних борозенок. Центр смуг світлий, а краї темні і розмиті. Імовірно, смуги утворилися внаслідок серій  вулканічних водних вивержень вздовж тріщин. Темні краї смуг, можливо, сформувалися внаслідок викиду на поверхню газу та осколків порід. Є й смуги іншого типу, які, як вважають, утворилися внаслідок руху двох поверхневих плит, з подальшим заповненням тріщини речовиною у надрах супутника.

Рельєф деяких частин поверхні дозволяє припустити, що колись у воді навіть плавали крижини і айсберги. До того ж видно, що крижини  раніше утворювали єдину структуру, але потім роз'їхалися і повернулися.

Виявлено темні «веснянки», які можуть сформуватися внаслідок процесів, аналогічним лавовим виливам (під впливом внутрішніх сил «теплий», м'який лід рухається від частини поверхневої палітурки вгору, а холодний лід осідає, занурюючись вниз; це ще одна з доказів присутності рідкого, теплого океану під поверхнею). Зустрічаються й більш великі темні плями неправильної форми, які утворилися, може, внаслідок розплавлення поверхні під впливом припливів океану, або у результаті виходу внутрішнього грузького льоду. Отже, по темним плямам можна будувати висновки про хімічний склад внутрішнього океану та, можливо, прояснити у майбутньому питання існування у ньому життя.

Є ділянки з хвилеподібною поверхнею, які утворилися, мабуть, внаслідок процесів стискування крижаного панцира.

Характеристики поверхні Європи свідчать про існування рідкого океану під крижаною кіркою її поверхні. Глибина океану — до 90 км; його обсяг перевищує обсяг Світового океану Землі. Тепло, необхідне для підтримання його в рідкому стані, може вироблятися за рахунок припливних взаємодій (зокрема, припливи піднімають поверхню супутника на висоту до 30 метрів).

Планетологи з Колумбійського і Браунівського університетів в США показали, що підлідний океан Європи (одного із супутників Юпітера) може бути набагато теплішим, ніж вважалося раніше. Дослідження опубліковане в журналі Earth and Planetary Science Letters, коротко про нього повідомляється на сайті Браунівського університету. Вчені в лабораторії провели експерименти, що імітують приливну дисипацію в льодах Європи, що приховують під собою океан. Під приливною дисипацією розуміється розсіювання енергії внаслідок виникнення механічної напруги в надрах супутника, викликаних гравітаційною взаємодією Європи і Юпітера. Це призводить до вивільнення тепла, яке йде на нагрів підповерхневого водяного океану, в якому, на думку вчених, не виключено існування життя. Експеримент учених передбачав створення періодичних навантажень, аналогічних діючим на Європі, на спеціальним чином підготовлений крижаний зразок. Планетологи вимірювали тимчасове запізнювання між зняттям навантаження і виникненням деформацій, яке використовували для розрахунку тепла, яке виділяється при цьому. Існуючі підходи до моделювання (використовуючи в’язкопружну модель Максвелла) показують, що більша частина тепла повинна виділятися в результаті тертя поверхонь частинок льоду одна з одною, що означає, що кількість енергії, яка вивільняється, залежить від розмірів частинок. Тим часом, досліди планетологів показали, що розміри частинок льоду не впливають на тепловиділення зразка....

Головний висновок дослідження полягає в тому, що велика частина тепла виділяється на дислокаціях (лінійних дефектах) кристалічної решітки льоду. Вони створюють більше тепла, ніж взаємодія поверхонь частинок льоду. Це означає, що в результаті приливної дисипації в льодах Європи виділяється на порядок більше тепла, ніж думали вчені раніше. Дані, отримані в період з грудня 1995 року по вересень 2003 року станцією Galileo, свідчать про те, що під крижаною поверхнею Європи може ховатися підлідний океан або шар в’язкого льоду. Солоної води під поверхнею супутника Юпітера може виявитися в два рази більше, ніж у Світовому океані на Землі.

Аерокосмічне агентство NASA виявило більше доказів того, що з-під поверхні Європи, одного з багатьох супутників Юпітера, час від часу вивергаються водяні гейзери. Нові дані підтверджують інформацію спостережень космічного телескопа «Хаббл» 2012 року (яка була опублікована лише у кінці 2013 року) і можуть черговий раз вказувати на те, що під крижаною поверхнею супутника може ховатися величезний океан.

Нова дослідницька команда проводила спостереження за Європою і її транзитом перед Юпітером протягом 15 місяців, починаючи з грудня 2013 року. Під час трьох таких транзитних проходів вчені відзначили поруч з південним полюсом супутника потужні викиди якоїсь речовини, схожої на водяний пар. Уілльям Спаркс назвав це відкриття «статистично видатним».  Висота водяних викидів в районі південного полюса Європи досягає 200 кілометрів. Після цього рідина, очевидно, падає назад на супутник. У той рік відразу кілька наукових команд з NASA помітили над поверхнею південного полюса супутника полярне сяйво. Полярне сяйво, в свою чергу, як правило, викликається взаємодією заряджених частинок з атмосферою. Ми часто стаємо свідком такої події на Землі. Викликається воно частинками сонячного вітру. Однак світіння над Європою — це зовсім інший випадок. Причиною сяйва є водень і кисень – заявляють вчені. Але такого зв'язку було недостатньо для того, щоб підтвердити існування водяних гейзерів.  За Європою вчені спостерігали протягом 15 місяців. За цей час супутник транзитом проходив по диску Юпітера, що дозволило відстежити три нерегулярних випадки активності гейзерів. Вчені вважають, що їхні спостереження уможливлюють дослідження підлідного океану Європи без буріння.

Європа є одним з основних кандидатів на джерело позаземного життя в Сонячній системі. Учені, припускають існування на Європі органічного життя, ці припущення виходять з того, що на цьому супутнику Юпітера наявні всі умови, необхідні для її зародження, а саме - наявність води в рідкому стані, могутнє джерело енергії (гравітація Юпітера) і органічні хімічні сполуки. Організми, які можливо мешкають на супутнику Юпітера, можуть бути схожими на земних екстремофілів. Якщо на Європі океан занадто солоний, то жити в ньому можуть істоти, що нагадують галофіли. Якщо тварини мешкають близько гідротермальних джерел, то вони можуть бути схожими на земних глибоководних чорних курців. Не виключено, що життя, в разі його виявлення на Європі, не матиме земних аналогів....

Учені з університету штату Арізона (США) склали глобальну геологічну карту Європи, супутника Юпітера. У NASA говорять, що визначилися з основними пріоритетами майбутньої космічної місії на супутник Юпітера Європу. Саме  факт існування органіки належить підтвердити або спростувати під час майбутнього наукового польоту. Апарату NASA належить долетіти до Європи і вийти на орбіту навколо неї, після чого зайнятися дослідженням композиції та хімії океанів Європи.

Одночасно з цим “європейська” місія також передбачає вивчення товщини і динаміки льодів на поверхні Європи. На останньому етапі проекту належить досліджувати геологію Європи. “Якщо одного разу люди відправлять спускний апарат на поверхню Європи, нам необхідно знати, які саме наукові інструменти для цього брати”, – говорить автор проектів досліджень Роберт Паппалардо з Лабораторії реактивного руху NASA в Каліфорнії.

У NASA вже зараз говорять, що коли до супутника Сатурна буде відправлений апарат, він повинен мати потужні бурові можливості, щоб вивчати крижану поверхню супутника. Збір матеріалів під льодом – це кінцева мета місії, проте сучасні технології не дозволяють відправити на Європу апарат, який би міг пробурити свердловину глибиною в кілька кілометрів.

Поки ж науково-дослідницька група з NASA зазначає, що майбутній орбітальний апарат на Європі повинен буде володіти сімома основними науковими інструментами: мас-спектрометром, спектрометром Рамана, магнетометром, багатосмуговим сейсмологічним пакетом і системою картографування з фотографуванням, а також мікроскопічною камерою і системою розпізнавання об’єктів на фото.

Європейське космічне агентство також відправляє свій науковий апарат JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) до Юпітера, цей апарат досягне найбільшої в Сонячній системі планети в 2030 році, а запустити його передбачається в 2022 році. Біля Юпітера він проведе не менше трьох років і крім самої газової планети спробує дослідити три її супутники – Європу, Каллісто і Ганімед. Посадку на супутники JUICE не передбачає.

Висновок: Існування життя на Землі стало можливим за підтримання стабільними впродовж мільярдів років цілком певних характеристик зовнішнього середовища. Є три особливості, які роблять Землю унікальною серед інших планет: віддаль від Сонця, розміри і (що, можливо, менш істотно) відносно велика маса природного супутника Місяця. Всі три характеристики виявились важливими для існування і розвитку життя.

Земля знаходиться від Сонця на дуже зручній віддалі -149 600 000 км. Саме на цій відстані середня температура на поверхні така, що дозволяє воді, яка входить до складу тіл живих істот, знаходитись у рідкому стані, а не у вигляді льоду чи водяної пари. Якби Земля знаходилась на місці Венери, то велика кількість радіації від Сонця врешті-решт зробила б її схожою на Венеру з потужною атмосферою з вуглекислого газу і занадто високою для існування життя температурою. Якби Земля перемістилась на орбіту Марса, то зменшення кількості сонячного тепла викликало б охолодження океанів і збільшення площі полярних шапок, що зрештою перетворило б її на неконтрольований холодильник з занадто низькою для існування життя температурою. Відносно розмірів також зрозуміло. За більших розмірів Земля мала б більшу масу, і більшу силу тяжіння. Тоді її атмосфера нагадувала б атмосферу планет-гігантів - Юпітера чи Сатурна - і для життя була б непридатною. За менших розмірів і маси, як у Меркурія, Земля взагалі не могла б утримати атмосферу. Таким чином, розміри і відстань від центрального світила - це два вирішальних фактори з точки зору умов для існування життя (в кожному разі, схожого на земне).

Оскільки закони фізики і хімії універсальні для усього видимого Всесвіту, на будь-якій планеті, знаходиться вона у Сонячній системі чи в якійсь іншій зоряній системі, за наявності відповідних умов повинні йти схожі процеси. Неорганічне утворення органічних, нехай і простих, сполук з подальшим їхнім ускладненням - це повсюдний космічний процес. У Всесвіті є всі передумови для того, щоб ми не вважали існування життя та розуму на Землі чимось винятковим. Інша справа -наскільки ймовірно знайти у Всесвіті планети, де б реалізувались умови, подібні до земних. В даному випадку не будемо розглядати можливі екзотичні форми життя, такі як життя на нейтронних зорях, організація галактики в живу систему, життя у величезних міжзоряних хмарах тощо.

Отже, варто шукати планети тільки біля зір, схожих на Сонце. А їх серед 400 млрд зоряного населення нашої Галактики за підрахунками налічується до 28 млрд. Навіть якщо ми відкинемо ті з них, які знаходяться в центральних районах зоряної системи, оскільки смертоносний рівень радіації, який там панує, знищить життя в самому зародку - все одно на околицях їх залишиться кілька мільярдів. То ж ми начебто маємо надії!

Отже, враховуючи всі надані факти та спостереження, я вважаю, що життя на Європі може існувати, але не в земній формі, а в тій формі, з якою людство незнайоме, про яке взагалі ще нічого не знає. Можливо після вивчення Європи більш детально (після 2022року) людство зустріне позаземних істот, але, поки що, це все лише припущення.