поиск жизни в солнечной системе
Поиск жизни в Солнечной системе
Существует ли жизнь на других планетах Солнечной системы или Земля такая одна? Этот вопрос всегда интересовал человечество. С развитием науки и расширения знаний о Космосе появились новые возможности изучать Солнечную систему, и в том числи — поиска жизни в ее пределах.
Исследование автоматическими межпланетными станциями других планет и их спутников в Солнечной системе дало много важной информации об этих телах и позволило детально сравнивать их с Землёй.
Изучением Вселенной, её происхождения и эволюции занимаются астрономы и физики. Исследованием живых существ и разума заняты биологи и психологи. А происхождение жизни волнует всех: астрономов, физиков, биологов, химиков.
К сожалению нам знакома только одна форма жизни — белковая и только одно место во Вселенной, где эта жизнь существует, — планета Земля. А уникальные явления, как известно, с трудом поддаются научному исследованию.
Вот если бы удалось обнаружить другие населённые планеты, тогда загадка жизни была бы решена гораздо быстрее. А если бы на этих планетах нашлись бы разумные существа… Дух захватывает, стоит только представить себе первый диалог с братьями по разуму.
Но каковы реальные перспективы такой встречи? Где в космосе можно найти подходящие для жизни места? Может ли жизнь зародиться в межзвёздном пространстве, или для этого необходима поверхность планет?
Поиск живых организмов в Солнечной системе
К сожалению, нам знакома только одна форма жизни — белковая — и только одно место во Вселенной, где эта жизнь существует, — планета Земля. Так как уникальные явления с трудом поддаются научному исследованию, поэтому так важно обнаружить другие населённые планеты.
Луна — единственное небесное тело, где смогли побывать земляне, и грунт которого подробно исследован в лаборатории. Никаких следов органической жизни на Луне не найдено.
Дело в том, что Луна не имеет, и никогда не имела атмосферы: её слабое поле тяготения не может удерживать газ вблизи поверхности. По этой же причине на Луне нет океанов — они бы испарились. Не прикрытая атмосферой поверхность Луны днём нагревается до 130 °С, а ночью остывает до –170 °С. К тому же на лунную поверхность беспрепятственно проникают губительные для жизни ультрафиолетовые и рентгеновские лучи Солнца, от которых Землю защищает атмосфера. В общем, на поверхности Луны для жизни условий нет. Правда, под верхним слоем грунта, уже на глубине 1 м, колебания температуры почти не ощущаются: там постоянно около –40 °С. Но всё равно в таких условиях жизнь, вероятно, не может зародиться.
Меркурий
Венера
Венеру в недавнем прошлом астрономы считали почти точной копией молодой Земли. Строились догадки, что скрывается под её облачным слоем: тёплые океаны, папоротники, динозавры? Увы, из-за близости к Солнцу Венера совсем не похожа на Землю: давление атмосферы у поверхности этой планеты в 90 раз больше земного, а температура и днём, и ночью около 460 °С.
Хотя на Венеру опустилось несколько автоматических зондов, поиском жизни они не занимались. Над поверхностью Венеры на высоте 55 км давление и температура такие же, как на Земле. Но атмосфера состоит из углекислого газа, к тому же в ней плавают облака из серной кислоты.
Но они всех разочаровали: жизнь не была обнаружена. Правда это был лишь первый эксперимент. Поиски продолжаются.
Планеты гиганты
Спутники
“Семейство” спутников, астероидов и ядер комет очень разнообразно по своему составу.
В него, с одной стороны, входит огромный спутник Сатурна Титан с плотной азотной атмосферой, а с другой — мелкие ледяные глыбы кометных ядер, большую часть времени проводящие на далёкой периферии Солнечной системы. Серьёзной надежды обнаружить жизнь на этих телах не было никогда, хотя исследование на них органических соединений как предшественников жизни представляет особый интерес.
В последнее время внимание экзобиологов (специалистов по внеземной жизни) привлекает спутник Юпитера Европа. Под ледяной корой этого спутника должен быть океан жидкой воды. А где вода — там жизнь. Более подробно каждый спутник рассмотрим ниже.
Планеты и их спутники Солнечной системы
Итак, пока в Солнечной системе нигде кроме Земли, жизнь не обнаружена.
На самом деле мы точно не знаем: может быть, жизнь есть не только на Земле. Просто обитателей окрестного космоса пока не видно и не слышно. Жителям Земли невероятно повезло оказаться в довольно спокойном участке Галактики, рядом с очень стабильной звездой и на планете с круговой орбитой, идеально расположенной в «зоне жизни». Видимо, жизненным формам в ближайших к Земле областях космоса повезло меньше.
Вероятность существования живых организмов в Солнечной системе
Еще пару веков назад существование различных форм жизни на других планетах и спутниках Солнечной системы считалось вполне правдоподобным.
До изобретения в 20 веке мощных телескопов и космических аппаратов считалось, что на Марсе есть разумные организмы, а под плотными облаками Венеры прячется тропический лес. Естественно, эти предположения были ошибочны, что неоднократно подтвердилось путем исследования космического пространства с помощью зондов и орбитальных обсерваторий.
Жизнепригодность — пригодность небесного тела для возникновения и поддержания жизни.
Сейчас жизнь известна только на Земле и ни одно небесное тело нельзя уверенно признать пригодным для жизни, — можно только оценивать степень этой пригодности на основе степени сходства условий на нём с земными.
Условия возникновения жизни
Предпосылки к возникновению жизни возможны на некоторых объектах нашей звездной системы. Потенциально пригодными для существования жизни планетами и малыми телами считаются те, что обладают некоторыми свойствами:
С другой стороны космическое тело, непригодное для жизни одного типа, может быть вполне пригодно для жизни другого типа. Таким образом, особый интерес для поиска жизни, подобной земной, представляют планеты и спутники планет с условиями, подобными земным.
Если есть жидкая вода, значить есть жизнь, да?
Вода — необходимый элемент известной нам формы жизни. Это растворитель и удобная среда для протекания химических реакций. Теоретически, для жизни сгодилась бы и другая жидкость. Например, на спутнике Сатурна Титане идут метановые дожди и текут метановые реки. Но между газообразным и замерзшим метаном (оба этих состояния не подходят для жизни) всего 20° разницы, а у воды этот диапазон составляет 100°.
Теория «вода значит жизнь», которую когда-то применяли к Марсу, устарела. Мы можем судить об этом хотя бы по тому, что в космосе нашли уже довольно много воды, а жизни пока не обнаружили.
Опыты по зарождению жизни на планетах
В результате из простейших веществ сформировались 12 из 20 аминокислот, образующих все белки земных организмов, и 4 из 5 оснований, образующих молекулы РНК и ДНК.
Области возможного существования жизни в Солнечной системе
Жизнь на Марсе
Если говорить о планетах Солнечной системы, то наиболее вероятным кандидатом на наличие жизни является наш сосед, Марс. Об обитаемости его не писал только ленивый. Но данные десятка миссий говорят о том, что это сухая, безжизненная пустыня и населена роботами (пара марсоходов).
Около 3.5 млрд. лет назад у Марса были океаны жидкой воды и атмосфера. Но планета меньше нашей, ядро остыло, генерация магнитного поля прекратилась, и атмосфера сдулась солнечным ветром. Вода без защиты атмосферы испарилась, оставив после себя отложения гипса и залежи льда в глубине почвы. А нам остается любоваться только каналами, которые образовались под влиянием воды.
Условия здесь ненамного суровее, чем в северных широтах на Земле.
Слабая атмосфера планеты едва способна защищать поверхность от губительной солнечной радиации, но микробы вполне могут существовать под поверхностью почвы.
Поэтому поиск жизни на Марсе — это скорее не поиск ее в настоящем времени, что крайне маловероятно, а поиск следов в прошлом.
Жизнь на Европе (Спутник Юпитера)
Европа – шестой спутник Юпитера, у неё имеется вулканическая активность (точнее криовулканическая), и, во всяком случае гипотетически – вода. Много воды!
Этот небольшой ледяной мир, чуть меньше нашей Луны — первый кандидат на поиски внеземной жизни в Солнечной системе. Условия, которые есть на этом спутнике легко заткнут за пояс Марс.
Но начнем сначала с минусов:
Собственно, перейдем к плюсам:
Зонд Галилео много лет изучал систему Юпитера и наличие подледного океана фактически доказано. Тем более снимки Хаббла показывают признаки выбросов водяного пара. Внутренняя вулканическая активность, сжатия и растяжения под силой гравитации Юпитера и т.п., могли достаточно разогреть этот океан и снабдить его химическими элементами необходимыми для развития живых организмов.
Если бактерии прекрасно чувствуют себя у геотермальных источников на глубине земного океана, почему бы им не обитать и у гидротермальных источников на Европе?
На данный момент запланированы 2 миссии по исследованию спутника. Это миссии НАСА и EKA. НАСА отправит орбитер с радиолокатором и возможно посадочный модуль. А ЕКА (Европейское космическое агенство) исследуют Европу с пролетной траектории когда будут лететь к Ганимеду.
Жизнь на Энцеладе (спутник Сатурна)
Энцелад – шестой по размеру спутник Сатурна. Он считается вероятным кандидатом на наличие жизни, благодаря (теоретически) достаточно благоприятным температурным условиям, возможным присутствием воды и органики.
Он очень маленький, всего
500 км в диаметре, океан жидкой воды у него небольшой.
Недра спутника также, как и у Европы разогреты приливным взаимодействием с планетой. Но Энцелад выгодно (для наших исследований) отличается от Европы тем, что струи воды бьют с поверхности фонтанами и даже успели сформировать разреженное кольцо Сатурна Е.
Поверхность спутника на 99% покрыта водяным льдом и есть весьма не слабые шансы на то, что под ним находится вода в жидком состоянии.
Исследования Энцелада с помощью автоматической межпланетной станции Кассини (Cassini), пролетавшей мимо Энцелада в 2005-м, указывают на присутствие в его атмосфере водорода, углерода, азота и кислорода — атомов необходимых для развития жизни.
Жизнь на Титане (спутник Сатурна)
Титан – самый большой из спутников Сатурна. У него атмосфера толщиной
Хотя на Титане очень холодно, здесь существуют достаточные условия для начала того, что называется химической эволюцией.
Плотная атмосфера из азота и наличие органических соединений является интересным объектом для исследования экзобиологами, так как похожие условия могли существовать на молодой Земле.
На спутник в 2005 году зонд Кассини доставил спускаемый аппарат Гюйгенс. Он нам передал снимки поверхности и данные о составе и атмосфере. Титан примечателен тем, что это целая лаборатория по изучению возможной жизни не на основе растворителя воды и белков.
Жизнь на Ио (спутник Юпитера)
Наконец, Ио, — одно из немногих небесных тел Солнечной системы, на котором все ещё идет активная вулканическая активность.
Несмотря на тонкую атмосферу, в ней присутствуют довольно сложные химические соединения, а отрицательная температура у поверхности, в местах выхода лавы на поверхность, в пробиваемых потоками “лавовыми трубах” под поверхностью, теоретически может быть вполне терпимой для существования простейших форм жизни.
Самое геологически активное тело в Солнечной системе – Ио хранит много загадок. Жизнь здесь может возникнуть не «потому что», а «вопреки».
Учитывая наличие сложных соединений как результата вулканической деятельности, а также колоссальную дозу радиации, которую обрушивает на Ио его “хозяин” – Юпитер, здесь действительно довольно активно идут химические процессы, одним из побочных результатов которых может быть появление жизни, пусть даже и совершенно выходящей за рамки нашего представления о живых существах.
Метеориты, как доказательство жизни в Космосе.
В упавших на землю метеоритах иногда обнаруживают сложные органические молекулы. Сначала было подозрение, что они попадают в метеориты из земной почвы, но теперь их внеземное происхождение вполне надёжно доказано.
Это, бесспорно, доказывает, что аминокислоты, а также гуанин и аденин — составные части молекул ДНК и РНК, могут самостоятельно формироваться в космосе.
Когда ожидать интересных открытий?
Работающие сегодня в космосе исследовательские аппараты могут определять воду и органические соединения, но точности для поиска биомаркеров не хватает. Единственный аппарат нового поколения, цель которого — поиск биологической активности за пределами Земли, это марсианский спутник Trace Gas Orbiter.
В середине 20-х годов к ледяному спутнику Юпитера Европе отправится космический аппарат NASA Europa Clipper, который попробует собрать частички воды, вылетающей из подледного океана через трещины.
Что будет, если найдут внеземную жизнь?
На Земле не изменится практически ничего. Какие-то ученые получат квартальные премии, а некоторые научные группы получат повышенное финансирование для продолжения исследований.
Следующий этап после обнаружения внеземной жизни в Солнечной системе — определить, что это не земная жизнь, добравшаяся своим собственным путем через миллионы километров безвоздушного пространства. Теоретически такое возможно и без космонавтики. Например на Земле находят метеориты прилетевшие с Марса, почему бы на Марсе не найти земные метеориты с микропассажирами? Наверное, следующее поколение экзобиологических космических аппаратов полетит туда с устройствами, которые позволят «прочесть» их ДНК.
Так или иначе ученые усиленно занимаются поисками жизни в Космосе, а с развитием науки и технологий — шансы их постоянно возрастают.
Видео
Поиск жизни в Солнечной системе
Что такое жизнь? Есть сотни описаний понятия жизни, суть — наличие обмена веществ, рост, размножение, адаптация и прочее. На Земле она есть практически во всех местах, начиная от радиоактивных штолен, заканчивая глубоководными вулканами. Основу жизни у нас составляют белки и нуклеиновые кислоты (упрощенно), поэтому в своих поисках мы будем искать похожие условия и известные нам признаки наличия жизни.
Солнечная Система
Солнечная Система упрощенно, не в масштабе
Если рассматривать ближайшие планеты к Солнцу, Меркурий и Венеру, то вряд-ли там будет существовать белковая жизнь. Пока мы рассматриваем только её т.к. других форм не знаем. Меркурий нагретый более чем на 500 градусов и лишенный атмосферы отпадает сразу. Венера, после того как ее исследовали наши советские зонды тоже предстала нам в виде небольшого ада. Чудовищный парниковый эффект, давление атмосферы в 90 раз выше нашего, температура больше, чем на Меркурии (550-590С) и пары серной кислоты в атмосфере из углекислого газа.
Лавовая трубка на Марсе. Хорошее место для того, чтобы укрыться от радиации
Об обитаемости Марса не писал только ленивый. Но данные десятка миссий говорят о том, что это сухая, безжизненная пустыня и населена роботами (пара марсоходов). Около 3.5 млрд. лет назад у Марса были океаны жидкой воды и атмосфера. Но планета меньше нашей, ядро остыло, генерация магнитного поля прекратилась, и атмосфера сдулась солнечным ветром. Вода без защиты атмосферы испарилась, оставив после себя отложения гипса и залежи льда в глубине почвы. А нам остается любоваться только каналами, которые образовались под влиянием воды, да колупать дно древнего озера очередным марсоходом.
Метан на Марсе
Карта распределения метана на Марсе
Компьютерная симуляция того, как выглядел Марс в прошлом. По центру снимка долина Маринера
Поэтому поиск жизни на Марсе — это скорее не поиск ее в настоящем времени, что крайне маловероятно, а поиск следов в прошлом. Более 3 млрд. лет назад на Марсе все условия были подходящие, так что была ненулевая вероятность зародиться этой жизни. И если мы найдем свидетельство ее зарождения, это уже будет триумф. Тем более на Земле она уже возникла спустя 400-800 млн. лет после образования самой планеты! А возможно и раньше, следов почти не сохранилось. Фактически, как только закончилась поздняя тяжелая бомбардировка и все мимо пролетающие космические тела перепахали поверхность Земли, превратив ее в раскаленный филиал ада, появилась первая примитивная жизнь. Далее тройка (а, в реальности двойка) лидеров на которых мы возможно сможем найти хотя-бы примитивную жизнь.
Спутник Европа
Вид с Европы на Юпитер в представлении художника
Этот небольшой ледяной мир, чуть меньше нашей Луны — первый кандидат на поиски внеземной жизни в Солнечной системе. Условия, которые есть на этом спутнике легко заткнут за пояс Марс. Но начнем сначала с минусов. Европа находится в радиационном поясе Юпитера, а он очень большой, и радиация на поверхности спутника огромна. Солнечного света на Европе всего несколько процентов от того, что получаем мы. Собственно, перейдем к плюсам. Спутник покрыт слоем льда, под которым плещется соленый океан. Лед по разным оценкам имеет толщину от 4 до 100 км в зависимости от места, а глубина океана может достигать 100 и более километров. Поэтому жидкой воды на Европе больше, чем у нас. Зонд Галилео много лет изучал систему Юпитера и наличие подледного океана фактически доказано. Тем более снимки Хаббла показывают признаки выбросов водяного пара.
Водяной пар бьет из разломов льда на поверхности Европы
Что можно сказать о возможной жизни в океане Европы? Гравитация Юпитера разогрела недра Европы, поэтому более близкий спутник Ио, так вообще весь покрыт лавой и на его поверхности постоянно извергаются вулканы (десятками!). Посмотреть наглядно глобус Ио и почитать про вулканы можно на интерактивной карте тут. Вода на Европе соленая, жидкая, теплая. Энергии полно. Кандидат на поиски жизни идеальный. Тем более бактериям солнечный свет и не нужен, они вполне могут обходиться энергией химических процессов, например, окисления железа или серы.
Исследование Европы
Концепт посадочного аппарата будущей миссии НАСА
На данный момент запланированы 2 миссии по исследованию спутника. Это миссии НАСА и EKA. НАСА отправит орбитер с радиолокатором и возможно посадочный модуль. А ЕКА (Европейское космическое агенство) исследуют Европу с пролетной траектории когда будут лететь к Ганимеду. Кстати про Ганимед, там вроде тоже есть намеки на подледный океан, но менее явные. Зато там меньше радиация и исследовательские зонды не будут дохнуть как мухи. Цель будущих миссий скорее разведывательная. Погрузиться в океан Европы задача почти непосильная. Лед к озеру Восток в Антарктиде, глубиной 4 км бурили еще со времен Союза, а закончили только недавно. А нам это нужно будет сделать с помощью автономного зонда за 780 млн. км от Земли. При этом не занеся наших бактерий в этот океан. А потом еще провести исследования воды и поиск простейшей жизни. Архисложная задача. Более реалистичный сценарий — погрузиться в трещину на поверхности или пролететь сквозь выброс пара. В любом случае сперва нужны радарные карты, куча исследований и пара-тройка разведывательных миссий. Такую задачу с наскока не решить.
Спутник Энцелад
Схема Энцелада, показывающая как вода из подледного океана выходит на поверхность
Не менее интересный, в плане поиска жизни, спутник Сатурна — Энцелад. Он очень маленький, всего
500 км в диаметре, океан жидкой воды у него небольшой. Недра спутника также, как и у Европы разогреты приливным взаимодействием с планетой. Но Энцелад выгодно (для наших исследований) отличается от Европы тем, что струи воды бьют с поверхности фонтанами и даже успели сформировать разреженное кольцо Сатурна Е.
Реальная фотография зонда Кассини — бьющие водяные фонтаны с поверхности спутника
Зонд Кассини даже смог пролететь сквозь такой водяной выброс, но к сожалению, у него не было никаких специализированных приборов для изучения этой воды. Так что будущие миссии смогут получить образцы значительно легче, чем на Европе.
Спутник Титан
ИК изображение Титана, снимок зонда Кассини
Море Лигеи на Титане, радарный снимок зонда Кассини
Исследования Титана
Вот что передал спускаемый аппарат Гюйгенс, когда опускался на Титан
Экзопланеты
Анимация вращения четырех экзопланет вокруг звезды HR 8799. Создано на основе реальных фотографий
После запуска космического телескопа Кеплер начался буквально бум на экзопланеты. Если раньше мы их знали около трех сотен штук, то сегодня более 4000 подтвержденных экзопланет и еще тысячи кандидатов. Даже несмотря на поломку Кеплера (недавно приступил к последнему сеансу наблюдений) у нас есть свежезапущенный телескоп TESS и на подходе PLATO и Cheops. Что дает шансы на обнаружение около 100 000 других миров в ближайшие годы. Конечно не все экзопланеты потенциально обитаемы, большинство это горячие и массивные планеты по типу нашего Юпитера — их легче всего обнаружить. Но попадаются и землеподобные планеты в зоне обитаемости своей звезды. Зона обитаемости широкое понятие, но в данном случае оно означает то, что планета находится на таком расстоянии от своей звезды, что на ее поверхности может существовать жидкая вода.
После того, как десятки телескопов найдут множество экзопланет, настанет время монстров. На арену (я надеюсь) выйдут гиганты — космический телескоп Джеймс Уэбб (6,5 метров) и 40 и 30 метровые наземные E-ELT и Магелланов телескоп. С их помощью можно будет попытаться исследовать атмосферы далеких миров, чтобы уловить слабые сигналы знакомых нам маркеров жизни, кислорода, озона, а еще лучше метана. Но это тема для отдельного рассказа.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!