Энергетика недр Европы

Юпитерианский спутник Европа, в недрах которого уже практически доказано присутствие глобального соленого океана, сейчас представляется одним из наиболее перспективных мест в Солнечной системе для поисков внеземной жизни — не исключено, что там ее существование даже более вероятно, чем на более близком к Солнцу Марсе.

Основным вопросом пока остается наличие достаточно мощного источника энергии для поддержания процессов жизнедеятельности. До сих пор таковым считалось приливное воздействие со стороны Юпитера и остальных его трех крупнейших лун, вызывающее деформацию каменистого ядра Европы, его разогрев и, как следствие, гидротермальную активность (на Земле она наблюдается в виде подводных вулканов — т.н. «черных курильщиков»). Недавние исследования, проведенные специалистами Лаборатории реактивного движения NASA (Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California), показали, что критической необходимости в таких процессах нет: вполне достаточное количество энергии может выделяться при химическом взаимодействии воды со скальными породами ядра спутника. Полученные результаты были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

С помощью компьютерного моделирования ученые попытались сравнить потенциал «производства» водорода и кислорода на Европе и на Земле, не включающий в себя вулканизм. Баланс этих двух химических элементов, входящих в состав молекулы воды, считается ключевым показателем «жизненной энергии». Выяснилось, что по этому показателю спутник Юпитера должен быть очень похожим на нашу планету: количество производимого кислорода там примерно в 10 раз выше, чем водорода. Это означает накопление мощного окислительного потенциала, который впоследствии может быть использован живыми организмами (на Земле он присутствует в форме молекулярного кислорода, составляющего более 20% атмосферы и растворенного в поверхностных водах).

По словам планетолога из JPL и ведущего автора исследования Стива Вэнса (Steve Vance), целью работы было изучение внеземного океана методами, исходно разработанными для того, чтобы понять движение энергии и питательных веществ в экосистемах Земли.

Выяснилось, что в недрах Европы основными «энергопереносчиками» также являются кислород и водород. Более того, скалистый интерьер этого спутника может быть гораздо сложнее, чем считалось ранее, и более похожим на земной. Дальнейшие шаги ученых направлены на улучшение понимания процессов круговорота в европеанском подледном океане других основных элементов, участвующих в функционировании жизни земного типа — углерода, азота, фосфора и серы.

В рамках своего исследования специалисты подсчитали, сколько водорода потенциально может выделиться в ходе реакций воды со скальными породами ядра Европы (такие процессы называются «серпентизацией») и сколько «свежей» поверхности для таких реакций становится доступной благодаря растрескиванию, вызванному остыванием ядра после завершения его формирования примерно 4,5 млрд лет назад.

В океанической коре Земли такие трещины достигают глубины 5-6 км. На Европе, как выяснилось, они могут быть еще в несколько раз глубже, и их общая внутренняя поверхность оказывается даже большей. Эти подсчеты касаются водорода — «восстановительной» составляющей энергетического баланса. «Окислительная» составляющая, которую на нашей планете обеспечивают в основном процессы фотосинтеза, на юпитерианских лунах возникает в ходе бомбардировки их внешних ледяных оболочек заряженными частицами, захваченными мощными радиационными поясами газового гиганта. Они расщепляют молекулы воды на водород и кислород, но если легкие атомы первого быстро улетучиваются в космическое пространство, то второй остается «вмороженным» в лед и через некоторое время попадает в европеанский подледный океан, где может быть использован гипотетическими формами внеземной жизни.

Конечно же, внутреннюю термальную активность ядра тоже не следует списывать со счета: ближайший «сосед» Европы по системе Юпитера — спутник Ио — является самым вулканически активным телом Солнечной системы именно благодаря приливному воздействию гигантской планеты. Однако, по словам Вэнса, холодные скалы легче подвергаются растрескиванию, что способствует процессам серпентизации и активизирует выделение водорода, за счет чего окислительно-восстановительный баланс в водах европеанских океанов приближается к тому, который наблюдается в глубинах океанов Земли. Если же восстановителей окажется недостаточно — большой поток окислителей с поверхности сделает океаническую воду слишком кислой и непригодной для жизни.