В охоте на внеземную жизнь ученые склонны использовать так называемый «низко висящий фруктовый подход». Это состоит в поиске условий, похожих на то, что мы наблюдаем здесь на Земле, которые включают кислород, органические молекулы и много жидкой воды. Интересно, что некоторые из мест, где эти ингредиенты присутствуют в изобилии, включают в себя интерьеры ледяных лун, таких как Европа, Ганимед, Энцелад и Титан.
В то время как в нашей Солнечной системе есть только одна земная планета, способная поддерживать жизнь (Земля), существует множество «Миров океана», подобных этим лунам. Сделав еще один шаг, команда исследователей из Гарвардского Смитсоновского центра астрофизики (CfA) провела исследование, которое показало, что потенциально обитаемые ледяные луны с внутренними океанами гораздо более вероятны, чем планеты земной группы во Вселенной.
Исследование под названием «Подповерхностный экзолиф» было проведено Манасви Лингамом и Абрахамом Лебом из Гарвардского центра астрофизики Смитсонова (CfA) и Института теории и вычислений (ITC) при Гарвардском университете. Ради своего исследования авторы рассматривают все то, что определяет околозвездную обитаемую зону (также известную как «Златовласка») и вероятность существования жизни внутри лун с внутренними океанами.
Для начала Лингам и Леб обращают внимание на тенденцию путать жилые зоны (ГЗ) с обитаемостью или рассматривать две концепции как взаимозаменяемые. Например, планеты, расположенные в ГЦ, не обязательно способны поддерживать жизнь - в этом отношении Марс и Венера являются прекрасными примерами. В то время как Марс слишком холодный и его атмосфера слишком тонкая, чтобы поддерживать жизнь, Венера перенесла безудержный парниковый эффект, который заставил его стать горячим, адским местом.
С другой стороны, было обнаружено, что тела, расположенные за пределами ГЦ, могут содержать жидкую воду и необходимые ингредиенты, чтобы дать жизнь. В этом случае прекрасными примерами являются спутники Европы, Ганимеда, Энцелада, Дионы, Титана и некоторых других. Благодаря распространенности воды и геотермального нагрева, вызванного приливными силами, все эти луны имеют внутренние океаны, которые могут очень хорошо поддерживать жизнь.
Как сказал Лингам, постдокторский исследователь в ITC и CfA и ведущий автор исследования, журнал Space Magazine по электронной почте сказал:
«Традиционное понятие обитаемости планеты - это обитаемая зона (HZ), а именно понятие, что« планета »должна быть расположена на правильном расстоянии от звезды, чтобы на ее поверхности могла быть жидкая вода. Однако это определение предполагает, что жизнь: (a) основана на поверхности, (b) на планете, вращающейся вокруг звезды, и (c) основана на жидкой воде (в качестве растворителя) и соединениях углерода. Напротив, наша работа ослабляет предположения (a) и (b), хотя мы все еще сохраняем (c) ».
Таким образом, Лингам и Лоеб расширяют свое рассмотрение обитаемости, чтобы включить миры, которые могут иметь подземные биосферы. Такие среды выходят за пределы ледяных лун, таких как Европа и Энцелад, и могут включать в себя многие другие типы глубоких подземных сред. Кроме того, также предполагалось, что жизнь может существовать в метановых озерах Титана (т.е. в метаногенных организмах). Однако Лингам и Леб решили сосредоточиться на ледяных лунах.
«Даже при том, что мы рассматриваем жизнь в подземных океанах под ледяными / каменными оболочками, жизнь также может существовать в гидратированных породах (то есть с водой) под поверхностью; последнее иногда называют подземной жизнью », - сказал Лингам. «Мы не углубились во вторую возможность, поскольку многие из выводов (но не все) для подземных океанов также применимы к этим мирам. Точно так же, как отмечалось выше, мы не рассматриваем формы жизни, основанные на экзотических химических веществах и растворителях, поскольку предсказать их свойства непросто ».
В конечном счете, Лингам и Леб решили сосредоточиться на мирах, которые будут вращаться вокруг звезд и, вероятно, будут содержать подземную жизнь, которую человечество сможет распознать. Затем они приступили к оценке вероятности того, что такие тела пригодны для жизни, с какими преимуществами и проблемами придется столкнуться жизни в этих средах, а также вероятностью существования таких миров за пределами нашей Солнечной системы (по сравнению с потенциально обитаемыми земными планетами).
Для начала, «Океанские миры» имеют несколько преимуществ, когда речь идет о поддержке жизни. Внутри системы Юпитера (Юпитер и его спутники) радиация является основной проблемой, которая является результатом того, что заряженные частицы оказываются захваченными в мощном магнитном поле газовых гигантов. Между этим и непостоянной атмосферой Луны жизни будет очень трудно выжить на поверхности, но жизнь подо льдом будет намного лучше.
«Одним из главных преимуществ ледяных миров является то, что подземные океаны в основном изолированы от поверхности», - сказал Лингам. «Следовательно, ультрафиолетовое излучение и космические лучи (энергетические частицы), которые обычно наносят ущерб поверхностной жизни в высоких дозах, вряд ли повлияют на предполагаемую жизнь в этих подземных океанах».
«С отрицательной стороны, - продолжил он, - отсутствие солнечного света как обильного источника энергии может привести к биосфере, в котором содержится гораздо меньше организмов (на единицу объема), чем Земля. Кроме того, большинство организмов в этих биосферах, вероятно, являются микробными, и вероятность развития сложной жизни может быть низкой по сравнению с Землей. Другой проблемой является потенциальная доступность питательных веществ (например, фосфора), необходимых для жизни; мы предполагаем, что эти питательные вещества могут быть доступны только в более низких концентрациях, чем Земля в этих мирах ».
В конце концов Лингам и Лоеб определили, что широкий спектр миров с ледяными раковинами умеренной толщины может существовать в широком диапазоне сред обитания по всему космосу. Исходя из того, насколько статистически вероятны такие миры, они пришли к выводу, что «океанические миры», такие как Европа, Энцелад и другие, подобные им, встречаются примерно в 1000 раз чаще, чем каменистые планеты, которые существуют в ГЗ звезд.
Эти результаты имеют некоторые решающие последствия для поиска внеземной и внез солнечной жизни. Это также имеет важное значение для того, как жизнь может распространяться через Вселенную. Как подытожил Лингам:
«Мы заключаем, что жизнь в этих мирах, несомненно, столкнется с серьезными проблемами. Однако, с другой стороны, не существует определенного фактора, препятствующего развитию жизни (особенно микробной жизни) на этих планетах и лунах. Что касается панспермии, мы рассмотрели возможность того, что свободно плавающая планета, содержащая подповерхностный экзолайф, может быть временно «захвачена» звездой, и что она, возможно, может заселить другие планеты (вращающиеся вокруг этой звезды) жизнью. Поскольку здесь задействовано много переменных, не все из них могут быть точно определены количественно ».
Профессор Леоб - профессор естествознания в Гарвардском университете им. Фрэнка Б. Байрда-младшего, директор ИТЦ и соавтор исследования - добавил, что нахождение примеров из этой жизни сопряжено с трудностями. Как он сказал Space Magazine по электронной почте:
«Очень трудно обнаружить подземную жизнь дистанционно (с большого расстояния) с помощью телескопов. Можно искать избыточное тепло, но это может происходить из природных источников, таких как вулканы. Самый надежный способ найти подповерхностную жизнь - это приземлиться на такую планету или луну и пробурить поверхностный ледяной покров. Такой подход предусматривается для будущей миссии НАСА в Европу в Солнечной системе ».
Исследуя последствия панспермии, Лингам и Леб также рассмотрели, что может произойти, если планета, подобная Земле, когда-либо будет изгнана из Солнечной системы. Как они отмечают в своем исследовании, предыдущие исследования показали, как планеты с густой атмосферой или подповерхностными океанами могут поддерживать жизнь, находясь в межзвездном пространстве. Как объяснил Леб, они также подумали, что произойдет, если это когда-нибудь случится с Землей:
«Интересным вопросом является то, что случилось бы с Землей, если бы она была выброшена из солнечной системы в холодное пространство без нагревания Солнцем». Мы обнаружили, что океаны замерзнут до глубины 4,4 километра, но скопления жидкой воды выживут в самых глубоких областях океана Земли, таких как Марианская впадина, и жизнь может выжить в этих оставшихся подземных озерах. Это подразумевает, что подземная жизнь может передаваться между планетными системами ».
Это исследование также служит напоминанием о том, что, поскольку человечество исследует больше Солнечной системы (в основном ради поиска внеземной жизни), то, что мы обнаруживаем, также имеет значение для охоты на жизнь в остальной части Вселенной. Это одно из преимуществ подхода «низко висящие фрукты». То, что мы не знаем, информировано, но то, что мы делаем, и то, что мы находим, помогает информировать наши ожидания о том, что еще мы могли бы найти.
И конечно, это очень обширная вселенная там. То, что мы можем найти, может выйти за рамки того, что мы в настоящее время способны распознать!
