Океан, бурлящий под ледяной поверхностью луны Юпитера, Европы, может быть наилучшим инкубатором для внеземной жизни в нашей солнечной системе. И все же он покрыт замерзшей внешней оболочкой луны, что представляет собой проблему для астробиологов, которые больше всего в жизни хотят заглянуть внутрь. К счастью, они могут мельком узнать про него, анализируя... вкус поверхности. Результат несколько удивителен — она соленая.
Разумеется, ученые не пробовали на вкус кусочек далекой луны. Чтобы проанализировать состав Европы, астрономы изучают свет, исходящий от ее поверхности, раскладывая его по длинам волн (получая спектр), чтобы найти какие-либо контрольные линии поглощения или излучения химических веществ, образующих этот далекий мир.
Сравнение объема воды на Европе и Земле.
Но есть одна проблема: обычная поваренная соль белого цвета, и ее крайне легко спутать со множеством других белых веществ. Но жесткая радиация, которая в изобилии существует на поверхности Европы, может изменить ее цвет. Впервые это было проверено в 2015 году, когда два планетолога НАСА, Кевин Хэнд и Роберт Карлсон, опубликовали исследование, в котором предположили, что желтовато-коричневая грязь на Европе может быть поваренной солью, «испеченной» радиацией.
Чтобы прийти к такому выводу, Хэнд и Карлсон воссоздали условия на Европе в вакуумных камерах — или, как Хэнд их называет, в «блестящих штуках из нержавеющей стали, которые гудят и посвистывают». Затем они поместили поваренную соль в эти камеры, снизили давление и температуру, чтобы имитировать условия на поверхности Европы, и бомбардировали образцы высокоэнергетическими частицами из электронной пушки, чтобы сымитировать интенсивное излучение.
Часть электронов затем оказались запертыми в пустых пространствах внутри кристаллической структуры соли, превращая ее цвет из белого в желтовато-коричневый — очень похоже на цвет таинственного материала, заполняющего полости и трещины на поверхности Европы. Эта параллель заставила Хэнда и Карлсона предположить, что грязь может состоять только из облученной поваренной соли.
Но, увы, совпадение по цвету не является доказательством — уж слишком много веществ имеют такие же цвета. Вместо этого доказательство может быть получено в виде очень четких спектроскопических признаков — в частности, линии поглощения на длине волны 450 нм в видимой части электромагнитного спектра, которая присутствовала у соли из вакуумных камер. «Одним из результатов такого облучения является то, что оно может помочь сделать видимым ранее невидимое», — говорит Хэнд.
Итак, Саманта Трамбо, аспирантка Калифорнийского технологического института, ее научный руководитель Майкл Браун и планетолог Кевин Хэнд повернули космический телескоп Хаббла к далекой луне в поисках этой самой линии поглощения. И после четырех наблюдений, которые проходили с мая по август 2017 года, они нашли ее. «Сопоставление лабораторных и телескопических данных было просто великолепным», — говорит Хэнд. Это доказывает, что поверхность Европы действительно покрыта хлоридом натрия — по крайней мере, в области, называемой Тара Реджио, в которой находится молодой лед, который, как считается, возник из подповерхностного океана относительно недавно. «Если бы вы лизнули поверхность Европы, по крайней мере, в этом месте, она была бы соленой на вкус», — говорит Трамбо.
Реджи Хадсон, астрохимик из Центра космических полетов имени Годдарда, который не участвовал в последнем исследовании, был впечатлен открывшейся картиной. «Это очень хороший результат объединения лабораторных работ, данных с Хаббла, радиационной химии и планетологии», — говорит он.
В течение многих лет астрономы считали, что на поверхности Европы распространен другой тип соли — сульфат магния. Это вещество является основным в соли Эпсома, которую вы, возможно, добавляли в ванну. Но новое исследование предполагает, что вместо этого океан состоит из обычной воды и столовой соли — в общем, из того же, из чего состоят океаны на Земле. «Это действительно важное изменение по сравнению с тем, о чем мы думали последние 20 лет или около того», — говорит Трамбо. «Если этот хлорид натрия… действительно входит в состав воды океана, то он, по крайней мере по соли, будет больше похож на то, что мы видим на Земле».
И это может повысить шанс для возникновения и развития жизни. Тем не менее, ученые пока не могут сказать, какое количество соли существует подо льдом. В конечном итоге моря Европы могут оказаться слишком солеными для существования той жизни, которую мы знаем.
С другой стороны, более щадящее сочетание соли и воды могло бы способствовать процветанию жизни, особенно если этот океан столь же активен, как и наши. На Земле вода всасывается в морское дно вокруг гидротермальных источников — черных курильщиков — которые потом извергают воду из своих жерл при сверхвысоких температурах. В этом процессе магний оседает в породах на дне, а натрий и хлор, наоборот, выходят с водой.
Теоретически, поверхность Европы, покрытая солью, может говорить о том, что морская вода этой луны тоже циклична, и даже указывать на гидротермальные источники — дразнящая перспектива, учитывая, что эти источники на Земле обычно переполнены жизнью. Но Хэнд и Хадсон предостерегают от такого смелого утверждения. «Я не уверен на 100 процентов, что хлорид натрия на поверхности Европы означает гидротермальную активность внизу, но эти две вещи не являются взаимоисключающими», — говорит Хадсон.
По крайней мере, результаты показывают, что Тара Реджио является хорошим регионом для дальнейших исследований миссией НАСА Europa Clipper — зондом, который планируется запустить в 2020-х годах, и который будет вращаться вокруг Юпитера и пролетит над Европой 45 раз. К тому же, Трамбо хотела бы найти любые органические вещества, которые могут оказаться на соленой поверхности этой луны. И, может быть, программа зонда будет расширена, чтобы включать роботизированный посадочный модуль. «Как человек, который изучал химию поверхности Европы около 20 лет, я бы сказал, что никакой зонд по детальности не сравнится с посадочным аппаратом», — говорит Хадсон.
«Это отличная работа, но я сомневаюсь, что это последнее слово по этому вопросу», — говорит Хадсон. «Как и во многих хороших научных исследованиях, это не закрывает вопрос, а создает новые для будущих исследований».
