Главная экзобиологическая интрига этого года
Весы - символ ожидания, на одной чаше ложь, а на другой, правда. Изображение взято здесь.
Неутомимый труженик космический телескоп ‘’Хаббл‘’ уже целую четверть века, совершает витки вокруг Земли. К сожалению, уже никто его не подстрахует в случае серьезной поломки, никто не вернет его в музей по причине прекращения программы полетов Шаттлов. Но, тем не менее, телескоп продолжает проводить уникальные и очень важные астрономические наблюдения.
2 мая этого года должны завершиться срочные наблюдения (одобренные вне ежегодного плана), которые он регулярно проводит с января этого года.
Срочные наблюдения ‘’Хаббла’’ по двум программам под номерами 13619 и 13620. Указаны даты наблюдений, используемые приборы и цель наблюдений.
Спросите, какую сенсацию пытается срочно подтвердить самый мощный космический телескоп? Ответ прост: требуется подтверждение открытия гейзеров на спутнике Юпитера - Европе, впервые опубликованное в конце прошлого год. Открытие, в реальности которого до сих пор очень многие сомневаются, и которое крайне важно для будущего поиска жизни на Европе. Но сначала немного предыстории.
Уже первые снимки ‘’Вояджеров’’ показали, что Европа имеет крайне молодую поверхность, состоящую из водяного льда. На ней, было обнаружено очень мало ударных кратеров и глобальная сеть трещин. Из учета количества кратеров размером больше 10 км в диаметре известный астроном Шумейкер определил, что поверхность Европы имеет возраст около 1,5 миллиона лет. Подсчитывая более мелкие кратеры, ученые пришли к выводу, что поверхность Европы имеет возраст около 30 миллионов лет. После этих снимков научный мир заподозрил наличие там огромного подледного океана, в котором вероятны условия для существования внеземной жизни.
Наиболее детальный снимок Европы с ''Вояджера-2'', сделанный 9 июля 1979 года.
Более тщательное изучение должен был провести космический аппарат ‘’Галилео‘’, который стал первым искусственным спутником Юпитера. Но детальному изучению системы Юпитера помешала досадная неисправность - у аппарата заклинила и не раскрылась главная антенна. В результате этого, поток информации, который стало возможным передать через служебную антенну, уменьшился более чем в тысячу раз. Каждый снимок ледяных лун Юпитера передавался неделями, перед их отправкой на Землю прямо на борту межпланетной станции автоматически вырезался звездный фон, чтобы уменьшить их объем для более быстрой передачи.
По причине узости канала связи ‘’Галилео’’, в октябре 1999 года было решено провести наблюдения окрестностей Европы уже с помощью телескопа ‘’Хаббл’’. Искалась, в первую очередь какая-либо атмосфера или проверялась возможность существования гейзеров. Это планировалось выполнить через получение ультрафиолетовых снимков на линиях атомарного водорода и кислорода (в связи с тем, что под действием мощнейшей радиации Юпитера вода расщепляется на атомарные части - водород и кислород). Кроме того, было решено провести наблюдения в ближайшей точке орбиты к Юпитеру, где приливные силы имеют максимальную энергию и, следовательно, наличие гейзеров более вероятно. В результате анализ показал, что Европа действительно имеет очень слабую кислородную атмосферу с плотностью в 1018-1019 молекул на квадратный метр. Никаких гейзеров эти наблюдения не обнаружили.
На некоторое время все затихло, пока на спутнике Сатурна - Энцеладе в 2005 году другой аппарат ‘’Кассини‘’ не открыл самые настоящие гейзеры, отлично видимые на снимках. Энцелад очень похож на Европу, отсутствием свежих кратеров и очень высоким альбедо поверхности. С другой стороны он значительно меньше ее в размерах и не имеет глобальной системы трещин, в отличие от Европы.
Гейзеры Энцелада на снимках ‘’Кассини’’. Взято отсюда.
Энцеладские гейзеры были найдены в южной полярной области и связаны с местной системой трещин. Источник их энергии до сих пор вызывает споры, по причине невозможности объяснить только приливными силами существование там подледного моря. Многие связывают источник с радиоактивным распадом. Более детальное изучение активности гейзеров на всех доступных снимках ’’Кассини’’ позволило определить к 2013 году, что активность гейзеров зависит от орбитальной фазы, а также изменяется со временем.
Зависимость активности гейзеров Энцелада от орбитальной фазы в разные годы. Источник.
Это исследование показало удивительную закономерность. Мощность гейзеров Энцелада, в наиболее далекой точке от Сатурна, была сильнее в 3-4 раза, чем в наиболее близкой, соответственно. Очевидное объяснение этой зависимости было в том, что в апоцентре трещины расходятся, и вода под давлением вырывается наружу. В перицентре же они наоборот закрыты более сильными приливными силами.
После сенсационного открытия гейзеров на Энцеладе, астрономы, наконец, обратили внимание на их родственника. Сначала, пролетный зонд ‘’Новые горизонты’’ провел фотографирование Европы с нескольких миллионов километров с малыми углами освещения, чтобы попытаться увидеть гейзеры по тому же принципу, что и ‘’Кассини’’ видел гейзеры Энцелада. Ничего подозрительного на них увидеть не удалось.
Снимок Европы, сделанный ‘’Новыми горизонтами‘’ 2 марта 2007 года с расстояния 3.8 миллиона километров. Источник снимка.
После этого было принято решение поискать активность гейзеров уже на телескопе ‘’Хаббл’’ не только в перицентре как в 1999 году, но и в апоцентре. Вероятно, данные по Энцеладу о связи активности гейзеров с его орбитальной фазой уже тогда заинтриговали ученых. Наблюдения были проведены в ноябре и декабре 2012 года.
Схема наблюдений Европы ''Хабблом'' в разных орбитальных фазах. Источник изображения.
Анализ декабрьских наблюдений в апоцентре Европы буквально ошарашил ученых. Над южной полярной областью Европы (там же, где и находятся гейзеры Энцелада) на высоте 200 км от поверхности четко виднелись два облака атомарного кислорода и водорода. Более того, геометрия наблюдений позволяет связать их с одним из известных разломов на поверхности Европы.
Вверху. Результаты наблюдений ''Хабблом'' окрестностей Европы в трех разных орбитальных позициях в линии атомарного водорода. Наблюдения в декабре 2012 года показывают большую их концентрацию над южной полярной областью Европы, выделенную красным овалом. Внизу. Геометрия наблюдений на основе известной карты Европы. Источник.
Целый год ученые думали и не решались опубликовать сенсационный результат, пока 12 декабря 2013 года они, наконец, не обнародовали его в одном из самых авторитетных научных журналов Science. Очевидно, что для подтверждения такого открытия единичного наблюдения мало и необходимо независимое подтверждение. Очень многие ученые высказывали сомнения в интерпретации наблюдений. Поэтому и было сразу же на ‘’Хаббле‘’ срочно выделено время на эту задачу.
Сомнения добавляют, еще и тот факт, что гейзеры на Европе должны быть необычно мощными - гораздо мощнее, чем на Энцеладе. Во-первых, они извергают каждую секунду 5 тонн воды против 200 килограмм на Энцеладе. Во-вторых, начальная скорость у них будет 700 метров в секунду против 300-500 у Энцелада. Поэтому достаточно странно, что их не заметили до этого момента, многие зонды, уже побывавшие в системе Юпитера, даже учитывая всевозможные случайности (вроде не раскрытия антенны ‘’Галилео ‘’)
Сравнение гейзеров Энцелада и Европы по различным характеристикам (масса выбросов, начальная скорость, высота и т.д.). Из доклада, с конференции комитета NASA по внешним планетам от января 2014 года.
Почему открытие гейзеров так важно? Во-первых, это прямое доказательство существования подледного океана на Европе. Во-вторых, отпадает необходимость не только бурения многокилометрового слоя льда, но и даже мягкой посадки на Европу с целью поиска жизни в подледном океане Европы (недавно Роскосмос отказался от планов посадки на Европу в пользу Ганимеда, в связи с невозможностью создать бортовую электронику, способную пережить местную радиацию от мощнейших радиационных поясов Юпитера). В случае реальности гейзеров, достаточно создать пролетный аппарат наподобие ‘’Стардаста‘’, который пролетев через гейзеры, сможет взять образцы вещества в них, и затем надежно доставить их на Землю, чтобы подвергнуть их изучению в лучших земных лабораториях. Это гораздо проще, чем проводить анализ на наличие жизни с помощью посадочного аппарата, у которого очень жесткие требования по массе. К этому времени, для Энцелада NASA даже уже разрабатывает похожий проект, под названием LIFE (с английского жизнь), который расшифровывается, как Live Investigation for Enceladus.
Зонд ‘’Stardust’’ (Звездная пыль) пролетает через хвост кометы, чтобы взять образцы ее вещества и доставить их на Землю. Источник изображения.
В общем, перспективы открываются очень радужные. Остается лишь дождаться подтверждения новыми наблюдениями. Несмотря на то, что большая часть подтверждающих наблюдений ‘’Хаббла ‘’ уже проведена (как, к примеру, следует из таблиц вверху этого поста), NASA, по прежнему хранит молчание, упоминая лишь о том, что анализ еще продолжается. К примеру, об этом говорится в свежем сообщение с сайта Лаборатории Реактивного Движения от 28 апреля 2014 года:
“In December 2013, NASA's Hubble Space Telescope observed water vapor above the moon's frigid south polar region. This provided the first strong evidence of water plumes erupting off the moon's surface, although researchers are still working to verify the existence of these plumes.”
В теории анализ данных не может занять больше нескольких месяцев и рано или поздно, ученые, наконец, расскажут об их результатах. К примеру, на очередной конференции Комитета по внешним планетам (OPAG), которая пройдет 23-24 июля. Обычно на них выкладываются презентации докладов, и такую тему никак невозможно обойти стороной.
С другой стороны, в 2017 году планируется запуск российского ультрафиолетового космического телескопа ''Спектр-УФ'', с диаметром зеркала, почти таким же, как на ‘’Хаббле‘’. Наблюдения на нем, дадут возможность получить действительно независимую проверку наличия гейзеров на Европе, задолго до того, как к Европе полетят будущие зонды (зонд ‘’Юнона‘’ будет работать на полярной орбите Юпитера и не имеет возможность близкого пролета Европы). Параллельно недавно NASA объявило о начале финансирования по созданию простого (дешевле 1 миллиарда долларов) пролетного аппарата ‘’Европа Клипер‘’ с целью исследования Европы в следующем десятилетии. А значит, загадки Европы будут рано или поздно разгаданы.