Глибина найбільшого моря на Титані може сягати понад 100 метрів. Щоправда, це море наповнене рідкісною сумішшю метану, етану та азоту, а не водою. Але цілком можливо, що Титан приховує ще одне водоймище – глобальний океан під 50-кілометровим шаром своєї поверхні. Астрономи припускають, що такі умови існують і на інших супутниках газових гігантів, і навіть на карликових планетах Сонячної системи. І хоча ми майже не досліджували навіть найближчі до нас підповерхневі океани, їх слід шукати і поза Сонячною системою. Адже цілком можливо, що вони стали місцем для примітивних позаземних організмів.
Океани Сонячної системи
Найбільш відомий серед супутників з підповерхневими океанами – Енцелад. Існування води під його крижаним покривом уперше зафіксував апарат Кассіні у 2005 році, побачивши водяні викиди з південного полюса супутника. Кожну секунду з характерних розломів, що дістали назву “тигрові смуги”, виривалося близько 250 кілограмів пари. Наступні дослідження показали, що крижаний покрив у цьому полярному регіоні тонкий і становить лише 2-3 кілометри, тоді як в інших областях супутника товщина крижаного покриву становить від 18 до 22 кілометрів.
Спочатку вважалося, що океан на Енцеладі займає лише невелику площу біля південного полюса, але останні дослідження свідчать, що він глобальний і глибокий. До того ж теплий, адже нагрівається за рахунок внутрішніх процесів у надрах супутника. А нещодавно тут знайшли молодий лід, що вказує на гарячі точки підповерхневого океану.
Енцелад в розрізі у поданні художника
Кассіні також вдалося проаналізувати склад води, яка фонтанує із гейзерів Енцеладу. Для цього зонд просто пролетів крізь ці шлейфи. Виявилося, що у них знаходяться солі, сода, діоксид кремнію, діоксид вуглецю, аміак, метан та інші органічні вуглеводні. Подібний склад має кілька озер Землі: Магади в Кенії і Моно в Каліфорнії. І в цих озерах вирує життя.
Проаналізувавши кількість тепла, що виділяється Енцеладом, вчені дійшли висновку, що його достатньо для підтримки рідкого океану під поверхнею супутника протягом мільярдів років. Втім, сам супутник, швидше за все, є набагато меншим – на це вказує його геологічно молода поверхня. Отже, у життя, якщо вона сформувалася в надрах Енцеладу, не було багато часу для розвитку. Тим не менш, теплий і солоний глобальний океан з органічними сполуками робить цей супутник одним із найперспективніших місць пошуку позаземних організмів.
Європа від космічного апарату “Галілео”. Фото: NASA
Європа, супутник Юпітера, теж ховає океан під своєю поверхнею. Дані апаратів “Вояджер” та “Галілео” вказують на те, що кора Європи рухається, отже, вона спирається на рідку поверхню. Товщина крижаного покриву супутника становить 15-30 км, а океан під ним досягає до 100 км у глибину. Отже, обсяг води тут втричі більший, ніж об’єм води всіх океанів Землі. Моделювання геохімічного складу надр супутника показує, що в океані Європи можуть бути мінерали. Рідкий стан води підтримується за рахунок гравітації Юпітера, до якого Європа знаходиться дуже близько, але, як припускають вчені, тепло в цьому середовищі, генерує взаємодію супутників Галілея між собою: Іо, Європи, Ганімеда та Каллісто, всі вони приховують океани під своїми поверхнями, але на Іо він складається з розплавлених силікатів, а не води.
Інші супутники газових гігантів Сонячної системи мають таку саму межу. Це, зокрема, Мімас та Тритон. Ще одним типом астрономічних тіл, де можуть бути рідкісні океани під поверхнею, є карликові планети. У вересні 2020 року вчені опублікували результати дослідження Церери, найбільшого об’єкта в поясі астероїдів між Марсом та Юпітером. У минулому під поверхнею Церери існував океан, проте, чи є частина цього океану досі, залишається незрозумілим.
Мімас Трітон і Церера
Апарат Dawn, що знаходився на її орбіті з 2015 по 2018 роки, вивчав карликову планету на відстані лише 35 км над поверхнею. Зокрема, він докладно знімав кратер Оккатар, якому лише 20 мільйонів років, та провів спектральний аналіз. Виявилося, що кратер містить гідратований хлорид натрію, що говорить про існування під ним рідкої солоної води. Розлами на поверхні кратера вказують на те, що океан знаходиться на 40 км нижче поверхні. Його точні розміри поки що невідомі.
Полювання на супутники екзопланет
Наразі пошук позаземних організмів зосереджується на екзопланетах, які потрапили до придатної для життя зони своєї зірки. Саме у цій зоні можливе існування рідкої води. Але крижані супутники сонячної системи містять рідку воду під своїми поверхнями, хоч і перебувають поза цією зоною. Джерела тепла для таких підповерхневих океанів часто є приливними силами: вони розтягуються і стискуються під дією гравітації своїх планет. До того ж кора захищає надра цих супутників від космічної радіації не гірше за щільну атмосферу. Отже існування життя в таких середовищах цілком можливе. Слід зазначити, що можуть виникнути лише примітивні організми. Наприклад, що мешкають навколо геотермальних джерел у глибинах океанів Землі.
Життя під поверхнею Енцеладу в поданні художника
Отже, нам слід розширити параметри своїх пошуків, але як можна зафіксувати супутник екзопланети, та ще й дізнатися, чи є в його надрах океан?
Астрономи виявили більшість екзопланет за допомогою транзитного методу. Вони спостерігають за зіркою та фіксують падіння в її яскравості, що відбуваються через проходження планети перед її диском. На жаль, цей метод не спрацює з екзосупутниками. Втім, можна відслідковувати зміни у часі транзиту планети. Якщо екзопланета обертається навколо світила сама, цей час не змінюватиметься, але якщо вона має супутника, вчені фіксуватимуть суттєві транзитні коливання. Для таких пошуків насамперед слід звертати увагу на газові гіганти поза Сонячною системою, адже ці масивні екзопланети можуть мати кілька невеликих супутників.
Таким чином вчені відкрили шість нових кандидатів у екзосупутники в червні 2020 року. Але такий метод ненадійний. Найчастіше зміни у транзиті на орбіті навколо світила свідчать про наявність інших планет, а не супутників. Перевірити це можна було б за допомогою прямих спостережень, але жоден з телескопів на таке не здатний. Отже, поки що людство не має надійних методів полювання на екзосупутники, але вчені працюють над цим.
Ілюстрація транзиту планети на диску зірки.
З’ясувати, чи океан знаходиться під поверхнею екзосупутників, буде ще складніше. Європейські вчені вивели для цього спеціальну формулу, яка враховує діаметр супутника, відстань від нього до планети, товщину і теплопровідність зовнішнього шару поверхні. Перші два параметри можна виміряти, а інші доведеться обчислювати, ґрунтуючись на знаннях про супутники Сонячної системи. Також індикатором рідкої води під поверхнею можуть бути гейзери.
Дослідники сподіваються, що нові потужні телескопи допоможуть полювати на екзосупутники. Крім того, необхідно докладно вивчити підповерхневі океани у нашій Сонячній системі. Найближча із запланованих місій – JUpiter ICy moons Explorer від Європейського космічного агентства. Її старт очікується у 2022 році, вона вивчатиме Ганімед, Каллісто та Європу. Ще один проект – Europa Clipper. Він належить NASA. Його програма має на меті висадку модуля на поверхню Європи, а старт заплановано на 2024 рік.
