Является ли Ганимед — не Марс или Европа — лучшим местом для поиска инопланетной жизни?

Скопируйте ссылку на статью под названием http://Is%20Ganymede — Not%20Mars%20Or%20Europa — The%20Best%20Bearby%20Place%20To%20Look%20For%20Alien%20Life?

Поделиться Является ли Ганимед — не Марс или Европа — лучшим местом поблизости для поиска инопланетной жизни? на Facebook
Поделиться Является ли Ганимед — не Марс или Европа — лучшим местом поблизости для поиска инопланетной жизни? в Твиттере
Поделиться Является ли Ганимед — не Марс или Европа — лучшим местом поблизости для поиска инопланетной жизни? на LinkedIn

Самый большой спутник в нашей Солнечной системе, о котором часто забывают, — это мир, богатый водой. Означает ли это жизнь?

Здесь, на Земле, жизнь зародилась очень рано в истории нашей планеты и с тех пор не только выживает, но и процветает.Хотя все каменистые миры в нашей Солнечной системе могли быть рождены из одних и тех же исходных ингредиентов, включая атомы и молекулы-предшественники, которые, как мы думаем, необходимы в первую очередь для возникновения жизни, не каждый мир обладает подходящими условиями и свойствами для жизни. жизни, чтобы возникнуть и поддерживать себя в течение ~ 4,5 миллиардов лет истории нашей Солнечной системы. Земля просто имеет комбинацию характеристик

Так где и как нам искать жизнь на нашем космическом заднем дворе за пределами Земли? Есть множество хороших вариантов, в том числе:

• Марс, наш более холодный и меньший брат, который, казалось, имел водное прошлое на протяжении более ~ 1 миллиарда лет и все еще может содержать свидетельства древней или даже спящей жизни.
• Венера, которая, возможно, была похожа на Землю до того, как поддалась безудержному парниковому эффекту, и на вершинах облаков которой может существовать жизнь.
• Европа и Энцелад, ледяные спутники Юпитера и Сатурна, с жидкими подповерхностными океанами и гейзерами, которые выносят этот жидкий материал через ледяную кору на прямой солнечный свет,
• Титан, гигантский спутник Сатурна с более плотной атмосферой, чем у Земли, и с жидким метаном на поверхности.
• или Плутон и Тритон, которые представляют собой большие ледяные миры из пояса Койпера, оба из которых имеют сложные погодные условия, а также подповерхностный жидкий океан.

Тем не менее, одна возможность, которую часто упускают из виду, — это самая большая луна во всей нашей Солнечной системе: третий галилеев спутник Юпитера, Ганимед. С недавним открытием водяного пара в его разреженной атмосфере он может быть просто упущенным из виду, но очевидным кандидатом на жизнь, которая возникла совершенно независимо в Солнечной системе.

Насколько мы можем судить, есть несколько свойств, которые абсолютно необходимы для возникновения жизни на планете, и еще несколько свойств, которыми обладает Земля, но которые могут быть или не быть существенными, необязательными или совершенно неуместными, когда речь идет о поддержании жизни. и поддержание живого мира.Основные из них — по крайней мере, для известной нам химической жизни — включают:

• основные элементы для жизни, такие как углерод, кислород, азот, водород и фосфор,
• состоит из основных строительных блоков, таких как сахара, аминокислоты и другие жизненно важные молекулы,
• источник внешней энергии из окружающей среды с градиентом энергии, позволяющий извлекать полезную работу,
• и жидкая вода, которая абсолютно обязательна во всех жизненных процессах, происходящих здесь, на Земле.

Однако, как отмечалось выше в списке миров-кандидатов в нашей Солнечной системе, где может существовать жизнь в настоящее время или ранее, эти критерии, вероятно, необходимы, но недостаточны для возникновения и поддержания жизни. На Земле мы обладаем комбинацией дополнительных факторов, которые кажутся благоприятными для того вида жизни, о котором мы знаем, но могут быть или не быть требованиями.

Земля также обладает:

• сильное магнитное поле, окружающее его,
• генерируется активным металлическим ядром,
• с глубоким, жидким океаном и сушей различной топографии,
• обладающие существенной атмосферой с пренебрежимо малым давлением на поверхности,
• с дневными и ночными температурами, которые существенно различаются, но не на сотни градусов,
• с границей раздела жидкая вода/порода на дне океанов,
• питается от внешнего солнечного света и внутреннего тепла ядра, создавая градиенты энергии,
• и относительно крупный ближайший спутник, способный создавать на нашей планете существенные, но не катастрофические дифференциальные (приливные) силы.

До тех пор, пока у нас не будет достаточной выборки миров, в которых жизнь независимо возникла, закрепилась и поддерживала себя в космологических масштабах времени, мы не имеем ни малейшего представления о том, какие из этих свойств Земли важны для успеха жизни на планете, на Луне. , или другой объект.

Однако, глядя на этот список и на свойства других миров в нашей Солнечной системе, стоит взглянуть на Ганимед: самый большой из известных нам спутников и восьмой по величине объект, вращающийся вокруг Солнца в целом.

Ганимед является третьим из четырех больших спутников Юпитера, внутри него находятся вулканическая Ио и богатая льдом Европа, а за ним вращается покрытая кратерами Каллисто. Ганимед приливно привязан к Юпитеру, а это означает, что его одна и та же «лицо» всегда указывает на газовую планету-гигант, но, поскольку он относительно близок к Юпитеру на орбитальном расстоянии ~ 1,07 миллиона километров, ему все же удается совершить полный оборот вокруг Юпитера — и, следовательно, полный оборот на 360° вокруг своей оси — каждые ~7 дней.

Беглый взгляд на Ганимед может натолкнуть вас на мысль, что это мир, подобный Луне или Меркурию: почти безвоздушный мир, лишенный атмосферы и сильно изрытый кратерами. Его пресный сероватый цвет на фотографиях делает его еще более похожим на эти два мира, совершенно ничем не примечательные и, можно подумать, совершенно негостеприимные для жизни. Фактически, у него очень тонкая атмосфера и поверхностное давление около 1 микропаскаля, обеспечиваемое слоем газа (в основном кислорода). Потребовалось бы примерно 100 миллиардов атмосфер Ганимеда, сложенных друг на друга, чтобы достичь давления, которое мы наблюдаем здесь, на Земле, и этого может быть достаточно, чтобы остановить вас прямо здесь.

В конце концов, без атмосферы, почему мы вообще должны рассматривать Ганимед как интересный мир для изучения жизни?

Конечно, у Ганимеда очень тонкая атмосфера, а с атмосферой, обеспечивающей такое малое давление, на его поверхности невозможно иметь жидкую воду. Нет жидкой воды, нет жизни, дело закрыто, верно?

Насколько ограниченными были бы мы, если бы именно здесь мы остановили нашу линию расследования. Да, очень маловероятно, что на поверхности Ганимеда происходят существенные жизненные процессы.Но когда мы подробно рассмотрим атмосферу — как это было недавно сделано в новом исследовании с использованием архивных данных Хаббла — мы обнаружим, что в атмосфере Ганимеда есть гидросигнатуры: большое количество водяного пара.

Обнаружение водяного пара и кислорода на Ганимеде говорит нам о том, что замороженная ледяная поверхность мира на самом деле взаимодействует с космической погодой, влияющей на нее, и это несмотря на сильное магнитное поле Юпитера. Молекулярный кислород образуется, когда заряженные частицы ударяются о лед на поверхности и разрушают его, указывая на то, что частицы солнечного ветра проникают сквозь него. Водяной пар, с другой стороны, должен образовываться путем сублимации: должны быть ледяные области, которые достаточно нагреваются, чтобы водяной пар не только производился, но и был достаточно горячим, чтобы термически уйти в остальную часть атмосферы. Несмотря на сильное экранирующее магнитное воздействие Юпитера и застывший вид Ганимеда, кусочки головоломки на самом деле складывают воедино захватывающую историю.

Когда в 1998 году с помощью прибора STIS (спектроскопического) телескопа Хаббла были проведены первые наблюдения Ганимеда в ультрафиолетовом диапазоне, астрономы были немного удивлены: вокруг Луны были видны полосы полярного сияния, свидетельствующие о том, что Ганимед не просто встроен в магнитное поле Юпитера. поля, но создает собственное магнитное поле. Комбинация этих двух полей, поля Юпитера и поля Ганимеда, может привести к тому, что частицы будут направляться вниз на поверхность Ганимеда, учитывая его тонкую атмосферу, создавая кислородную атмосферу, которую мы наблюдаем.

Но как Ганимед вообще поддерживает магнитное поле? Чтобы понять это, мы должны заглянуть внутрь Ганимеда, и именно здесь история трансформируется из «хорошо, давайте проследим за подсказками, чтобы увидеть, куда они ведут» в «о, ничего себе, может быть, мы поторопились списать Ганимед как потенциально обитаемый мир».

Да, на Ганимеде практически отсутствует атмосфера.И да, там холодно: от 70 К в самый холодный период на ночной стороне, когда он находится в тени Юпитера, до 152 К — максимальных дневных температур, наблюдаемых космическим кораблем «Галилео». И на его поверхности много льда; примерно 50% и более поверхности покрыты льдом, причем в основном водяным льдом. Другие соединения включают аммиак, различные сульфаты и диоксид серы. Но все становится очень, очень интересным, когда дело доходит до Ганимеда, когда мы исследуем, что должно происходить внутри него.

Внешняя кора Ганимеда в основном состоит из льда, особенно из водяного льда, который образует гексагональную кристаллическую структуру. Хотя он покрыт глиной и канавками с полярными ледяными шапками, считается, что эти минералы в основном прибыли миллиарды лет назад, когда частота ударных кратеров была очень высокой. Магнитные поля Ганимеда защищают экваториальные области, но позволяют солнечной плазме ударять по полюсам, что приводит к наблюдаемому морозу в высоких широтах. Однако за последние примерно 3,5 миллиарда лет внешний вид Ганимеда практически не изменился.

Однако внутри эта кристаллическая ледяная структура простирается вниз довольно далеко: примерно на 160 километров. Ниже этого температура и давление становятся достаточно высокими, чтобы вода больше не оставалась в твердой фазе, а переходила в жидкое состояние. Другими словами, на самом деле под обманчиво бесплодной местностью, покрывающей поверхность Ганимеда, находится густой, глубокий подземный океан, простирающийся до глубины около 800 км, или почти треть пути к его центру. Ниже этого, безусловно, есть еще один слой льда и, возможно, несколько слоев льда и жидкости в различных фазах, пока вы не дойдете до скалистой мантии, которая сама может находиться в контакте со слоем жидкой воды.

Граница мантии и воды на дне конвективного океана должна была значительно повысить тепловую температуру: примерно на 40 К выше, чем на границе льда и воды, лежащей над ней.Ниже, под мантией, находится жидкометаллическое ядро, окружающее твердое железо-никелевое ядро, которое, как считается, имеет радиус ~ 500 км, температуру около ~ 1600 К и плотность, примерно равную плотности планеты. Меркурий (примерно в три раза больше общей плотности Ганимеда в целом). Конвекция в ядре является общепринятым объяснением наблюдаемого магнитного поля Ганимеда.

Обладая этими внутренними свойствами, Ганимед внезапно превращается из бесплодного мира, похожего на земную Луну, в мир с, возможно, лучшими шансами для жизни в глубоком подземном океане, на границе между самым нижним слоем жидких океанов и горячим , скалистый покров. Точно так же, как у нас есть уникальный набор экстремофильных организмов, которые процветают и уникально адаптированы к среде, окружающей гидротермальные жерла здесь, на Земле, вполне возможно, что что-то очень, очень похожее происходит примерно в 800 километрах вниз, на границе океана и мантии. , на Ганимеде.

Если мы просмотрим наши контрольные списки ранее, мы обнаружим, что Ганимед отвечает почти всем требованиям. Из основного списка он имеет:

Путешествуйте по Вселенной с астрофизиком Итаном Сигелом. Подписчики будут получать информационный бюллетень каждую субботу. Все на борт!