Шаг за шагом до Европы: есть ли жизнь в космосе

Но если внеземная жизнь подчиняется тем же законам химии и биологии, что и наша, то поле поисков можно резко сузить. Насколько мы знаем, любые организмы, какими бы чуждыми они ни были для людей, обязательно нуждаются в наборе базовых условий — прежде всего в наличии определенных химических веществ (воды и углерода) и источника энергии (тепла), которая нужна как минимум для того, чтобы вода не замерзала.

Перебирая миры Солнечной системы один за другим с учетом этих условий, можно выделить несколько самых перспективных. Верхнюю строчку в таком условном рейтинге наверняка займет Европа — один из четырех крупных спутников Юпитера, открытых еще Галилеем, который впервые взглянул на него через телескоп. Но если великий итальянский астроном полагал Европу обычным каменистым небесным телом, то мы уже знаем, что это не так: спутник покрыт толстой (15–25 км) ледяной корой, под которой скрывается глубокий, от 60 до 150 км, океан. Увидеть воду снаружи невозможно, однако на ее присутствие указывает целый ряд довольно надежных признаков.

Зонды Voyager 1 и 2, посетившие систему Юпитера в конце 1970-х годов, прислали первые детальные снимки ледяной поверхности Европы. Она оказалась самой гладкой из всех тел Солнечной системы, со сравнительно небольшим количеством ударных кратеров. Возраст коры спутника оценивается всего в 40–90 млн лет — значит, она понемногу, но постоянно обновляется, возможно нарастая снизу.

Кроме того, зонд Galileo обнаружил, что сильные магнитные поля Юпитера, охватывая Европу, заметно деформируются. Это может указывать на присутствие больших объемов перемешивающейся проводящей жидкости — например, соленой воды. Наконец, атмосфера спутника, пусть и крайне разреженная (ее давление в 100 млрд раз ниже, чем на Земле), но все-таки содержит молекулы воды, которые могут выбрасываться с глубины.

В процессе вращения спутника в мощном гравитационном поле Юпитера разные его участки испытывают разное притяжение. Возникают приливные силы, которые слегка деформируют, «мнут» его, словно большой кусок пластилина. Это приводит к появлению трещин и разломов в ледяной коре и вызывает разогрев, что позволяет прячущемуся под ней океану оста ваться жидким. Время от времени внутреннее море прорывается наружу — гейзерами почти чистого водного пара с крайне небольшим количеством солей и, возможно, легких органических веществ. Если текущие оценки размеров этого океана близки к реальности, то он может содержать вдвое больше воды, чем наша собственная планета, которую принято считать голубой.

Дном скрытого океана на Европе служит ее твердое и горячее ядро. Взаимодействуя с ним, вода дополнительно нагревается и вдобавок растворяет определенное количество минералов, включая содержащие углерод карбонаты. Точный состав ядра спутника неизвестен, неизвестно и содержание в нем каменистых и металлических компонентов, однако ясно, что теоретически оно способно «оживлять» океан, снабжая его базовыми ингредиентами для жизни: жидкой водой, энергией и химическими веществами. Моделирование показывает, что в таком состоянии Европа пребывает уже примерно 4 млрд лет. А значит, там есть и четвертое важное условие, необходимое для эволюции: время.

Итак, мы сузили ключевую область поисков внеземных организмов до Европы. Но все равно трудно представить, сколько усилий потребуется для проверки этой гипотезы: чтобы долететь до системы Юпитера, придется преодолеть более 600 млн км космического пространства, затем совершить мягкую посадку, каким-то образом пробраться через многокилометровый слой льда, взять пробы, провести анализ и отправить результаты на Землю.

Такая миссия остается за горизонтом современных технологий — и тем более за пределами возможностей финансирования. Поэтому человечеству придется пока ограничиться более скромным проектом.

Наш аппарат должен достичь Юпитера и затем совершить несколько пролетов возле Европы, как можно ниже над ее поверхностью. На борту следует предусмотреть комплект научных приборов, которые в моменты сближения выполнят ряд наблюдений и замеров. Камеры высокого разрешения и спектрометры нужны для уточнения топографии и соста ва ледяной коры. Дополнительные спектрометры — для изучения состава выбросов гейзеров и слабой атмосферы. Тепловизор — чтобы определить температуру на разных участках. Радар — чтобы заглянуть в глубину, рассмотреть структуру трещин, а возможно, даже найти области, заполненные жидкостью.

Внушительный набор научных инструментов — плюс обмен данными с далекой Землей — потребует немало энергии. Для радиоизотопных источников, способных проработать так долго, необходимы приличные количества весьма дорогого плутония, так что проще и дешевле положиться на старые добрые солнечные батареи. Но поскольку Юпитер находится впятеро дальше от Солнца, чем Земля, их поверхность должна быть очень большой.

При этом следует помнить о крайне высоком уровне радиации, с которым предстоит столкнуться аппарату. Мощное магнитное поле Юпитера удерживает огромные количества заряженных частиц, и всю бортовую электронику придется надежно от них экранировать

Межпланетный аппарат NASA Europa Clipper стартовал с космодрома на мысе Канаверал 14 октября 2024 года. Его перелет до Европы продлится около 5,5 года, за которые зонд сделает пару витков, закрутившись вокруг Марса и Земли, чтобы разогнаться за счет их гравитации. Двигательный модуль, разработанный в Лаборатории прикладной физики (APL) Джонса Хопкинса, включает 24 небольших реактивных двигателя, работающих на гидразине и азотном тетраоксиде. При размерах 3х1,5 м он несет баки, способные вместить около 2700 кг топлива — на него приходится добрая треть массы всего аппарата, и больше половины предполагается потратить на торможение и выход на рабочую орбиту в системе Юпитера.

На месте по бокам зонда развернется пара внушительных солнечных батарей. Размеры каждого «крыла» — 13,5 х 4,1 м, это позволит собрать достаточно солнечной энергии, несмотря на то что уровень ее на таком расстоянии от светила составляет лишь несколько процентов от привычного в окрестностях Земли.

Здесь же заработает система терморегуляции: жидкость, прокачиваясь через систему трубок, будет защищать Europa Clipper от переохлаждения или перегрева, который ожидается во время пролетов вблизи Европы. Сориентировавшись по звездам с помощью пары камер, аппарат раскроет главную антенну с «тарелкой» диаметром около 4 м и направит ее к наземным станциям сети NASA Deep Space Network.

Еще около года Europa Clipper будет корректировать траекторию. Лишь затем заработают бортовые научные приборы и начнутся три с небольшим года главной миссии зонда. За это время аппарат должен совершить около полусотни пролетов в непосредствен ной близости от Европы и один раз пройти всего в 25 км над ее поверхностью.

В остальное время Europa Clipper будет наблюдать за Юпитером и другими его спутниками, прежде всего за Ганимедом. Базовый модуль, в котором собрана вся электроника, помещен в плотный кожух со стенками из алюминиево-цинкового сплава толщиной 9,2 мм. Он закреплен на двигательном модуле и защищает чувствительные компоненты аппарата от радиации.

Между 2031 и 2034 годом Europa Clipper должен уточнить состав и свойства ледяной поверхности Европы, выявить на ней области, которые меняются активнее всего. По косвенным признакам: составу атмосферы и выбросов гейзеров, характеристикам магнитного и гравитационного поля, процессов теплообмена — определить размеры, температуру и состав подледного океана.

При этом больших надежд на то, что аппарат точно укажет на наличие или отсутствие жизни, нет: вряд ли он обнаружит достаточные количества сложной органики, которая могла бы стопроцентно подтвердить присутствие микробов. Цель зонда скорее разведывательная: выяснить, насколько условия на глубине подходят для жизни, и открыть дорогу следующим, куда более сложным миссиям.

Такие проекты до сих пор остаются полуфантастическими: пролететь огромное расстояние, сесть, пробуриться через многокилометровый лед и выпустить плавающие датчики — все это вряд ли реализуемо в обозримом будущем. Однако еще в 2000-х годах российские и европейские ученые всерьез планировали более умеренный вариант миссии, с посадочным модулем, который смог бы провести обследование на поверхности спутника, в непосредственной близости от одного из источников выбросов материи через трещины. К сожалению, в силу финансовых, организационных, а затем и политических причин совместный проект пришлось свернуть, и сегодня лишь отдельные группы разработчиков продолжают трудиться над различными аспектами будущей миссии, в том числе роботами, способными действовать в подледном океане.

Не лучше дело обстоит и на Западе. Проект Europa Lander в разных вариантах обсуждается уже с начала нулевых, но раз за разом не получает одобрения и финансирования. В последний раз NASA отложило миссию в 2022 году, предпочитая направить ресурсы на другие проекты по исследованию дальнего космоса — орбитальные аппараты, которые отправятся на Уран и спутник Сатурна Энцелад. И в самом деле, посадочный зонд для Европы обойдется в изрядную сумму, способную обеспечить сразу несколько альтернативных миссий. Уже в предварительном варианте — двигательный модуль, орбитальный и спускаемый аппараты — зонд оценивается более чем в 10 млрд долларов.

Да и сама посадка на Европу крайне опасна: ледяная поверхность полна острых углов, торосов и трещин. А мы еще недостаточно точно ее картографировали, чтобы выбрать подходящее место для спуска. Так что пока от летящего к Юпитеру Europa Clipper не будут получены данные топографии и ответы на вопрос о составе местного льда и океана, рисковать никто не станет. А значит, нам остается только ждать.