Гидротермальные источники могут поддерживать жизнь на лунах Юпитера
Все мы видели сюрреалистические кадры гидротермальных источников на дне холодного океана, извергающих черные шлейфы сверхгорячей воды и кишащих жизнью.
Новое исследование предполагает, что низкотемпературные источники, распространенные на морском дне Земли, могут создавать условия для жизни на "океанских мирах" в нашей Солнечной системе.
Что такое океанические миры?
Океанические миры - это планеты и луны, на которых есть или были жидкие океаны. Часто эти океаны находятся под ледяной оболочкой или в скалистых недрах.
В нашей Солнечной системе несколько лун Юпитера и Сатурна являются океаническими мирами. Их существование вдохновило ученых на исследования, полеты космических аппаратов и даже популярные фильмы, такие как "Доклад о Европе".
Тепло и гидротермальная циркуляция
Исследования показывают, что некоторые океанические миры генерируют достаточно внутреннего тепла, чтобы стимулировать гидротермальную циркуляцию под их морским дном. Это тепло вырабатывается в результате радиоактивного распада и приливных сил.
Гидротермальные системы на морском дне Земли были обнаружены в 1970-х годах, в результате чего появились экосистемы вокруг жерл, выбрасывающих тепло, частицы и химические вещества.
Моделирование гидротермальной жизни на Земле
В новом исследовании ученые из Калифорнийского университета в Санта-Крузе использовали сложную компьютерную модель, основанную на гидротермальной циркуляции Земли.
Изменяя такие переменные, как гравитация, тепло, свойства пород и глубина циркуляции жидкости, они обнаружили, что гидротермальные источники могут существовать в широком диапазоне условий.
Если такие потоки возникают на океанических мирах, таких как луна Юпитера Европа, то шансы на существование там жизни возрастают.
"Это исследование позволяет предположить, что низкотемпературные гидротермальные системы могли поддерживаться на океанических мирах за пределами Земли в течение времени, сопоставимого с тем, которое требуется для возникновения жизни на Земле", - сказал Эндрю Фишер, ведущий автор исследования и заслуженный профессор наук о Земле и планетах в Калифорнийском университете в Санта-Крузе.
Система охлаждения Земли
Система циркуляции морской воды, которую смоделировала команда, основана на морском дне северо-западной части Тихого океана возрастом 3,5 миллиона лет.
Там холодная придонная вода течет через потухший вулкан, проходит под землей около 30 миль и выходит на поверхность более теплой и с другим химическим составом.
"Вода накапливает тепло по мере того, как течет, и выходит наружу более теплой, чем при входе, и с совершенно другим химическим составом", - объясняет кандидат наук Кристин Дикерсон, второй автор статьи.
Это течение обусловлено плавучестью, поскольку вода становится менее плотной при нагревании и более плотной при охлаждении.
Система, названная "гидротермальным сифоном", существует до тех пор, пока есть тепло и порода позволяет циркулировать жидкости".
Потенциал жизни на океанических мирах
Высокотемпературные системы жерл на Земле в основном обусловлены вулканической активностью, но больший объем жидкости течет при более низких температурах, что обусловлено "фоновым" охлаждением Земли.
Через эти низкотемпературные жерла вытекает столько же воды, сколько через все реки и ручьи на Земле, вместе взятые, и на них приходится около четверти теплопотерь Земли.
Предыдущие исследования гидротермальной циркуляции на Европе и луне Сатурна Энцеладе были посвящены высокотемпературным жидкостям.
Однако не менее вероятны и низкотемпературные потоки. "Вероятность возникновения низкотемпературных потоков не меньше, если не больше", - отметила соавтор исследования Донна Блэкман, научный сотрудник EPS.
Долговечность гидротермальных систем
Один из интересных результатов компьютерного моделирования показал, что в условиях очень низкой гравитации - как на Энцеладе - циркуляция может продолжаться при низких и умеренных температурах в течение миллионов или миллиардов лет.
Этот вывод помогает объяснить, как на небольших океанических мирах могут существовать долговечные системы циркуляции жидкости под их морским дном даже при ограниченном нагреве.
Будущее гидротермальных исследований
Для определения условий на океанических мирах ученые-планетологи обращаются к наблюдениям спутниковых миссий. Авторы исследования планируют присутствовать на запуске космического аппарата Europa Clipper осенью этого года, целью которого является изучение этих удивительных сред.
Непосредственное наблюдение за морским дном океанических миров на предмет наличия активных гидротермальных систем остается сложной задачей из-за их удаленности от Земли и физических характеристик. Поэтому важно максимально использовать имеющиеся данные, большая часть которых собрана дистанционно, и использовать результаты десятилетий детального изучения аналоговых систем Земли.
Это исследование открывает новые возможности для понимания условий, необходимых для поддержания жизни на других планетах и лунах, и позволяет предположить, что потенциал жизни за пределами Земли больше, чем мы думали раньше.
Исследование опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Планеты.
