Может ли в океане Европы быть жизнь? Как земной эксперимент объяснил странное поведение перекиси водорода на спутнике Юпитера
Представьте себе ледяной мир, испещрённый трещинами, под которыми, возможно, плещется гигантский солёный океан. Это Европа, спутник Юпитера — один из главных кандидатов на поиск внеземной жизни в нашей Солнечной системе. И вот, совсем недавно, космический телескоп «Джеймс Уэбб» подкинул учёным загадку, которая поначалу казалась досадным противоречием, а в итоге может стать ключом к пониманию обитаемости этого мира.
В центре этой истории — простое и знакомое нам вещество: перекись водорода (H₂O₂). Но на Европе она ведёт себя крайне странно.
Загадка экватора: когда наука говорит одно, а телескоп — другое
Многие десятилетия учёные были уверены: если на Европе и есть перекись водорода, то искать её нужно на полюсах. Логика проста: в ледяной полярной пустыне, где царит вечный холод, летучие соединения вроде перекиси буквально «вмораживаются» в поверхность и могут сохраняться очень долго. Экватор же, по меркам Европы, — место тёплое и динамичное. Любая перекись там должна была бы быстро разрушиться.
Каково же было удивление астрономов, когда «Джеймс Уэбб» прислал данные. Всё оказалось с точностью до наоборот. Самые высокие концентрации перекиси водорода были обнаружены не на холодных полюсах, а в хаотичных, изломанных ландшафтах тёплого экватора, в так называемой Области Тары.
Это был настоящий научный парадокс. Данные наблюдений вступали в прямое противоречие с устоявшимися лабораторными моделями. Что-то явно было упущено.
Главный подозреваемый: углекислый газ из глубин
Ключ к разгадке, как это часто бывает, лежал на виду. Исследователи заметили любопытное совпадение: там, где много перекиси, много и углекислого газа (CO₂). Но откуда на ледяной поверхности спутника взяться углекислому газу? Самая правдоподобная гипотеза — он просачивается изнутри. Через гигантские трещины в ледяной коре на поверхность попадают газы из того самого гипотетического подповерхностного океана.
Именно эта связь вдохновила команду учёных из Юго-Западного исследовательского института (SwRI) на простой, но гениальный эксперимент. Что, если именно углекислый газ помогает перекиси водорода образовываться в неожиданных местах?
Европа в пробирке: как воссоздать чужой мир на Земле
Чтобы проверить свою догадку, учёные создали мини-Европу в лаборатории. Они взяли вакуумную камеру, охладили её до температур, царящих на поверхности спутника, и нанесли тонкий слой водяного льда, смешанного с небольшим количеством CO₂.
Но для химической реакции нужен источник энергии. На Европе эту роль выполняет мощнейшее магнитное поле Юпитера, которое постоянно бомбардирует поверхность спутника потоками заряженных частиц. В лаборатории эту космическую радиацию сымитировали пучком энергичных электронов.
И результат превзошёл все ожидания. Эксперимент показал, что даже ничтожные примеси углекислого газа в ледяной матрице действуют как катализатор, резко усиливая производство перекиси водорода. Химия на поверхности Европы оказалась сложнее и интереснее, чем предполагалось. Загадка «Джеймса Уэбба» была решена: перекись не «скапливается» на экваторе, она активно образуется там благодаря выходам CO₂ из недр.
От химии к жизни: почему это так важно?
Хорошо, загадку разгадали. Но почему это открытие вызывает такой восторг у астробиологов?
Дело в том, что этот процесс намекает на существование глобального химического цикла, связывающего поверхность и океан. Позвольте объяснить.
- Источник энергии. Жизни, какой мы её знаем, нужна энергия. На Земле её главный источник — Солнце. Но в подлёдном океане Европы царит вечная тьма. Энергию нужно искать в химии.
- Космическая «батарейка». Реакция между окислителями (веществами, отбирающими электроны, как кислород или перекись водорода) и восстановителями (веществами, отдающими электроны, которые могут подниматься со дна океана, например, из гидротермальных источников) — это, по сути, природная батарейка. Она может служить источником энергии для живых организмов.
- Круговорот веществ. Новое исследование показывает, как эта «батарейка» может работать. Вещества из океана (например, CO₂) поднимаются на поверхность. Там космическая радиация «заряжает» их, превращая в богатые энергией окислители, вроде нашей перекиси водорода. Затем, с течением времени, эти соединения могут снова попасть в океан — например, через те же трещины или при таянии льда — и высвободить свою энергию, потенциально «накормив» гипотетических микробов.
Таким образом, странное распределение перекиси водорода — это не просто химический курьёз. Это косвенное доказательство того, что на Европе существует механизм, способный снабжать тёмный подлёдный мир энергией, необходимой для поддержания жизни.
В ожидании «Клипера»
Конечно, это пока лишь красивая и логичная гипотеза, подкреплённая лабораторным экспериментом. Но она даёт исследователям бесценный инструмент. Теперь, когда к Юпитеру летят сразу две миссии — Europa Clipper (NASA) и JUICE (ESA), — учёные будут знать, что и где искать.
Эти лабораторные данные помогут правильно интерпретировать будущие наблюдения с близкого расстояния. Возможно, именно поиски регионов, богатых одновременно перекисью водорода и углекислым газом, укажут на самые интересные для изучения места — «окна» в таинственный и, возможно, обитаемый океан Европы.
То, что начиналось как загадка, превратилось в дорожную карту. И каждый такой шаг приближает нас к ответу на один из самых волнующих вопросов: одни ли мы во Вселенной?