Есть ли жизнь на Сатурне?
Специалисты NASA обнаружили в атмосфере Титана признаки того, что на спутнике Сатурна может существовать жизнь. С помощью комплекса радиотелескопов Atacama Large Millimeter Array на высоте 200 км над поверхностью планеты обнаружилась высокая концентрация акрилонитрила. Это вещество, которое принимает участие в формировании клеточных перегородок микроорганизмов. Исследователи предполагают, что жизнь может существовать в метановых океанах.
Больше всего молекул акрилонитрила обнаружено над южным полюсом спутника. Низкие температуры, которые господствуют на Титане, превращают данное вещество в капли, которые попадают в метановые озера.
Ученые провели эксперимент, в ходе которого выяснилось, что найденного вещества хватит, чтобы воссоздать десять тысяч живых организмов на один кубический сантиметр.
Ранее в ходе своей последней миссии автоматическая межпланетная станция Cassini обнаружила в кольцах Сатурна органические вещества, которые ученые назвали «кирпичиками жизни». Аппарату удалось зафикисировать наличие сложных соединений, в том числе десятки видов непредельных и ароматических углеводородов, спирты, муравьиную кислоту и целый ряд других веществ.
Жизнь на Сатурне
Но, чем ниже Вы спускаетесь, тем выше температура планеты. Проблема лишь в том, что растет и давление. Когда попадаете в достаточно комфортную температурную среду, позволяющую существовать жидкой воде, давление такое, как на нескольких километрах вглубь океана Земли.
Если хотите поискать жизнь, то отправляйтесь к спутникам Сатурна. Они представлены в основном водяным льдом, а температура сохраняется за счет приливного контакта с планетой. К примеру, Энцелад располагает активными гейзерами на южном полюсе. Возможно, под корой скрываются запасы нагретой воды.
Титан способен похвастаться морями и озерами из углеводородов. Подобное замечали и на поверхности Гипериона. Таким образом, пока можно рассчитывать лишь на спутники Сатурна.
Поиски жизни на Сатурне
Изучив снимки шестого по величине спутника Сатурна Энцелада, ученые выяснили: под застывшей поверхностью скрывается океан соленой воды, что указывает на вероятность присутствия каких-то форм жизни. Зонд Cassini сделал уникальные снимки гейзеров, извергающихся на Энцеладе в районе длинных разломов, названных тигровыми полосами. Ученые предположили, что источником водяного пара в загадочных выбросах является подземный океан воды.
Кроме того, впервые за семь лет наблюдений аппарат Cassini приблизился на 4330 миль к так называемой луне Сатурна Елене. Первое сближение с этим спутником зонд совершил в марте 2010 года. Тогда ученые смогли детально рассмотреть рельеф спутника и даже заметить, что вся поверхность Елены покрыта инеем. Исследователи предположили, что это вещество может оседать из соседнего Энцелада. Восемнадцатого июня 2011 г. зонд пролетел над границей темной и светлой областей ледяной глыбы, ему также удалось сфотографировать сторону спутника, озаренную светом, отраженным самим Сатурном. На полученных снимках впервые стали отчетливо видны странные вытянутые кратеры. Эти фотографии помогут ученым полностью завершить картографирование одного из самых интересных спутников Сатурна.
Ранее астрономы обнаружили, что на еще одном спутнике планеты Титане есть озера и реки, регулярно происходят пыльные бури, а над его поверхностью находятся облака, подобные тем, что иногда фиксируют в верхних слоях земной атмосферы. Облака на Титане состоят из мельчайших частиц льда и пара. При помощи Cassini ученые установили, что атмосфера Титана работает по одностороннему циклу, что обеспечивает выпадение углеводородов и других органических соединений на поверхность в виде осадков. Парадокс в том, что эти соединения не испаряются для пополнения атмосферы, но каким-то образом атмосферная подпитка для выпадения осадков здесь продолжается.
Крайне низкая температура на поверхности Титана для жизни не пригодна, однако в глубине его океанов теоретически может находиться более теплая жидкость. Существует ряд предположений, что там условия вполне благоприятные для зарождения живых организмов.
Предположения о том, что где-то во Вселенной есть формы жизни требуют от ученых новых способов доказательств. Так, в следующем году американские исследователи планируют запустить первый в истории наноспутник размером с буханку хлеба. Его задачей станет обнаружение возможных признаков жизни на экзопланетах, расположенных за пределами Солнечной системы.
Наноспутник, работающий на солнечных батареях, будет снимать звезду в тот момент, когда перед ней проходит орбитальная планета. Определив изменение яркости планеты, ученые смогут вычислить ее размер, удаленность и предположить наличие на ней жизни. Ученые надеются в будущем запустить в космос целую флотилию наноспутников, для того чтобы они могли изучить сотни звезд и, возможно, найти жизнь на других планетах. Следует заметить, что ранее на спутнике Сатурна Рее обнаружили кислород, а на Титане — облака.
На спутнике Сатурна обнаружена невероятная находка
Ученые Юго-Западного научно-исследовательского института обнаружили сложные органические молекулы в замерзшей жидкости, выброшенной гейзерами Энцелада, спутника Сатурна. Находка увеличивает вероятность существования живых организмов на небесном теле.
Раньше было известно, что на Энцеладе присутствуют простейшие углерод-содержащие соединения, молекулярная масса которых не превышала 50 дальтон. Однако теперь исследователи нашли в выброшенных кристаллах льда органические молекулы, которые тяжелее молекулы метана примерно в 10 раз и масса которых составляла более 200 дальтон. По словам ученых, Энцелад стал единственным объектом Солнечной системы после Земли, который обладает условиями, удовлетворяющими всем основным требованиям к существованию жизни.
У Энцелада крайне разреженная атмосфера, а под водяной мантией находится твердое силикатное ядро. Под ледяной поверхностью Энцелада имеется океан, внутри которого, вероятно, активны гидротермальные источники, нагревающие воду до 90 градусов по Цельсию.
Спутник Сатурна может быть пригоден для жизни
Спутник Энцелад является шестым по счёту для планеты Сатурн, по величине своей площади он едва превосходит площадь американского штата Вашингтон. Запущенная на Сатурн автоматическая межпланетная станция под названием Cassini обнаружила, что под толстым слоем ледяной поверхности планеты-спутника находятся океанические воды. Это открытие может стать гипотетическим основанием говорить, что здесь возможны признаки жизни.
Океанические воды на Энцеладе довольно насыщены различными источниками гидротермального типа. Кроме того, зонд обнаружил здесь другие элементы из периодической таблицы Менделеева, которые присутствуют на планете Земля и могут служить для зарождения биологических организмов. К таким элементам относятся водород, азот и углерод.
Учёные в настоящий момент не могут точно ответить, есть ли жизнь на Энцеладе. Пока этот вопрос лежит в области теоретического знания. Для того, чтобы подтвердить или опровергнуть существование живых организмов на спутнике Сатурна, необходимо запустить туда экипаж научной экспедиции, что в настоящее время технически невозможно.
Сатурн является второй по величине планетой в Солнечной системе после Юпитера. Сатурн принадлежит к так называемым газовым гигантам. Сатурн отличается от других планет наличием заметных колец по экватору. Сатурн имеет шестьдесят два спутника, которые известны науке в настоящее время. Зонд Cassini был запущен на Сатурн в 1997 году, однако, достиг системы планеты только в 2004 году.
Кассини-Гюйгенс
Cтанция «Кассини-Гюйгенс» предоставила в распоряжение ученых поразительные фотографии Сатурна, его колец и спутников, запечатлев то, чего никто никогда прежде не видел. Сегодня не осталось сомнений в том, что проект оказался в высшей степени успешным, более того, он подтвердил предчувствия ученых: наши взгляды на космос придется серьезно пересмотреть. Межпланетная станция, ставшая воплощением давней мечты, появилась на свет в результате тесного сотрудничества американского Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства.
Сатурн чуть меньше Юпитера и вдвое дальше от Солнца, чем Юпитер. Поэтому интенсивность падающей на него солнечной радиации составляет порядка одного процента от таковой, падающей на Землю. И подобно Юпитеру Сатурн медленно сжимается, излучая вследствие этого в окружающее пространство почти в 2,5 раза больше энергии, чем ему достается от Солнца. Этот фактор, как и у Юпитера, обеспечивает подогрев его атмосферы изнутри планеты в большей степени, чем от Солнца.
К сожалению, в атмосферу Сатурна еще не спускали ни одного зонда. Поэтому термодинамические параметры его атмосферы в зависимости от высоты, а также химсостав атмосферы Сатурна пока однозначно не известны. Но считать, что они кардинально отличаются от юпитерианских нет оснований. Поэтому и выводы о возможности жизни на Сатурне в плотных слоях атмосферы должны быть примерно такими же, как и в случае Юпитера.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Жизнь на Титане: вероятный сценарий колонизации космоса
В январе издательство «Альпина Нон-фикшн» выпускает книгу «За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе» планетолога Аманды Хендрикс и научного журналиста Чарльза Уолфорта. Forbes Life нашел в ней вполне реалистичное предположение того, как мог бы выглядеть человеческий быт на Титане, крупнейшем спутнике Сатурна, и публикует отрывок из книги.
Однажды люди научатся жить на Титане, самом крупном спутнике Сатурна. Они будут черпать энергию из безграничных запасов ископаемого топлива, а кислород — из замерзшей воды, составляющей большую часть массы Титана. Азотная атмосфера, которая плотнее земной, защитит человека от космического излучения и позволит ему жить в негерметичных строениях и передвигаться не в скафандрах, а в очень теплой одежде и респираторах. Люди будут кататься на лодках по озерам жидкого метана и летать, подобно птицам, в холодной плотной атмосфере при помощи крыльев за спиной.
Произойдет это потому, что в определенный момент в этом возникнет необходимость. Сегодня холодные мрачные небеса Титана непривлекательны и невероятно далеки. У нас пока нет технологий, позволяющих отправить людей на Титан. Но технологии развиваются, а перспективы Земли ухудшаются. В прежние времена человеческие существа уже отправлялись в неведомые и опасные дали, когда жизнь в привычном месте становилась невыносимой. Если жители Земли не начнут вести себя иначе, то новый мир на Титане, свободный от войн и климатических катаклизмов, может стать привлекательным для колонистов.
Строительство автономной космической колонии — в нескольких десятилетиях и технологических шагах от нас. Но многие ученые и инженеры уже думают о ней, поскольку это приключение — из тех, ради которых они выбрали профессию, и поскольку создание колонии ставит острейшие вопросы о сегодняшних технологиях, исследованиях и космической промышленности. В самом деле, такая цель, как переселение человека на другую планету, — лучшее оправдание программы США по пилотируемым космическим полетам.
Почему Титан?
Вода в жидкой и твердой форме вдали от Солнца встречается в изобилии. В глубинах спутников Сатурна и Юпитера содержатся скальные породы, но вода составляет куда большую долю их объема, чем у внутренних планет. Например, Титан крупнее Меркурия, его радиус на 50% превышает радиус Луны, но его плотность ниже, а тяготение, соответственно, слабее — ведь вода менее плотна, чем камень и металл.
В Солнечной системе только Титан буквально завален топливом, которое мы могли бы добывать и сжигать, пользуясь технологиями едва ли сложнее газовых печей, встречающихся в типичных американских домах. Земной природный газ в основном состоит из метана, как озера и моря Титана. Прибрежные дюны Титана — тоже углеводородные, в основном из более тяжелых и сложных органических соединений, которые называются полициклическими ароматическими углеводородами. Учитывая атмосферную углеводородную фабрику Титана и низкие температуры, все это логично.
Имея на Титане электростанции, питаемые углеводородным топливом, колонисты могли бы строить большие, освещенные теплицы, выращивать в них пищу и перерабатывать углекислый газ, выделяющийся при сгорании, обратно в кислород. Почти все можно было бы делать из пластика, произведенного из местного сырья. Для добычи металлов и других тяжелых элементов, необходимых для питательных веществ и производства электроники, колония могла бы заняться разработкой астероидов с помощью космических аппаратов. Располагая неограниченной энергией и доступом к ресурсам, колонисты в итоге смогли бы построить дома по берегам озер, ходить по ним на лодках и летать на личном авиатранспорте.
Как будет устроена наша жизнь
Многие ученые воображали, каково было бы жить на Титане, ведь кажется, что это было бы так просто. Ральф Лоренц из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса написал о Титане пару книг. Он предлагал разнообразные исследовательские миссии, в том числе судно, похожее на буй, и ряд метеостанций. Когда мы общались с ним, он говорил о подлодке. «Любой земной транспорт можно осмысленно использовать где-то на Титане», — сказал Ральф.
На Титане люди могут выжить без скафандров
Лоренц отмечает, что на Титане люди могут выжить без скафандров, передвигаясь тепло одетыми и в кислородных масках, и жить в негерметичных зданиях. Нетрудно вообразить себя в странном оранжевом ландшафте Титана, стоящим на влажном, мягком грунте вроде того, который обнаружил зонд «Гюйгенс», с разбросанной вокруг галькой твердого льда. Темпера- тура там около –180 °C, но в одежде с толстой теплоизоляцией или нагревающими элементами было бы комфортно. Если одежда прорвется, это не убьет вас — главное не замерзнуть. Здесь не нужен громоздкий герметичный костюм вроде тех, что астронавты носят на Луне или в вакууме космоса.
Жилище на Титане может быть устроено подобно жилищам в полярных областях Земли, с использованием воздухонепроницаемой изоляции и свай, уберегающих от таяния лед и замерзшие углеводороды, на которых оно стоит. Простые двойные двери удержат кислород внутри. Если жилище даст течь, ее нужно устранить, но никакой непосредственной угрозы она не представляет. Устранить проблему до надлежащего ремонта можно куском изоленты. Вездесущие углеводороды содержат немало канцерогенов, поэтому, входя домой, важно почистить и снять уличную одежду.
У Титана и Антарктики есть некоторое сходство. Чтобы выжить в этих местах, требуется активное использование технологий, самое важное — обогрева. И туда и туда нужно везти припасы. Чтобы остаться в таком месте навсегда без внешней поддержки, понадобится источник энергии и производство пищи в закрытом помещении. В Антарктике, вероятно, полно ископаемого топлива, однако, чтобы его получить, потребуется пробить толстый лед. На Титане топливо лежит прямо на поверхности, а вот кислород придется добывать из недр. И там и там, чтобы выйти наружу, нужно подобающим образом одеться. Температура на Титане куда ниже, но погода там спокойнее.
Главное отличие Антарктики от Титана в том, что в Антарктике можно дышать атмосферным воздухом. Атмосфера Земли почти на 80% состоит из азота и на 20% — из кислорода. Атмосфера Титана — на 95% из азота и на 5% из метана. Мы не можем жить без кислорода, но все же воздух Титана для нас не является мгновенным ядом. В нем достаточно цианида, чтобы от него сильно разболелась голова, а азот приведет к наркозу, знакомому водолазам: обратимому состоянию, похожему на опьянение. При поломке дыхательного аппарата вы потеряете сознание через минуту, но вас можно возвратить к жизни, если вовремя предоставить доступ к кислороду.
В слабом поле тяготения Титана легко летать
Давление атмосферы Титана на 50% выше, чем на Земле. Этой атмосферы более чем достаточно для защиты от радиации и микрометеоритов. Из-за холода воздух также вчетверо плотнее, чем на Земле. Это приводит к двум любопытным побочным эффектам. Первый — медленно меняющаяся устойчивая погода. Второй — в слабом поле тяготения Титана легко летать.
Тяготение Титана составляет лишь 14% земного, даже меньше, чем лунные 17% (Титан куда крупнее Луны, но Луна содержит больше скальных пород, масса которых порождает более сильное тяготение, чем вода, из которой по большей части состоит Титан). В слабом лунном тяготении астронавты «Аполлона» передвигались прыжками, как при замедленной съемке, будто воздушные шарики, отскакивающие от пола. На Титане с еще меньшей гравитацией их бы дополнительно поддерживала плотная атмосфера; в костюме с крыльями они легко планировали бы на значительные расстояния.
Назад дороги не будет
Человеческое тело, вероятно, приспособится к Титану таким образом, что это затруднит возвращение на Землю.
Наши тела обусловлены тяготением. Кости бегунов формируются более прочными благодаря силе, с которой их стопы сталкиваются с землей. Пациент, надолго прикованный к больничной койке, теряет мышечный тонус и порой ослабевает настолько, что не может стоять. NASA разобралось, как тренировать астронавтов на МКС, чтобы они сохраняли мышечную массу и плотность костей в ходе шестимесячного пребывания в невесомости, но для этого требуется проводить на специальных тренажерах по два часа в день. Большинство колонистов на Титане, скорее всего, будут придерживаться распорядка тренировок не лучше типичного обитателя Земли с неиспользованным абонементом в спортзал. Со временем они, скорее всего, слишком ослабнут для того, чтобы жить на Земле.
Колонисты также будут зависеть от искусственного освещения. Каждый, кто жил в северных широтах, знает, что естественный свет и темнота регулируют жизнь, влияют на настроение и работоспособность как в помещениях, так и на улице. На полюсах солнце светит все лето, а всю зиму стоит ночь. На полюсах никто, кроме исследователей, не живет, но жителям северных регионов намного южнее полюса все равно приходится приспосабливаться к изменениям освещенности физически и с помощью технологий. Коренные народы пережидали зиму, получая из пищи вроде жира морских млекопитающих витамин D, который жители умеренных климатических зон получают от Солнца. Летом народы Севера становятся энергичными и долгими солнечными днями запасают пищу.
Современные обитатели полярных климатических зон поддерживают суточный цикл сна и бодрствования искусственным освещением. Они питаются обработанной пищей, содержащей витамин D (однако зачастую в недостаточном количестве). В отсутствие регулируемого суточного цикла и достаточного количества яркого света и витамина D многие люди впадают в депрессию и сезонную хандру, начинающуюся с осенним ослабеванием естественной освещенности.
Естественные циклы света и темноты будут совершенно непривычными
На Титане освещение помещений и подобающая диета будут круглогодичной необходимостью. Естественные циклы света и темноты будут совершенно непривычными. Будучи спутником Сатурна, Титан всегда повернут к нему одной и той же стороной. Однако оранжевая атмосфера, вероятно, не позволяет увидеть звезды и планеты. (Во всяком случае, Титан находится в плоскости колец Сатурна, так что их не будет видно.) Колония, без сомнения, была бы построена на стороне Титана, обращенной к Сатурну; в этом месте отраженный от Сатурна свет, вероятно, поддерживает слабую освещенность в течение всего дня, за исключением времени, которое Титан оказывается в тени Сатурна. День длится 16 земных суток, так что пару недель освещение будет слегка усиливаться Солнцем, а следующая пара недель будет потемнее. Год на Титане равняется 29 земным годам, так что каждое из четырех времен года длится примерно 7,5 лет. «Кассини» исследовал Титан почти половину местного года, начав летом у южного полушария; сейчас начинается лето в северном полушарии, и мы лишь начинаем понимать влияние сезонов на погоду.
Нам пока еще многое не известно о Титане, но мы знаем, что если туда доберемся, то смогли бы там жить.
Есть ли жизнь на Сатурне?
Данные, собранные межпланетной станцией «Кассини-Гюйгенс», дают новую пищу для размышлений над вопросом: есть ли жизнь на Сатурне? Или на его спутниках?
Cтанция «Кассини-Гюйгенс» предоставила в распоряжение ученых поразительные фотографии Сатурна, его колец и спутников, запечатлев то, чего никто никогда прежде не видел. Сегодня не осталось сомнений в том, что проект оказался в высшей степени успешным, более того, он подтвердил предчувствия ученых: наши взгляды на космос придется серьезно пересмотреть.
Межпланетная станция, ставшая воплощением давней мечты, появилась на свет в результате тесного сотрудничества американского Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), Европейского космического агентства (ЕКА) и Итальянского космического агентства (ИКА).
История «Кассини» началась более зо лет назад с разговора между двумя учеными, приверженцами идеи международного сотрудничества. Одним из них был китайский астроном Вин Хуэнь Ип, в то время сотрудник немецкого Института исследований Солнечной системы Макса Планка (он разрабатывал проект запуска орбитальной станции к Сатурну).
Другим — Даниэль Готье, который предложил Национальному центру космических исследований во Франции отправить космический аппарат прямо на Титан, один из спутников Сатурна.
Именно Вину принадлежит идея дать проекту имя Джованни Кассини, итальянского астронома, математика, инженера и первого директора (с 1669 года и до самой смерти в 1712-м) Парижской обсерватории. Кассини открыл четыре спутника Сатурна (Япет, Диону, Рею и Тефию), а также щель между кольцами.
И проект действительно получился международным: ЕКА построило спускаемый аппарат «Гюйгенс» (названный в честь голландского астронома Христиана Гюйгенса, разглядевшего в 1665 году Титан), НАСА — орбитальную станцию «Кассини», а ИКА оснастило ее огромной антенной. Проект потребовал вложения таких колоссальных средств и оказался настолько сложным с научной и технической точек зрения, что несколько раз оказывался на грани закрытия.
Обнаруженные в последний момент технические неполадки, а также неблагоприятные погодные условия заставили отложить запуск, но 15 октября 1997 года ракета «Титан» все же стартовала с космодрома на мысе Канаверал во Флориде. Путешествие межпланетной станции к Сатурну заняло семь лет, и еще 13 продолжались исследования.
«Кассини» был одним из самых больших и тяжелых аппаратов, когда-либо запущенных в космос: 6,7 метра в высоту, чуть более четырех метров в ширину, массой 5712 килограммов. Чтобы преодолеть путь до Сатурна, используя минимум горючего, ему потребовалась помощь гравитационных полей других планет: «Кассини» дважды пролетел мимо Венеры, по разу — мимо Земли и Юпитера (именно в таком порядке), и это помогло ему набрать необходимую скорость, чтобы 30 июня 2004 года выйти на орбиту Сатурна.
К концу декабря того же года зонд «Гюйгенс» (2,7 метра в обхвате, масса — 318 килограммов) отделился от станции и 14 января 2005-го сел на поверхность Титана. Защитная оболочка зонда была рассчитана на то, чтобы не расплавиться при падении в атмосфере спутника, на поверхности которого он проработал 72 минуты, передавая на «Кассини» данные наблюдений.
Местность, где оказался зонд, представляла собой твердую ровную поверхность, покрытую галькой, вероятно ледяной. Аппарат окружала оранжевая дымка, образованная, по мнению ученых, метаном и другими летучими органическими соединениями.
Получив данные с «Гюйгенса», ученые из Корнельского университета (США) выяснили, что в плотной атмосфере Титана солнечное излучение вызывает образование цианистого водорода, или синильной кислоты, — весьма интересного, хотя и ядовитого (для человека) вещества. «Цианистый водород на свету может полимеризироваться, образуя длинные цепочки, в том числе с другими молекулами, — рассказывает Мартин Рам из Корнельского университета, — а это одно из условий возникновения жизни».
Космическая станция «Кассини-Гюйгенс» проработала достаточно долго и смогла предоставить ученым данные, которые позволяют приблизиться к разгадке тайн второй по величине планеты Солнечной системы.
За 13 лет «Кассини» собрал самые разные, неизвестные прежде сведения о Сатурне: обнаружил полярные сияния и гигантские ураганы — диаметр одного из них составил почти 8000 километров.
Было открыто несколько новых спутников, в том числе Мефона, Паллена, Анфа, Дафнис и Эгеон. Благодаря «Кассини» нам теперь известна плотность колец Сатурна и то, из какого материала они образованы (ледяная пыль и камни). Система колец включает несколько разделительных промежутков, в том числе щели Кассини (4800 километров шириной), Энке (320 километров) и Килера (всего 40 километров).
Но самые поразительные открытия станции связаны с Титаном и другими спутниками Сатурна. Так, под ледяной коркой Энцелада скрывается океан, где могут существовать зачатки жизни, а на фотографиях видны фонтаны ледяной крошки и водяного пара, вырывающиеся из гидротермальных жерл на океанском дне.
15 сентября 2017 года «Кассини» попрощался со Вселенной. Его миссия была выполнена, топливо почти израсходовано, и по команде с Земли началось контролируемое падение станции сквозь атмосферу Сатурна.
Эва Ван Ден Берг
Иллюстрации, фото: НАСА, JPL-CALTECH, Геологическая служба США, Марк Гарлик, Science Photo Library, SSI
