Космос подходит для жизни?

Всего пару десятилетий назад космос казался безводной и пустой темной бездной, наверняка безжизненной, а Земля — единственной в своем роде, уникальной планетой. Открытия последних лет рисуют совершенно другую картину Вселенной, – полноводной и готовой к заселению.

Считалось, что планеты за пределами Солнечной системы встречаются нечасто, особенно в «обитаемой зоне», – не слишком далеко от звезды и не слишком близко, чтобы вода не замерзла и не испарилась. А если и встречаются, то, как правило, слишком массивные, и из-за огромной силы тяжести  непригодные для жизни существ, подобных нам.

Впервые экзопланету у похожей на Солнце звезды обнаружили ещё в 1995 году, но  настоящий бум случился в последние годы благодаря орбитальным телескопам, специально для этой цели созданным. Их два: Kepler и пришедший ему на смену TESS.

Они открывают новые экзопланеты каждый день. На начало 2025 года достоверно подтверждено существование около семи с половиной тысяч планет, а еще примерно столько же считаются надежными кандидатами и ждут окончательного принятия в планеты, – астрономы просто не успевают.

По большей части это действительно крупные планеты, как Юпитер, – а мелкие, размером с Землю, обнаружить гораздо сложнее.   Все эти экзоюпитеры расположены в пяти тысячах звездных систем, – то есть больших планет в типичной звездной системе несколько, как и у нас.

Сравнение обитаемых зон Солнечной системы и системы Траппист-1 (обитаемые зоны – зеленые)

А в последние годы наконец стало получаться обнаруживать маленькие планетки, особенно у близких к нам звезд.   Даже у ближайшей к Солнцу звезды, Проксимы Центавра (это часть звездной системы Альфа Центавра, состоящей из трех звезд), нашли каменную планету, очень похожую на Землю – массой в 1.3 земных. Она в два раза ближе к своей звезде, но и звезда – красный карлик, совсем не такая яркая, как Солнце – поэтому планета  в зоне жизни, вода там может быть жидкой.

В октябре 2024 произошло новое открытие из этого ряда. У звезды Барнарда,  ближайшей к Солнцу одиночной звезды и второй после Проксимы ближайшей к нам звездной системы, тоже нашли маленькую планету – массой в два раза больше Марса. Она, правда, не в зоне обитания, а слишком близко к звезде, – но, кроме нее, у звезды Барнарда нашли еще три кандидата в маленькие планетки. Скоро дальнейшие наблюдения за звездой окончательно подтвердят или опровергнут их наличие, – но в любом случае, напрашивается вывод о том, что и маленькие каменные планеты есть повсюду, раз уж мы видим их у двух ближайших звезд.

По современным оценкам, планет, похожих на Землю, с условиями, подходящими для развития жизни, только в нашей галактике не меньше, чем сотни миллионов!

Инопланетные океаны

Но ведь Земля уникальна не только расположением. У нас тут целый океан  воды на поверхности – недаром Землю прозвали Голубой планетой. Других океанов ведь в Солнечной системе нет?

Еще как есть!  В клуб потенциальных миров со своими водяными океанами входит уже десяток небесных тел в Солнечной системе (правда пока все – лишь по косвенным данным, но к некоторым из них уже летят исследовательские аппараты, чтобы проверить все на месте). В списке крупнейших океанов Солнечной системы наш Мировой океан уже даже не в первой пятерке.

Океаны под многокилометровой толщей льда должны быть как минимум на двух спутниках Сатурна — Титане и Энцеладе (извергающем в космос водяные гейзеры высотой в сотни километров), на спутниках Юпитера Европе и Ганимеде, на нескольких спутниках Урана.

Например, авторы недавнего исследования предложили искать подледные океаны на основе так называемых физических либраций — небольших «покачиваний» небесного тела при движении по орбите.  Расчеты показали, что если ледяная оболочка луны или планеты отделена от ядра жидким океаном, то амплитуда этих колебаний будет значительно выше. Испытания этой модели подтвердили наличие подледных океанов сразу на трех спутниках Урана – Миранде, Ариэле и Умбриэле.  По таким же колебаниям еще в начале года обнаружили океан на спутнике Сатурна Мимасе, прозванном «Звездой Смерти» за характерный внешний вид. А с новой методикой поиск миров-океанов пойдет еще быстрей.

Скорее всего, океаны есть даже на Плутоне, криовулканы которого извергают из каких-то подземных резервуаров грязь, смешанную с водяным льдом.  А также на некоторых крупных астероидах и малых планетах в поясе Койпера далеко за Плутоном. Подземные хранилища жидкой воды оказались очень распространенной вещью в Солнечной системе, их уже находят по нескольку в год, – кажется, это одно из главных и самых интересных изменений, произошедших в последние годы в научной картине мира.

Но ведь все эти океаны – подо льдом, а Земля уникальна тем, что океаны у нас на поверхности?

Даже в этом смысле уникальность Земли под угрозой! Самые большие океаны в Солнечной системе, вероятно, находятся на Уране и Нептуне, – и они не подо льдом.  Так утверждает исследование планетолога Буркхарда Милитцера из Беркли, согласно которому под плотными голубоватыми водородно-гелиевыми атмосферами  ледяных гигантов находится  слой жидкой воды, глубиной в  8 тысяч км. Под ним еще один слой примерно такой же глубины – из жидкого метана и аммиака, а в центре каменное ядро размером с Меркурий (у Урана) и с Марс (у Нептуна).

Теория, появившаяся благодаря компьютерному моделированию (которое показало, что слои воды и метана с аммиаком не будут смешиваться), объясняет и отсутствие у этих планет дипольного магнитного поля, как у Земли – оно возникает как раз благодаря конвекции, перемешиванию (так в недрах Земли жидкий металл ядра то поднимается, нагревшись, то опускается, когда охладится).

Если другие звездные системы имеют состав, аналогичный нашему, говорит Милитцер, ледяные гиганты вокруг этих звезд, вероятно, имеют схожую внутреннюю структуру. А ведь экзопланеты размером с Уран и Нептун –  одни из самых распространенных   среди обнаруженных на сегодняшний день.

Лунный лед и марсианские подземелья

Вероятно, самые важные для освоения космоса открытия из этой серии – это обнаружение огромных запасов воды на Луне и Марсе. Становится понятней, где брать воду  и кислород для будущих колонистов.

На Марсе нашли огромные подземные запасы льда вблизи экватора, в регионе Медуза. Недавнее исследование подозрительных слоев грунта радаром MARSIS с борта орбитального марсианского зонда Mars Express обнаружило залежи водяного льда до 3,7 км толщиной. Если этот лед растопить, весь Марс покроется двухметровым слоем воды. Но добыть эту воду будет  непросто – лед в формации Медуза находится под сотнями метров пыли.

 

Миллиарды лет назад на Марсе были океаны, реки, озера.  А теперь только лед —  есть еще довольно большие шапки льда на полюсах (там сверху сухой лед – замерзший углекислый газ, а под ним – водяной лед) и еще кое-какие запасы в кратерах.

 

Но другое недавнее исследование указывает, что марсианские океаны не испарились и даже не замерзли, их воды существуют и ныне – под землей!

Анализ данных сейсмической активности, полученных с посадочного модуля Insight, показал наличие большого подземного резервуара жидкой воды на Марсе — достаточного, чтобы заполнить океаны на поверхности планеты. По оценке ученых, объем грунтовых вод может покрыть всю планету на глубину от 1 до 2 километров.

Около 3 миллиардов лет назад океаны и реки Красной планеты ушли под землю. На поверхности остался только лед, в основном в полярных шапках. Новый анализ недр Марса показал, что большая часть жидкой воды не испарилась, а прячется в порах горных пород на глубине 10–20 километров. Под «сухой корой» Марса находится еще один слой коры, насыщенный водой.

Если на Марсе жили какие-нибудь организмы, вполне вероятно, что они сумели приспособиться к жизни в таких условиях. Но как добраться до этой воды? Даже на Земле бурение на такую глубину было бы очень сложной задачей.

Зато на Луне глубоко копать не придется. В самом конце декабря ученые проанализировали данные про особенности залегания  льда в лунных полярных кратерах Кабео и Галимов, собранные за 15 лет работы российским нейтронным телескопом ЛЕНД с борта лунного спутника НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter. В грунте Кабео, огромного кратера диаметром около 100 км, массовая доля водяного льда в среднем составляет около 0,5% – и добывать ее там совсем нетрудно! В некоторых участках воды даже 0,7%, – например, у самой глубокой и самой холодной точки постоянно затененного участка кратера.  Но лед есть и на освещаемых Солнцем участках, – чем глубже, тем больше.

Другой приполярный кратер, названный в июне 2024 в честь академика РАН Э. М. Галимова, втрое меньше, и находится ближе к экватору. Оказалось, что в грунте на его дне нет признаков водяного льда, – хотя в окрестностях кратера в почве немного льда содержится. Исследователи объясняют отсутствие льда в Галимове извержением горячей магмы, о котором свидетельствуют трещины на дне кратера.

Становится понятней, где строить лунную базу, – запасы льда для нее критичны, ведь из него получают не только воду, но и кислород.

Всюду жизнь?

Итак, неожиданно мы оказались в космосе, пригодном для жизни, – здесь полно воды и небольших каменных планет с жидкими океанами.

Это, конечно, лишь косвенные свидетельства, дающие надежду, что жизнь во Вселенной — вовсе не уникальное явление и может обнаружиться даже у нас под боком, в Солнечной системе. А ещё — надежду на колонизацию ближайших космических окрестностей и инопланетных океанов.

Но разве само устройство мироздания не обнадеживает? Куда ни глянь, космос всюду устроен одинаково: галактики (их в видимой Вселенной насчитали уже сотни миллиардов), звезды (в типичной спиральной галактике – сотни миллиардов звезд), планеты…

Вселенная повсюду одинакова, ничего уникального в разных звездных мирах не заметно. Почему же мы должны считать себя одинокими во Вселенной, наблюдая вокруг триллионы триллионов миров? Разве логично верить, что в таком удобном для проживания космосе жизнь  – явление уникальное или случайное?