Путешествия по космосу. Где искать воду в космосе?

От автора: По материалам программы Cosmic Vistas: Water Worlds.

Вода, это важнейший элемент на планете Земля. Всё что мы знаем о других планетах – это поразительно высокие горы, и обширные пустыни. Похоже, только лишь на Земле, можно встретить воду в жидком состоянии, которая скапливается в океаны. А океаны, занимают значительную часть всей площади планеты. Вода способна изменять облик нашей планеты. Вода растворяет твёрдые вещества, участвует в передаче энергии во все стороны земного пространства, и в биосфере. И самое главное – делает климат Земли пригодным для жизни. Вода, помогает химическим веществам, образовывать химические соединения. Особенно те, которые важны для поддержания жизни. Становится понятным, что жизнь, какой мы её знаем, была бы совершенно невозможна без воды.

Вода, имеет настолько важное значение для поддержания жизни на планете, что учёные задались целью отыскать её в остальных частях нашей солнечной системы, и даже за её пределами. Незаметно для себя, учёные постепенно превратились в водоискателей. Они повсюду ищут подсказки и признаки того, есть ли текущая вода где-нибудь ещё во Вселенной? Сначала, и чаще всего, воду пробовали искать на тех космических объектах, которые похожи на Землю. Но Венера оказалась засушливой, а Марс оказался пустынным. Однако затем, более убедительные признаки жидкой воды, были обнаружены в таком месте, которое совершенно отличается от нашей родной планеты. Этим местом, оказался спутник Сатурна - Энцелад.

Энцелад, находится от Солнца, на расстоянии одного с половиной миллиарда километров. Энцелад, это лишь один из многих спутников, которые вращаются вокруг Сатурна, но учёные уже давно считают его очень интересным объектом для изучения. В отличие от других объектов солнечной системы, у Энцелада, чрезвычайно светлый поверхностный слой. Ещё одной любопытной и интересной особенностью, является тот факт, что Энцелад, вращается вокруг Сатурна, по так называемым, E - кольцам. Эти E - кольца, сформированы скоплениями пыли и льда. Астрономы давно предполагали, что между E- кольцами и Энцеладом, существует какая-то связь – но какая же? Ответ на этот вопрос, удалось получить в 2005 году, когда NASA отправило в космос зонд Кассини, для изучения Сатурна. И впервые, зонду удалось пройти мимо Энцелада на самом близком расстоянии. Некоторые участки территории, древней поверхности Энцелада, испещрены ударными кратерами, которые накопились в течение последних миллиардов лет.

В окрестностях южного полюса спутника, поверхностный слой выглядит по-разному. На этих ландшафтах, в основном преобладают странные, прямые борозды. В июне 2005 года, зонд Кассини более тщательно исследовал эти области, и обнаружил 4 особенно глубоких трещины. Эти странные трещины, учёные прозвали "следами тигра". Пролетая, Кассини также обнаружил и признаки газообразного вещества, окружающего южный полюс спутника. Оказалось, что этот газ состоит главным образом, из водяного пара. На основании всех наблюдений, стало ясно, что на Энцеладе происходит нечто уникальное.

В следующий раз, Кассини, приблизился к спутнику уже в ноябре 2005 года. Тогда, камеры космического аппарата, были запрограммированы сделать снимки Энцелада с такого ракурса, чтобы солнце оставалось позади спутника. В результате, были получены изображения, на которых видно как из южного полюса Энцелада, выделяются испарения водяного пара. Очевидно, что у этих испарений должен быть какой-то источник, который и порождает  E-кольца Сатурна, состоящие из пыли и других частиц. Эти наблюдения, вызвали интригующий интерес, к проекту Кассини. По снимкам напротив солнечного света, стало ясно, что испарения являются струями гейзеров, состоящих из зернистого льда.

Похоже, что под холодной и безжизненной поверхностью Энцелада, находится тёплая среда, и происходит геологическая активность, которая и вызывает на поверхности видимый феномен. Тогда откуда же выделяется это тепло? Спутник, находится слишком далеко от Солнца, чтобы своими лучами оно могло растопить поверхность. Кроме того, размеры Энцелада слишком малы, для того чтобы спутник имел возможность сохранять тепло, накопленное за миллиарды лет своего существования. Учёные предполагают, что из Энцелада выделяется тепло, из-за силы притяжения Сатурна. Откуда бы тепло ни выделялось, данные свидетельствуют о том, что Энцелад остаётся тёплым, в течение очень долгого времени. Наблюдения Кассини, доказывают, что поверхность спутника, покрыта гейзерами, которые порождают снежный покров. На некоторых участках, толщина снежного покрова, составляет около 100 метров. По данным вычислений, чтобы образовался снежный покров такой толщины, необходимо около десяти миллионов лет. Если с тех давних пор, на Энцеладе происходила активность, то это может указывать на то, что под ледяной поверхностью спутника, располагается целый океан воды в жидком состоянии. Если это действительно так, то гейзеры Энцелада, являются на данный момент наиболее убедительным доказательством того, что за пределами планеты Земля всё-таки встречается вода в жидком состоянии. А там где вода, там возможна и жизнь.

Однако вода, очень могущественное соединение, которое изменяет окружающую среду повсюду, где она только появляется. Поэтому вода, может быть обнаружена, путём поиска, следов изменений в ландшафте. В Солнечной системе, нет более загадочной планеты чем Марс, который постоянно вдохновляет на поиски, и вводит в заблуждение астрономов. Марс - это единственная планета, твёрдую поверхность которой можно легко рассмотреть с Земли. Свечение Марса, ржаво оранжевым цветом, по прежнему притягивает взоры учёных разных поколений. Планета старательно изучалась как с помощью телескопов, так и позднее - с помощью многочисленных зондов-разведчиков. В результате исследований, на Марсе были обнаружены многочисленные, высохшие русла рек, а также древние днища высохших озёр. Миллиарды лет назад, на Марсе из горячих источников, били ключом фонтаны, а отложения полезных ископаемых, сформировались благодаря жидкой воде. На Марсе, даже сегодня есть вода. Но только в виде вечно замёрзшего льда, в затвердевших почвах. После таких данных, Марс стал изучаться более тщательно, но самое важное наблюдение, пока что ещё не сделано.

Марс - это очень специфическая планета, на которой в далёком прошлом, вода играла очень важную роль. В настоящее время, на орбите Марса, и на его поверхности, находятся исследовательские аппараты, которые пытаются выяснить историю этой планеты. И все они одновременно, обнаружили неожиданные намёки на то, что на Марсе, возможно, можно найти даже воду, в жидком состоянии, если искать в правильном месте. В течение многих лет, Марс был изучен настолько тщательно, что может показаться странным заявление, что намёки на присутствие воды, были обнаружены лишь в недавнее время. Это связано с тем, что прежде, Марс можно было изучать лишь кратковременно. То есть, когда планету исследовали зонды, то они находились в рабочем состоянии, только лишь на короткие периоды времени.

Ситуация коренным образом изменилась в 1997 году, когда аппарат Mars Global Surveyor, добрался до Марса. Это был первый аппарат, который закрепился на орбите Марса, и который с тех пор стал наблюдать за планетой. Непрерывный мониторинг, поможет выявить небольшие изменения, которые могут указывать на то, что под поверхностью Марса, могут находиться потоки воды. Эта мысль, на первый взгляд, может показаться сомнительной. Ведь на Марсе, преобладает суровый холод, а его атмосферное давление настолько низкое, что почти соответствует условиям вакуума. В результате, при таких суровых условиях, с поверхности планеты жидкая вода моментально будет испаряться. В июне 2000-го года, камеры аппарата Mars Global Surveyor, ответили на вопросы учёных, и зафиксировали новое, интересное открытие.

Исследовав десятки тысяч сделанных фотографий, учёные обнаружили маленькие борозды, на стенах пропасти каньонов, и кратеров. Борозды, выглядели так, словно они были образованы, стекающими по стенам, потоками воды. И совершенно не похоже на то, что эти следы образовались миллиарды лет назад. Напротив, они выглядят сформированными совсем недавно. Когда эти борозды были обнаружены, то некоторые учёные предположили, что они служат доказательством существования, поверхностных грунтовых вод, которые время от времени проступают на поверхности. Идея звучала захватывающе, особенно когда позднее выяснилось, что некоторые из этих борозд, по-видимому, из года в год изменяют свои очертания. Неужели вода, стала причиной этого феномена? Однако, один момент всё же вызывал недоумение. Больше всего борозд, располагалось с теневой стороны кратеров и стен каньонов, по отношению к Солнцу. Никто и никогда не подумал бы, что можно обнаружить воду в таких холодных и затенённых местах.

Учёные попытались объяснить, загадочность этого феномена. На Марсе настолько холодно, что на протяжении всех зимних месяцев,  углекислый газ, покидает тонкий слой атмосферы, и выпадает на поверхность планеты, образуя иней, и изморозь. Такое огромное количество углекислого газа, под действием собственного веса, и последующего перемещения с поверхности, может привести к оползням. Но даже это объяснение, не вполне правдоподобное во всех случаях.

Mars Reconnaissance Orbiter - это аппарат, у которого наиболее точная камера на сегодняшний день, и он был отправлен к Марсу. Учёные, управлявшие камерой, объявили в 2011 году, что аппарат обнаружил необычное явление, на южном полюсе Марса, как раз возле кратера Ньютон. На фотографиях видно, как вдоль внутренней стены кратера, проступают тёмные полосы, которые распространились по всей плоской поверхности. Что интересно, полос становится больше в южном полушарии, с наступлением весны и лета, а затем, полосы исчезают с приближением зимы. Выглядит интригующе, особенно если подумать, что именно вода порождает это явление. Струясь к основанию стены, борозды выглядят, словно потемневший отпечаток волны, на береговом песке. Борозды всё же меняют свой цвет, на протяжении многих месяцев, хотя вода на поверхности Марса не может оставаться в жидком состоянии столь продолжительное время, тем более, около поверхности. Но если под поверхностью, в зоне вечной мерзлоты, всё-таки струится растаявшая вода, то это может вызывать изменения в поверхностном слое почвы. Это будет грандиозное событие, если учёные смогут подтвердить то, что под поверхностью Марса существует вода в жидком виде, пусть даже непродолжительное время.

Итак, подведём краткие итоги вышесказанного:

Именно вода, может поддерживать жизнь, как минимум – некоторых видов бактерий. Мысль о том, что какая-то незнакомая нам жизнь, может существовать настолько близко от нашей планеты Земля - просто поражает воображение. В то время, как мы проектируем ещё более высокотехнологичные аппараты, для поиска воды на Марсе, другое исследовательское оборудование, уже занимается более расширенным поиском воды, начиная от уголков вселенной, и вплоть до Звёзд. Для вселенной, справедливо по крайней мере одно фундаментальное наблюдение: ни одно место во Вселенной, не является полностью уникальным. Повсюду в космосе, находятся атомы, звёзды и Галактики - и все они подчиняются одним и тем же законам физики. Эта идея крайне важна. Потому что если жизнь возможна в нашем уголке Вселенной, то она скорее всего может зародиться и в другом месте, там где были все благоприятные условия для этого развития. И одним из таких условий, вероятно, является жидкая вода.

***
С развитием технологий, у нас появились новые средства, для изучения объектов, за пределами пространства солнечной системы. В космос, были запущены космические телескопы, которые помогли отыскать планеты, вращающиеся вокруг других звёзд. Телескопы также могут предоставить нам информацию о том, есть ли на этих планетах признаки воды? Одной из таких, является планета под номером H D-209458b, которая вращается вокруг своей звезды, похожей на Солнце. Её ещё называют планета Осирис, и она находится в ста пятидесяти световых лет от Земли, и расположена в созвездии Пегаса. Это первая планета за пределами солнечной системы, за которой наблюдали астрономы, как она проходит по своей орбите, возле своей родной звезды. Планету нельзя наблюдать непосредственно в телескоп, но зато можно измерить, насколько часто и насколько долго, планета перекрывает свет исходящей от звезды, в то время как она проходит мимо неё. На основании этих данных, стало возможно рассчитать размеры планеты, а также и расстояние до её родной звезды. Из этих данных, можно также извлечь и много другой информации.

Когда порция света звезды, проходит сквозь атмосферу планеты, то по отсвечиванию можно определить, из каких химических элементов состоит атмосфера. С помощью космических телескопов, было установлено, что планету Осирис окружает обширная атмосфера. Подобная атмосфера, не встречается ни в одном уголке нашей солнечной Системы. Родная звезда, разогревает горячую атмосферу планеты, и способствует её расширению. Вследствие этого, позади планеты, формируется струящийся в космос, хвост из газа. В тысячеградусной атмосфере планеты, бушуют устрашающие бури. Условия, чрезвычайно враждебные, и на планете даже нет твёрдой поверхности, на которой едва ли могла возникнуть какая-то жизнь. Анализ атмосферы планеты Осирис, в 2007 году, сделал важное открытие. Впервые были найдены доказательства существования водяного пара, на планете вращающейся вокруг своей звезды. Находка была захватывающей, но не полной неожиданностью. Ведь молекулы воды встречаются повсюду во вселенной, это наиболее распространённое вещество. То, что вода встречается в атмосфере далёкой, незнакомой планеты, всего лишь означает, что воду можно обнаружить даже во множестве отдалённых планет, отличающихся от Земли.

Для поиска подобных планет, применяются некоторые специальные космические телескопы. Космический телескоп Кепплер, это первое устройство, у которого есть  реальный шанс обнаружить землеподобную планету, в окружении другой звезды. Кепплер, постоянно фотографирует одну и ту же область Млечного пути. Таким образом, он может наблюдать, за ста тысячами звёзд одновременно. Иногда, свечение некоторых звёзд становится тусклым на некоторое время, а затем сияние вновь восстанавливается. Если подобные затемнения, повторяются через регулярные промежутки времени, то становится ясно, что Кепплер, обнаружил ещё одну планету. Наиболее важное открытие Кепплера на сегодняшний день - это планета Kepler-22b, вращающаяся вокруг солнцеподобной звезды. Планета Kepler-22b, вращается вокруг своей родной звезды, примерно на таком же расстоянии, как Земля вращается вокруг Солнца. На таком расстоянии, может существовать вода на планете, и даже возможно жизнь в целом. С другой стороны, планета Kepler-22b, сильно отличается от планеты Земля. Она почти в 2 с половиной раза превышает размеры Земли. Подобные объекты, астрономы называют Суперземлёй. Планета Kepler-22b, может полностью состоять из твёрдой породы, или же,  всю поверхность планеты может занимать жидкий океан.

Ещё один пример - это планета Глизэ - 1214b. Она вращается вокруг небольшой, красной звезды - всего за 40 миллионов световых лет от нашей собственной Солнечной системы. Глизэ 1214b, имеет такие же размеры как и Kepler-22b, но она расположена гораздо ближе к своей родной звезде. Массу этой планеты, получилось вычислить достаточно легко, потому что сила притяжении её родной звезды, оказывает на планету огромное влияние. Было установлено, что масса планеты слишком мала, для того чтобы она могла состоять полностью из твёрдого материала. Либо это должна быть твердотельная планета, либо же у неё должна быть огромная атмосфера, и следовательно на её поверхности должен быть огромный океан. Если данная теория получит подтверждение, то мысль о планете полностью состоящей из воды, уже не будет казаться научной фантастикой. Даже одна из наших ближайших соседних планет, может оказаться именно таковой.

***
Заключительное слово:

По мере наших поисков воды в космосе, мы обнаруживаем, что Вселенная полна сюрпризов. Вместо условий похожих на земные, мы обнаружили высохшие каналы на Марсе, гейзеры на спутниках, и возможно ещё и обнаружим целую планету с океаном внутри. Все собранные данные, свидетельствуют о том, что вода в жидком виде, может возникнуть, даже в самых разнообразных условиях, и может встречаться по всей Вселенной. Почти повсюду на Земле, там где есть жидкая вода, обязательно существует и жизнь. Если эта закономерность нашей родной планеты, соблюдается где-нибудь ещё, то выходит, что мы проживаем во вселенной, которая просто кишит жизнью.