Поэтому кажется совершенно логичным попробовать облучать подходящую смесь метана и азота ультрафиолетовыми лучами или пучками электронов при очень низком давлении и попытаться определить, какие более сложные молекулы удастся получить таким образом. Можно ли смоделировать процессы, происходящие в верхних слоях атмосферы Титана? В нашей корнеллской лаборатории мы смогли в какой-то степени воспроизвести синтез органических газов на Титане – ключевую роль в этой работе сыграл мой коллега У. Томпсон. Простейшие углеводороды на Титане образуются под действием солнечного ультрафиолета. Но что касается всех остальных газообразных соединений, именно те из них, что легко образуются под действием электронов в лабораторных условиях, соответствуют соединениям, открытым «Вояджером» в атмосфере Титана, в том числе и по пропорциям. Соответствие однозначное. Следующие по массовой доле газы, полученные нами в лаборатории, мы будем искать в ходе дальнейших исследований Титана. В самых сложных органических газах, которые нам удалось синтезировать, есть молекулы, содержащие по шесть-семь атомов углерода и/или азота. Затем из таких молекул образуются толины.
КОГДА «ВОЯДЖЕР-1» ПРИБЛИЖАЛСЯ К ТИТАНУ, мы надеялись, что узнаем что-то о его поверхности. На большом расстоянии спутник казался крошечным диском; но постепенно все поле обзора нашей камеры оказалось занято небольшим фрагментом Титана. Если бы в дымке и облаках образовался просвет шириной хотя бы несколько километров, то мы смогли бы взглянуть на скрытый ландшафт Титана. Но не просматривалось ни следа такого просвета. Сплошная облачность. Никто на Земле не знает, что происходит на поверхности Титана. Если бы там находился наблюдатель и смотрел вверх в обычном видимом спектре, он бы и не догадывался о том великолепии, которое открывается за пеленой облаков, когда ты завороженно разглядываешь Сатурн и его величественные кольца.
На основании измерений, сделанных «Вояджером», а также выполненных околоземной орбитальной обсерваторией «Международный ультрафиолетовый исследователь» (IUE) и наземными телескопами, нам достаточно много известно об оранжево-коричневых частицах дымки, заволакивающей Титан; какая часть спектра активно поглощается этими облаками, какие лучи сквозь них проникают, насколько они преломляют проходящий через них свет, насколько велики эти частицы (в основном они сопоставимы по размеру с частицами сигаретного дыма). Разумеется, оптические свойства будут зависеть от состава частиц дымки.
Я и Хейр совместно с Эдвардом Аракавой из Национальной лаборатории Оук-Ридж, штат Теннесси, измерили оптические свойства толинов Титана. Оказывается, что толин как две капли воды похож по составу на дымку этого спутника. Ни одно другое вещество, минеральное или органическое, не соответствует оптическим константам Титана. Итак, мы можем смело утверждать, что «поймали в бутылку» дымку Титана – ту самую, что образуется в верхних слоях его атмосферы. Из чего состоит это вещество?
Весьма сложно определить точный состав сложного твердого органического соединения. Например, химия угля изучена еще далеко не полностью, несмотря на стабильные экономические вливания. Но нам удалось кое-что узнать о толине с Титана. В нем содержатся все важнейшие вещества, на основе которых возникла земная жизнь. Действительно, если бросить толины Титана в воду, мы получим множество аминокислот – фундаментальных компонентов белков, а также нуклеотидные основания, первоэлементы ДНК и РНК. Некоторые аминокислоты, образующиеся таким образом, широко распространены в земной биохимии. Другие – вещества совершенно иного рода. Также здесь присутствует богатый набор иных органических молекул, некоторые из них важны для жизни, другие – нет. За минувшие 4 млрд лет из атмосферы Титана на поверхность спутника выпали колоссальные объемы органических молекул. Если все это вещество на протяжении прошедших эпох оставалось глубоко замороженным и нетронутым, то его слой должен иметь мощность как минимум несколько десятков метров, а то и километр.
Но вполне можно предположить, что при температуре –180 ℃ никакие аминокислоты не образуются. Попадание толинов в воду могло чем-то кончиться на юной Земле, а на Титане, по-видимому, нет. Однако время от времени о поверхность Титана должны разбиваться кометы и астероиды (другие спутники Сатурна, расположенные поблизости, усыпаны ударными кратерами, а атмосфера Титана недостаточно плотная, чтобы тормозить крупные быстролетящие объекты). Хотя мы и никогда не видели пейзажей Титана, планетологи тем не менее кое-что знают о составе этого спутника. Средний показатель плотности Титана находится где-то между плотностью льда и камня. Вероятно, там есть и то и другое. Лед и камень очень распространены в соседних мирах, а некоторые спутники вообще состоят изо льда почти без примесей. Если поверхность Титана льдистая, то мощный удар кометы на время его растопит. Мы с Томпсоном оценили: в любой точке Титана существует вероятность более 50 %, что хотя бы однажды лед там подтаивал, причем жидкая масса на месте такого удара должна была сохраняться в среднем на протяжении почти тысячи лет.
Это уже совсем другое дело. Вероятно, жизнь на Земле зародилась в океанах и мелких заводях. Земная жизнь состоит в основном из воды, которая играет для нее важнейшую физическую и химическую роль. Действительно, нам – насквозь пропитанным водой существам – сложно вообразить безводную жизнь. Если на нашей планете жизнь успела зародиться менее чем за сто миллионов лет, есть ли шанс, что на Титане это могло произойти за тысячу миллионов лет? Если толины подмешивались в жидкую воду на поверхности Титана, то процессы биологической эволюции здесь могли зайти гораздо дальше, чем мы думаем.
НЕСМОТРЯ НА ВСЕ ЭТО, мы удручающе мало знаем о Титане. Я был вынужден это признать на научном симпозиуме по проблемам Титана, проходившем в Тулузе под эгидой Европейского космического агентства (ESA). Океаны жидкой воды на Титане существовать не могут, а вот океаны жидких углеводородов – другое дело. Вероятно, облака метана (CH4), самого распространенного углеводорода, находятся недалеко от поверхности спутника. Этан (C2H6), второй по встречаемости углеводород, должен конденсироваться на поверхности в ходе таких же процессов, как и водяной пар, превращающийся в жидкость у самой Земли, где температура обычно находится между точками замерзания и таяния. За время существования Титана на нем должны были возникнуть обширные океаны жидких углеводородов. Вероятно, они располагаются глубоко под дымкой и облаками. Но это не означает, что такие океаны для нас полностью недосягаемы – радиоволны легко проникают через атмосферу Титана и взвешенные в ней, медленно оседающие тончайшие частицы
[28].
В Тулузе Дуэйн Мулеман из Калифорнийского технологического института рассказал нам об очень сложном техническом проекте – передаче серии импульсов от радиотелескопа, расположенного в пустыне Мохаве в Калифорнии, которые достигают Титана, проникают сквозь дымку и облака до самой его поверхности, а затем отражаются обратно в космос. После этого они принимаются на Земле. Здесь многократно ослабевший сигнал подхватывается системой радиотелескопов, развернутой близ Сокорро в Нью-Мексико. Отлично. Если поверхность Титана состоит изо льда и камня, то отразившийся от нее радарный импульс будет вполне возможно поймать на Земле. Но если Титан покрыт углеводородными океанами, то Мулеман не должен ничего увидеть: жидкие углеводороды выглядят черными для радиоволн, никакой эхосигнал на Землю не вернулся бы. Фактически гигантская радарная система Мулемана фиксирует отражение сигнала, только когда Титан повернут к Земле под определенными долготами, а под другими – нет. «Хорошо, – можете сказать вы, – значит, на Титане есть океаны и континенты, от такого континента радиосигнал может отразиться и попасть на Землю». Но если Титан в этом отношении похож на Землю, то есть одни его меридианы пролегают преимущественно по континентам (как на Земле – через Европу и Африку), а другие – по океанам (как на Земле – через центр Тихого океана), то мы сталкиваемся уже с другой проблемой.
