Подо льдом
Одно дело — воображать себе разнообразие инопланетной жизни, обитающей в океанах Европы. Совсем другое (и это еще мягко сказано) — проникнуть под ледяной панцирь, толщина которого может достигать 30 км. Но на Земле есть места, где мы можем потренироваться, прежде чем браться за эту задачу.
Приходилось ли вам когда-нибудь летать над бескрайними снежными пустынями Антарктиды на оснащенном радаром самолете С-130 «Геркулес»? Мне тоже не приходилось. Подозреваю, что, как и во многих других научных экспедициях, моменты, когда от красоты захватывает дух, перемежаются длинными периодами невыносимой скуки. В середине 1970-х гг. мы стали свидетелями одного из примеров научной самоотверженности, когда для сбора научных данных было проведено несколько сот полетов над континентом. Во время каждого рейса установленная под крылом самолета радарная система излучала направленные вниз радиоволны на частоте 60 МГц. В результате была получена трехмерная карта Антарктиды: радиолучи проникали глубоко под ледяной панцирь, позволяя составить представление о строении континента.
Холодный лед относительно прозрачен для радиоволн, за исключением границ разделов в слоях льда, где часть радиоизлучения отражается обратно к поверхности. Тщательный выбор временных параметров сигнала позволяет определить глубину пролегания каждой границы. Древний пласт льда выглядит как волнистые слои, похожие на покоробленные годовые кольца деревьев. Каменистое основание континента образует нечеткий слой. Подледные озера — большие объемы пресной воды, заключенные под постоянным ледяным покровом — дают ровное, гладкое как зеркало эхо радиосигнала.
Существование таких озер предсказывалось давно: несколько километров льда создают невообразимое давление, понижающее температуру, при которой вода может существовать в жидком виде. Если форма скального основания образует котловину или выемку, то вода там может сохраниться и даже образовать довольно большое по размеру озеро. Насколько большое, показывает пример озера Восток, которое расположено на глубине 4 км под Антарктическим ледяным щитом.
Площадь озера Восток составляет 15 000 км2, а средняя глубина — более 400 м. Озеро Восток хоть и самое большое, но далеко не единственное подледное озеро, обнаруженное в глубинах Антарктического континента. При анализе слоев покрывающего его льда обнаружились слои, возраст которых составляет 4000 лет. Но поскольку ледяной щит Антарктиды постепенно стекает в океан и таким образом его слои обновляются, вполне может оказаться, что эти озера были изолированы от окружающего мира на протяжении значительно большего времени — до 25 млн лет. Полное отсутствие солнечного света, голые камни и лишь малая вероятность того, что в водах подледного озера могут присутствовать размытые минералы, — выжить в таких условиях действительно непростая задача.
Эта задача во многом похожа на ту, которую ставит перед живыми организмами Европа. И там и там подо льдом могут обнаружиться до сих пор неизвестные, но теоретически возможные уникальные экосистемы. Но даже на Земле не так просто пробурить 4 км льда и провести экологически безопасные исследования подледных вод, которые были изолированы от окружающего мира на протяжении целых геологических эпох. На каждом этапе необходимы предосторожности, но и за временем нужно следить. Неосмотрительно разбив лагерь на открытой всем ветрам ледовой равнине, вы со своей командой пытаетесь пробурить скважину горячей водой либо снабженным антифризом вращательным буром. Бесценное топливо быстро расходуется, и, когда вы дойдете до ледяных глубин, у вас останется топлива только на то, чтобы сохранить скважину в течение самое большее 48 часов.
Ученым удалось выполнить эту сложную и ответственную работу на двух таких озерах: американцам — на озере Уилланс, русским — на озере Восток. Что они обнаружили? Темные сумрачные миры потенциально богаты биологическим материалом, находящимся как в воде озера, так и в глубоком слое ила на дне. Первые пробы воды из этих озер были взяты в конце 2012 — начале 2013 г., и пока еще рано что-либо говорить о биохимической природе обнаруженных там живых организмов. Не исключено, что эти озера принесут не менее важные открытия, чем экосистемы гидротермальных источников. Но пока еще мы этого не знаем — определенно стоит следить за новостями.
Но, прежде чем вы перенесетесь мыслями из Антарктиды на Европу и задумаетесь о перспективах глубокого бурения льда на спутнике Юпитера, я вынужден буду спустить вас с небес на землю: мы даже не знаем, какова толщина ледяного покрова на Европе. На «Галилео» не было радара, способного проникать сквозь лед, подобного тому, что применялся в Антарктиде. Может быть, толщина ледяного панциря Европы составляет пару-тройку километров, а может — несколько десятков километров. Мы также не знаем о динамике этого льда. Обновляется ли он посредством механизма, подобного тектонике плит? Можно ли утверждать, что наблюдаемые нами трещины — это разрывы ледяной коры, в которых вода приближается к поверхности? Могут ли в самом ледяном панцире существовать заполненные водой полости, расположенные в относительной близости от поверхности?
Несмотря на теоретическую возможность обнаружить на Европе живые организмы, там есть еще очень много такого, о чем мы пока не знаем. Чтобы восполнить эти пробелы, следует отправить на Европу еще один зонд, снабженный соответствующим научным оборудованием.
По крайней мере одна космическая экспедиция уже «пакует снаряжение» и прибудет на Европу где-то в районе 2030 г. Проект JUICE
[14] был выбран (и что еще более важно, профинансирован) ЕКА для следующей крупной миссии по изучению Солнечной системы. Его цена составляет €900 млн, и он находится на заключительной стадии планирования. Удастся ли этой миссии раскрыть секреты, скрытые под ледяным панцирем Европы, и обнаружить новую жизнь в пределах Солнечной системы? Скорее всего, нет. Справедливости ради надо отметить, что ученые довольно сдержанны в своих ожиданиях, JUICE должен будет сделать четкие снимки поверхности спутников Юпитера и с помощью радара проникнуть под их ледяной панцирь. Основная цель миссии JUICE — это Ганимед, а не Европа, с которой аппарат сблизится всего два раза на пути к Ганимеду. Такой маршрут выбран из чисто практических соображений: чтобы вывести спутник на орбиту Ганимеда, требуется меньше горючего, чем для его вывода на орбиту Европы. Поскольку дополнительное горючее означает дополнительный взлетный вес, а вес — это деньги, приходится с этим считаться.
Но как же насчет Европы — ледяного спутника, где, как мы знаем, может находиться теплый океан жидкой воды? НАСА рассматривает проект «Европа клипер» — миссию к системе Юпитер — Европа, за которую зонд 32 раза пролетит рядом с Европой. Как и на JUICE, на аппарате будут установлены камера высокого разрешения и радар, способный проникать под слой льда, что позволит составить карту поверхности и глубин ледяного панциря Европы. Почему выбор пал не на орбитальную станцию с простым посадочным модулем, который определил бы состав поверхностного льда и выяснил, из чего состоит эта розовато-коричневая пыль? Ответ прост: как всегда, все упирается в презренный металл — деньги. Найти средства на новые экспедиции очень трудно, поскольку у НАСА стоит в планах создание еще одного (очередного) марсохода. Даже в урезанном варианте проект «Европа клипер» все равно обойдется в $2 млрд. А если вы захотите оснастить орбитальную станцию хотя бы простейшим спускаемым зондом, бюджет придется увеличить вдвое. Так что именно национальным космическим агентствам и научным сообществам, которые их поддерживают, приходится решать, заслуживает ли объект (в данном случае Европа) такого внимания, чтобы ради нее отказаться от других исследовательских проектов.
