Чудо Энцелада
Возможно, я был слишком строг к вам в этой главе. Европа вполне может служить местом обитания внеземной жизни. Там много воды, поступает тепло от приливной энергии, и, как в любом другом месте Солнечной системы, присутствует множество органических соединений. Но я почти сразу разбил ваши надежды, описав, как трудно будет туда добраться, проникнуть под лед и обнаружить внеземную экосистему, не говоря уже о том, каких денег это будет стоить. Но сейчас я хочу вас подбодрить, и поэтому речь пойдет об Энцеладе.
Энцелад — это крошечный спутник Сатурна, его масса составляет менее четверти процента от массы Европы, а по размерам он меньше в шесть раз. Как и у его более крупной юпитерианской сестры, поверхность Энцелада состоит из чистого водяного льда. Орбита Энцелада проходит относительно близко к Сатурну, рядом с внешним краем главных колец, знакомых всем, кто любит наблюдать звездное небо. Чудо, упомянутое в подзаголовке, — можно сказать, «удивительное явление», если вам так больше нравится, — заключается в том, что на таком маленьком спутнике присутствует ярко выраженная геологическая активность.
В 2005 г. астрономы, просматривавшие свежие снимки, сделанные зондом «Кассини», обнаружили фонтаны гейзеров, извергающихся из южной полярной области Энцелада. «Кассини» даже пролетел сквозь струи этих фонтанов во время своего сближения со спутником и сделал анализ извергающегося вещества при помощи находившегося на борту масс-спектрометра. Струя оказалась смесью соленой воды — раствора старого доброго хлорида натрия — и водяного пара, а также множества различных органических веществ. Выходит, что эта крохотная «луна» — водный мир с подповерхностным океаном, как на Европе? Очень на это похоже. На ледяной поверхности Энцелада можно заметить как старые испещренные кратерами участки, так и молодые девственно чистые области. Приливное трение, которое этот спутник испытывает на орбите Сатурна, по силе равно тому, что имеет место на Европе, а небольшие изменения траектории «Кассини» во время его обращения вокруг Энцелада связаны с тем, что под его Южным полюсом находится региональный океан глубиной 10 км.
Продолжающаяся успешная работа зонда «Кассини» — первоначально планировалось, что миссия продлится до 2008 г., — позволила нам провести детальное обследование тех районов, где расположены гейзеры. В 2014 г. результаты этих целенаправленных наблюдений подтвердили существование 101 отдельного гейзера, расположенного в трещинах поверхности — так называемых «тигровых полосках» рядом с Южным полюсом. По всей видимости, трещины в ледяном панцире возникают в результате деформации Энцелада под воздействием приливных сил во время его обращения по орбите Сатурна, которое длится 31 час. Источник тепла в «тигровых полосках» сам по себе дает нам убедительный ключ к разгадке: фонтаны приводятся в действие не приливными взаимодействиями, энергия освобождается по мере того, как жидкая вода, поднимающаяся по трещинам из глубинного океана, замерзает на стенах разломов рядом с поверхностью. Остальное — примерно 200 кг материи в секунду — извергается в форме ледяного пара и водяных кристаллов и служит источником вещества для разреженного, хотя и гигантского кольца Е Сатурна.
Это именно то, что мы искали, — ледяной спутник с подповерхностным жидким океаном, богатым солью и органическими соединениями. Энцелад с неожиданным энтузиазмом распыляет свое вещество в космос, что дает пролетающим мимо астробиологам возможность собрать образцы шлейфа и доставить их на Землю, где тайный внутренний мир этой ледяной «луны» может быть изучен до мельчайших подробностей в комфортных лабораторных условиях. И это не фантазии или гипотезы. Возможность опосредованно поплавать в подповерхностном океане Энцелада, которую мы получили благодаря этим небесным гейзерам, совершенно реальна и слишком соблазнительна, чтобы ею пренебречь.
Следуй за фонтаном
Как мы это сделаем — отправимся к Сатурну, приблизимся к Энцеладу, захватим частицы вещества из создаваемой фонтанами ледяной дымки и благополучно вернем их на Землю? Насколько осуществима такая грандиозная затея? При всей очевидной дерзости этого плана не надо забывать, что нам уже удалось успешно осуществить все элементы возможной экспедиции к Энцеладу: многократное осуществление гравитационного маневра в пределах внутренней Солнечной системы разогнало «Галилео» и «Кассини» до таких скоростей, которые позволили им в самое короткое время достичь, соответственно, Юпитера и Сатурна.
Когда космический аппарат приблизится к Энцеладу, аэрогель — материал, обладающий очень низкой плотностью, специально разработанный для космических зондов «Стардаст» и «Хаябуса», — может задержать ледяные частицы и газы, вырывающиеся из гейзеров. Хотя гейзеры выглядят впечатляюще, на самом деле потоки частиц очень разрежены — как правило, на 1 м3 на высоте 80 км над поверхностью Энцелада приходится лишь одна микроскопическая частичка вещества. Чтобы получить достаточно материала для исследований, желательно совершить несколько пролетов на близком расстоянии от спутника со стороны Южного полюса.
Хотя и «Стардаст», и «Хаябуса» успешно доставили образцы на Землю, ни один из космических аппаратов не делал это на таких высоких скоростях, на каких будет происходить возвращение от Сатурна и вдобавок с потенциально опасным биологически активным грузом на борту. «Стардаст» вернулся на Землю на скорости, превышающей 6 км/с, «Хаябуса» — 12 км/с. Возвращение от Энцелада будет происходить на скорости от 16 до 18 км/с. Поскольку кинетическая энергия возрастает пропорционально квадрату скорости, то космический корабль, возвращающийся с Энцелада, должен будет сжечь в атмосфере в 2–9 раз больше энергии, чем «Стардаст» или «Хаябуса».
Полный пакет представлен как «Низкобюджетная миссия по доставке образцов с Энцелада». Запуск должен состояться в 2021 г., а прибытие к Сатурну — восемью годами позже, после нескольких гравитационных маневров, аналогичных тем, что выполнил зонд «Галилео» 30 лет назад. Зонд проведет два года в окрестностях Сатурна, аккуратно маневрируя, чтобы его орбита проходила через выбросы гейзеров. Обратный путь — спуск по гравитационной горке в сторону Солнца — космический аппарат преодолеет за 4,5 года, и, наконец, в 2037 г. уникальные образцы будут доставлены на Землю.
Можем мы это сделать? Да, конечно! Но подождите — во сколько мне обойдется это дерзновенное начинание? В настоящее время в НАСА «Низкобюджетная миссия по доставке образцов с Энцелада» считается миссией исследовательского класса, а это означает, что ее стоимость составит где-то около $500 млн. Но такой бюджет не покрывает всех необходимых затрат: НАСА придется искать средства на выведение зонда на орбиту и плюс еще на источник энергии, способный проработать 17 лет в условиях глубокого космоса, — трудная, долгосрочная задача.
И наконец, остаются нерешенными проблемы, связанные с доставкой образцов: это и спуск с околоземной орбиты, и перевозка по Земле. Ученые, работающие над созданием миссии к Энцеладу, выяснили, могут ли живые организмы выжить после столкновения извергнутых гейзерами частиц с аэрогелем или энергия столкновения настолько велика, что разорвет биологическую оболочку, оставив для изучения на Земле лишь химические составляющие. В таком случае, конечно, не пришлось бы следовать строгим протоколам планетарной защиты. Но такая миссия во многом будет бессмысленна: если космические агентства на самом деле заинтересованы в поисках внеземной жизни в Солнечной системе (а так оно и есть), тогда им действительно стоит скинуться и построить специализированный центр для хранения доставленных на Землю образцов. Остается только надеяться, что миссия по доставке образцов с Энцелада может подтолкнуть их к принятию этого важного и необходимого решения.
