Эксперименты измерили точку замерзания внеземных океанов для поиска жизни
Исследователи из Вашингтонского университета и Калифорнийского университета в Беркли экспериментально измерили физические пределы существования жидкой воды в ледяных мирах за пределами Земли. Эта работа на стыке наук о Земле и инженерии направлена на помощь в поиске внеземной жизни и предстоящем роботизированном исследовании океанов на спутниках других планет.
Результаты недавно опубликованы в журнале Cell Reports Physical Sciences.
"Чем стабильнее жидкость, тем более перспективной она является для обитаемости", — сказал соавтор исследования Баптист Журно, исполняющий обязанности доцента наук о Земле и космосе в UW. "Наши результаты показывают, что холодные, соленые жидкости под высоким давлением, обнаруженные в глубоких океанах спутников других планет, могут оставаться жидкими при гораздо более низких температурах, чем при более низких давлениях. Это расширяет диапазон возможных сред обитания на ледяных лунах и позволит нам определить, где следует искать биосигнатуры, или признаки жизни".
Ледяные спутники Юпитера и Сатурна — включая Европу, Ганимед и Титан — являются ведущими кандидатами в нашей Солнечной системе на наличие внеземной жизни. Считается, что под ледяной коркой этих лун скрываются огромные жидкие океаны, объемом до нескольких десятков раз больше, чем океаны Земли.
"Несмотря на обозначение 'голубой мрамор', Земля удивительно суха по сравнению с этими мирами", — отметил Журно.
Океаны на этих лунах могут содержать различные типы солей, и, как ожидается, их глубина составляет от около 100 миль (на Европе) до более чем 400 миль (на Титане).
"Мы знаем, что вода поддерживает жизнь, но большая часть океанов на этих лунах, вероятно, находится ниже нуля градусов Цельсия и при давлениях, превышающих все, что испытывается на Земле", — сказал Журно. "Нам нужно было знать, насколько холодным может быть океан, прежде чем он полностью замерзнет, включая его глубочайшую бездну".
Исследование было сосредоточено на эвтектиках — самой низкой температуре, при которой соленый раствор может оставаться жидким до полного замерзания. Соль и вода — один из примеров: соленая вода остается жидкой ниже температуры замерзания чистой воды, что является одной из причин, по которой люди посыпают солью дороги зимой.
В экспериментах использовалось оборудование UC Berkeley, изначально разработанное для будущей криоконсервации органов для медицинских применений и хранения пищи. Однако в этом исследовании авторы использовали его для моделирования условий, которые, как предполагается, существуют на спутниках других планет.
Журно, планетолог и эксперт по физике воды и минералов, работал с инженерами UC Berkeley, чтобы протестировать растворы пяти различных солей при давлениях до 3000 атмосфер (300 мегапаскалей) — примерно в три раза больше давления в самой глубокой океанской впадине Земли.
"Знание самой низкой возможной температуры, при которой соленая вода может оставаться жидкостью при высоких давлениях, необходимо для понимания того, как внеземная жизнь могла бы существовать и процветать в глубоких океанах этих ледяных океанических миров", — сказал соавтор Мэтью Пауэлл-Палм, который проводил эту работу в качестве постдокторанта в UC Berkeley.
Журно недавно начал работать с командой миссии NASA Dragonfly, которая отправит винтокрылый аппарат в 2027 году на Титан, крупнейший спутник Сатурна. NASA также возглавляет миссию Europa Clipper в 2024 году для исследования Европы. Тем временем, Европейское космическое агентство в 2023 году отправит свой космический аппарат JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) для исследования трех крупнейших спутников Юпитера: Ганимеда, Каллисто и Европы.
"Новые данные, полученные в этом исследовании, могут помочь углубить понимание исследователями сложных геологических процессов, наблюдаемых в этих ледяных океанических мирах", — заключил Журно.