Солнце станет красным гигантом: Как умирающее Солнце может «разбудить» жизнь на спутнике Юпитера Европе

Представьте себе картину: наше Солнце, источник тепла и света, неумолимо старея, начинает раздуваться до чудовищных размеров. Этот сценарий, неизбежный в далеком будущем, звучит как пролог к космическому апокалипсису. И действительно, для внутренних планет Солнечной системы это будет означать испепеление. Земля, наш дом, вряд ли сохранит свой гостеприимный облик. Но что если этот звездный катаклизм, предвещающий гибель для одних, подарит неожиданный шанс другим? Астрономы все чаще обращают взоры на ледяные миры на окраинах нашей системы, и один из них, спутник Юпитера Европа, может преподнести сюрприз.

Давайте разберемся, что же сулит нам эта звездная драма.

Звездный сценарий: от расцвета до угасания

Солнце, как и любая звезда его типа, не вечно. Сейчас оно пребывает в самом расцвете сил, на так называемой главной последовательности, усердно сжигая водород в своем ядре и превращая его в гелий. Этот процесс будет продолжаться еще примерно пять миллиардов лет. Но когда запасы водорода иссякнут, начнется новая, куда более бурная глава. Ядро сожмется, температура в нем возрастет настолько, что начнет «гореть» гелий, синтезируя более тяжелые элементы. А вот внешние слои звезды, наоборот, начнут стремительно расширяться, превращая Солнце в красного гиганта.

Именно эта фаза «разбухания» и несет главную угрозу ближайшим планетам. Меркурий и Венера будут поглощены без следа. Судьба Земли, честно говоря, висит на волоске, но даже если она избежит прямого поглощения, условия на ней станут невыносимыми. Однако для миров, расположенных дальше, картина может оказаться иной. Ведь что происходит, когда звезда раздувается? Ее «обитаемая зона» — та область вокруг звезды, где условия позволяют воде существовать в жидком виде на поверхности планеты — смещается наружу. И вот тут-то на сцену выходят внешние рубежи Солнечной системы.

Переезд обитаемой зоны: кто не успел, тот опоздал?

Когда Солнце станет красным гигантом, его тепло распространится гораздо дальше. Марс, ныне холодная пустыня, может на время обрести более мягкий климат. Но самое интересное, по мнению ученых, произойдет в системе Юпитера. Эта гигантская планета со своей свитой спутников окажется как раз в новой, расширенной обитаемой зоне.

И тут наш взгляд приковывает Европа — один из четырех галилеевых спутников Юпитера. Сегодня это мир, скованный многокилометровым ледяным панцирем, под которым, как предполагают ученые, скрывается глобальный океан жидкой воды. Именно этот подледный океан и делает Европу одним из главных кандидатов на поиски внеземной жизни в нашей Солнечной системе уже сейчас. Но что же ждет ее, когда тепло от будущего красного гиганта доберется до владений Юпитера?

Европа: ледяная Золушка на звездном балу?

Исследователи, моделируя будущее Солнечной системы, предполагают, что примерно через 12 миллиардов лет, когда Юпитер окажется на расстоянии около 2 астрономических единиц от раздувшегося Солнца (сейчас это расстояние составляет 5.2 а.е.), Европа начнет преображаться. Возросшее солнечное излучение приведет к тому, что ледяная кора спутника начнет интенсивно испаряться — этот процесс называется сублимацией, когда лед переходит сразу в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Подобное мы наблюдаем с сухим льдом (твердым углекислым газом) на Земле.

Часть этого водяного пара улетучится в космос, но некоторая его доля сможет удержаться гравитацией Европы, сформировав разреженную, но все же атмосферу. Да, это будет не земная атмосфера, а скорее тонкая газовая оболочка. Но сам факт ее возможного появления интригует. Более того, сам Юпитер, разогретый лучами красного гиганта, тоже изменится. Его верхние облачные слои, вероятно, станут яркими водяными облаками, что увеличит альбедо (отражательную способность) планеты-гиганта. Это, в свою очередь, добавит еще немного «тепла» Европе.

Есть, правда, и потенциальные риски. Некоторые модели предсказывают, что Юпитер может «раздуться» под воздействием солнечного тепла, что создаст угрозу для его внутренних спутников. Однако его мощная гравитация, скорее всего, не позволит ему сильно изменить свои размеры, и Европа останется на безопасной орбите.

Итак, на какой-то период, который ученые оценивают примерно в пару сотен тысяч лет, Европа может превратиться из ледяного шара в мир с временной водяной атмосферой и, возможно, даже с жидкой водой на поверхности, если температура поднимется достаточно. Короткий миг по космическим меркам, но все же…

Окно возможностей: достаточно ли времени для жизни?

И вот тут возникает главный вопрос: а хватит ли этих нескольких сотен тысяч лет для того, чтобы на Европе, если там уже есть какие-то формы жизни в подледном океане, эти формы смогли адаптироваться к новым условиям? Или, что еще более смело, сможет ли жизнь зародиться заново в этой временной «теплице»?

Это, конечно, территория гипотез. Возникновение жизни — процесс невероятно сложный, и мы до сих пор не знаем всех его тонкостей даже для Земли. Однако, если в подледном океане Европы уже существуют микроорганизмы, то появление более благоприятных условий на поверхности, пусть и временное, могло бы дать им толчок к развитию. С другой стороны, повышение температуры может привести к тому, что ледяной панцирь станет тоньше или даже растает в некоторых местах, высвободив содержимое океана наружу. Что тогда?

Важно понимать, что даже если Европа станет на время «обитаемой» в привычном нам смысле, это будет недолгий праздник. По мере того как Солнце будет сбрасывать свои внешние оболочки и сжиматься в белого карлика, его светимость резко упадет, и новая обитаемая зона снова сожмется, оставив Европу замерзать во второй раз.

Космическая лаборатория: уроки для экзомиров

Зачем вообще изучать столь отдаленное и, казалось бы, гипотетическое будущее? Дело в том, что наша Солнечная система — это своего рода естественная лаборатория. Понимая, как она будет эволюционировать, мы получаем ключ к пониманию судьбы бесчисленных экзопланетных систем во Вселенной. Ведь более 90% всех известных нам экзопланет вращаются вокруг звезд, похожих на Солнце, которым суждено пройти через стадию красного гиганта и закончить свой путь белым карликом.

Наблюдая за системами, где звезды уже прошли или проходят эти стадии, астрономы получают бесценные данные. Например, известно, что некоторые белые карлики окружены дисками из материала, богатого водой. Это может быть свидетельством того, что планеты (или их остатки), пережившие катаклизм красного гиганта, сохранили водные запасы.

Изучение того, как Европа может отреагировать на превращение Солнца в красного гиганта, дает нам модели для предсказания того, что может происходить с ледяными лунами у других звезд. Возможно, такие временные «оттепели» — это не уникальное явление, а распространенный этап в жизни планетных систем. И кто знает, может быть, именно в такие короткие окна возможностей жизнь и успевает зацепиться?

Будущие космические обсерватории, такие как телескоп «Роман» (Nancy Grace Roman Space Telescope), смогут заглянуть в эти далекие миры с небывалой детализацией, помогая проверить наши теории и, возможно, найти признаки жизни там, где мы ее меньше всего ожидаем.

Так что, хотя судьба нашей Земли через миллиарды лет выглядит незавидной, история Европы может подарить нам крупицу оптимизма. Вселенная полна циклов рождения, смерти и возрождения. И даже когда одна звезда гаснет, ее тепло может на мгновение зажечь искру жизни в самых неожиданных уголках космоса. Это напоминание о том, что мы лишь начинаем постигать все многообразие путей, которыми может следовать жизнь во Вселенной.