Жидкая вода на Европе недосягаема: ученые опровергли главную гипотезу о подледном океане
Вот уже несколько десятилетий Европа, ледяной спутник Юпитера, считается главным кандидатом на обнаружение внеземной жизни. Под коркой льда толщиной в десятки километров плещется океан, вдвое превышающий по объему все земные. Логика подсказывала: если мы хотим найти там рыбок, нам нужно просто взять пробу воды. Идеальным сценарием казалось бурение через трещины, которые, по теории, должны соединять океан с поверхностью. Но новое исследование в Nature Astronomy ставит на этой красивой гипотезе жирный крест. Физика против нас. И против любой жизни, которая могла бы выбраться наружу.
Почему мы так хотели верить в «лифт» для воды?
Главная интрига Европы — это ее рельеф. Хаотичные зоны, где лед разломан на блоки, купола и двойные хребты — все это выглядит так, будто снизу что-то давило. Ученые предложили стройную модель: в океане растет давление, лед трескается, и вода устремляется вверх по вертикальным разломам. Дойдя до глубины 1-2 км, она растекается горизонтально, образуя подземные озера. Тепло от этих озер подтапливает лед сверху, и поверхность проседает, создавая те самые «хаосы». Красиво, логично и, главное, дает надежду, что будущие миссии (вроде Europa Clipper) смогут взять пробу океана, не буря 30 км льда. Увы, реальность оказалась суровее.
Три причины, почему вода не может подняться
Геофизики просчитали сценарий подъема воды по 10-сантиметровому разлому. И цифры вышли убийственные. Первое: холод. Температура льда у поверхности Европы — минус 133°C. Поднимаясь, вода отдает тепло ледяным стенкам. Даже в идеальных условиях гладкого течения (ламинарный поток) канал полностью перемерзает за 2-6 часов. Чтобы образовать небольшой хаос, нужно перекачать до 10 миллиардов кубометров воды. Для этого трещина должна быть длиной 70 километров. Представьте щель шириной с ладонь, но длиной от Москвы до Серпухова — такой разлом физически не может существовать, его просто сомнет давлением коры.
Второе: турбулентность. Даже если трещина шире (до 1 метра), вода не течет гладко. При скорости 1-20 м/с поток превращается в хаос. И здесь начинается самое интересное. Вихри в 10 000 раз ускоряют отдачу тепла. Вода мгновенно переохлаждается на 2-3°C. Этого достаточно, чтобы внутри потока начали образовываться миллионы микроскопических кристаллов льда. Они сталкиваются, слипаются в хлопья — и жижа превращается в ледяную кашу. Канал забивается изнутри еще до того, как стенки успевают обмерзнуть. Вода сама себе ставит пробку.
Третье: плотность. Вода тяжелее льда. Чтобы заставить ее подниматься вверх, нужно чудовищное давление. А при снижении давления температура замерзания почти не меняется — вода не получает «скидки» на холод. Она просто замерзает быстрее, чем успевает подняться.
Откуда же берутся подземные озера?
Если океанская вода не может пробиться наверх, то что формирует эти линзы жидкой воды под поверхностью? Ответ оказался неожиданным: приливный разогрев. Европа движется по вытянутой орбите, и гравитация Юпитера постоянно сжимает и растягивает ее ледяную кору. Трение между смещающимися блоками льда выделяет тепло. На глубине 1-2 км этого тепла достаточно, чтобы растопить лед изнутри. То есть, подземные озера — это не «гости» из океана, а местный, переплавленный поверхностный лед. Недавно я заметил, как часто мы путаем причину и следствие в науке. Мы видели хаосы и решили, что их создала вода снизу. А на деле их создало трение сверху.
Что это значит для поисков жизни?
Выводы исследования обескураживают. Океан Европы — это абсолютно изолированная система. Никакой прямой связи с поверхностью нет. Если зонд Europa Clipper найдет органику или соли в районе хаосов, это не будет означать, что они из океана. Это всего лишь химия коры, переработанная приливным нагревом. Мы не сможем заглянуть в океан, просто поскребя лед. Вот вам суть проблемы: чтобы узнать, есть ли жизнь в океане Европы, нам придется бурить 30 километров льда. Это задача на десятилетия, а может, и на столетия. Или искать другие механизмы выноса вещества — например, криовулканы, которые выбрасывают лед в космос. Но это уже совсем другая история, со своими физическими ограничениями.
Пока же главный урок для астробиологов таков: не стоит надеяться на легкие пути. Природа не обязана подсовывать нам образцы под нос. Европа — это не аквариум с прозрачными стенками. Это крепость, которую придется брать штурмом.
