спутник юпитера на котором возможна жизнь
Подледная жизнь вне Земли: что мы знаем о Европе, спутнике Юпитера
Возможно, внеземная жизнь гораздо ближе к нам, чем кажется, поскольку жидкая вода, которая нужна для возникновения и и подднржания существования аналога земной жизни, не редкость в Солнечной системе. Так, уже доказано (или почти доказано) существование океанов жидкой воды у ряда спутников планет-гигантов.
Насколько известно, лед есть даже в кратерах самой близкой к Солнцу планете — Меркурии. Вероятно, там лед иногда тает, так что вода время от времени может образовываться и там, хотя, наверное, ненадолго. Но на Европе, спутнике Юпитера, жидкая вода совершенно точно существует под многокилометровой толщей льда. Может быть, там есть и жизнь, хотя это нужно доказать. Что нам известно об этом спутнике Юпитера?
Все началось с обнаружения гейзеров
О неоднородной поверхности Европы известно давно, как и о том, что ее поверхность — лед. Долгое время считалось, что спутник Юпитера покрыт многокилометровым слоем льда, так что спутник представляет собой нечто вроде снежка с каменным ядром внутри. Но, как оказалось, реальность гораздо интереснее — космический аппарат «Галилео» обнаружил признаки существования гейзеров над поверхностью Европы.
За время своей научной миссии он 11 раз облетел Европу с минимальным расстоянием от поверхности в несколько сотен километров. Изучив переданные аппаратом данные, ученые выяснили, что в нескольких случаях показания магнитометра очень сильно менялись. Так случилось, в частности, 16 декабря 1997 года, когда расстояние до поверхности спутника Юпитера составило всего 206 километров. Ученые предположили, что «Галилео» прошел через гейзер.
Орбитальный телескоп «Хаббл» помог доказать существование гейзеров. Ну а раз они есть, значит, подо льдом Европы — жидкая вода, и ее много. Она может быть (и скорее всего это так) соленой, причем соль может быть не поваренной, а «английской», т.е. это калийная соль. Но в любом случае есть далеко ненулевой шанс существования под поверхностью Европы жизни — хоть микроскопической, хоть многоклеточной.
Глубина океанов (вернее, океана) Европы может достигать 80-179 км, а значит, на спутнике Юпитера воды примерно в два раза больше, чем содержат все океаны Земли.
Какие ваши доказательства?
Конечно, у ученых нет прямых доказательств существования жизни на Европе, но зато есть косвенные, и это не один набор данных. В частности, в 2013 году исследователи Калифорнийского университета заметили следы присутствия перекиси водорода. Она необходима для процесса, который называется метаногенезом — образованием метана анаэробными археями.
Кроме ресурсов вроде перекиси для существования жизни нужна еще тепловая энергия. И она, скорее всего, тоже есть на Европе. Есть несколько предположений насчет возможности существования жидкой воды на Европе. Одна из них — гравитационное воздействие спутника с газовым гигантом. Европа вращается вокруг Юпитера, благодаря чему внутренние слои смещаются и деформируются под воздействием гравитации. Все это приводит к трению с генерацией тепла. Разогревается мантия луны Юпитера, которая нагревает придонные слои океана. Возможно, теплее всего на полюсах спутника — там должен генерироваться максимальный объем тепла.
Этот эффект называется «приливный разогрев» и не является уникальным в Солнечной системе. У ученых есть все основания считать, что приливный разогрев характерен и для других спутников планет-газовых гигантов. По мнению Йоахима Заура, планетолога из Кельнского университета, Европа — один из лучших кандидатов на обнаружение внеземной жизни, поскольку здесь жидкая вода взаимодействует с силикатной мантией. Это значит, что минеральные соединения вымываются, поставляя ресурсы для живых организмов (если они там есть, конечно).
Кроме трения, есть и еще одна возможность — вулканическая активность. Если подо льдом есть вулканы, то они создают необходимые для существования жизни условия. Примеры есть на Земле — это гидротермальные источники на дне океанов нашей планеты.
Еще есть далеко ненулевая вероятность попадания кислорода в воду. Некоторые ученые предполагают, что этот элемент образуется на поверхности Европы под воздействием солнечного ветра, а затем попадает в океан уже в ходе чисто геологических процессов. Правда, концентрацию кислорода в воде пока что определить невозможно — нужна специализированная миссия.
Что касается самой жизни, то о возможной конфигурации экосистем рассказывает созданный около 20 лет назад документальный фильм BBC «Естественная история инопланетянина» (Natural History of an Alien). Его создатели считают, что в основе трофической цепочки будут находиться хемотрофные бактерии. Они будут формировать слои органических отложений на дне океана, а другие живые организмы, будут этими отложениями питаться. Эти организмы — аналог травоядных организмов на Земле. Соответственно, будут существовать и хищники, которые могут быть похожими на акул.
Миссии? А пожалуйста
NASA запускает этап сборки и тестирования новой станции. Аппарат планируют отправить в 2024 году. Он будет исследовать ледяную поверхность и подледный океан спутника Европы.
Главная цель проекта Europa Clipper — изучение спутника Юпитера. Особый интерес для исследователей представляет как раз уникальный океан Европы. Сейчас почти никто не сомневается в его существовании.
Старт миссии нацелен на 2024 год. Аппарат запустит в космос ракета-носитель SLS. Продолжительность полета к спутнику составит 7 лет. Основная научная программа продлится 109 дней.
Основные ее характеристики:
Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE)
Это многоцелевой проект, который предполагает изучение не только Европы, но еще и Ганимеда и Каллисто. Что касается Европы, то ученые планируют для JUICE 2 облета на высоте 400-500 км от поверхности спутника. К сожалению, полноценное изучение Европы потребует около 50-100 облетов, что пока не представляется возможным. Тем не менее, в течение 36 дней аппарат будет изучать Европу подробнейшим образом, находясь в непосредственной близости. И еще около года займут удаленные исследования. Цели изучения спутника Юпитера:
Если две миссии выше — утверждены, то другие, лишь предполагаемые, пока обсуждаются. Одна из наиболее интересных — проникновение через трещину под лед. Сделать это сложно, но возможно. Такая миссия будет включать два аппарата. Первый будет нести в себе второй, доставив его под лед.
Второй же может выглядеть как «плавучий вездеход», который успешно прошел испытания в 2019 году в озере близ Уткиагвика, Аляска.
Называется этот модуль Buoyant Rover for Under-Ice Exploration. Он сконструирован таким образом, чтобы не тонуть, а ползать по нижней части морского льда. У него положительная плавучесть, благодаря чему море прижимает его ко льду снизу, где он и ползает, собирая научные данные.
В ходе испытаний робот непрерывно находился подо льдом в течение 42 часов и 30 минут.
В целом, надежды ученых можно выразить словами специалиста из NASA, Мохита Мелвани Дасвани. Он занимается моделированием условий Европы, включая состав и физические свойства ядра, слоя силикатных пород и океана. Дасвани заявил следующее: «Европа — один из наших лучших шансов найти жизнь в нашей Солнечной системе. Миссия NASA Europa Clipper будет запущена в ближайшие несколько лет, и поэтому наша работа направлена на подготовку к миссии, которая будет изучать вопрос обитаемости Европы».
10 спутников Солнечной системы, которые могут быть колонизированы
Если речь идет о космических колониях, то первое, что приходит на ум, это, конечно же, Марс. На Красную планету мы засматриваемся уже не одно тысячелетие и, кажется, скоро все же туда полетим. Аэрокосмическое агентство NASA и несколько частных компаний предпринимают серьезные шаги для того, чтобы человечество начало колонизацию Марса в течение ближайших десятилетий. Это имеет перспективы не только с точки зрения дальнейшего переселения человечества, но и чисто из экономического интереса. Исследования, добыча редких элементов и тому подобное часто возможно только на другой планете.
Спутники могут значить даже больше, чем планеты.
Тем не менее в Солнечной системе есть несколько спутников планет, которые тоже подходят для колонизации в ближайшем будущем. А наличие следов воды на некоторых из них только увеличивает шансы на эту возможность. Сегодня поговорим о 10 таких спутниках.
Спутник Юпитера, Европа
Есть веские причины считать, что люди не только смогут выжить на Европе, спутнике Юпитера, но и найдут там уже существующую жизнь. Европа покрыта толстой ледяной коркой, однако многие ученые склонны считать, что под ней находится настоящий океан из жидкой воды. Кроме того, наличие твердого внутреннего ядра у Европы добавляет шансов на наличие правильной среды для поддержки жизни, будь то обычных микробов или, возможно, даже более сложных организмов.
Изучать Европу на предмет наличия условий для существования жизни и самой жизни определенно стоит. Как-никак это многократно увеличит шансы возможной колонизации этого мира. NASA хочет проверить, имеет ли вода Европы какую-то связь с ядром планеты и производится ли в результате этой реакции тепло и водород, как у нас на Земле. В свою очередь, исследование различных окислителей, которые могут присутствовать в ледяной корке планеты, укажет на уровень производимого кислорода, а также то, сколько его находится ближе к океанскому дну.
Есть предпосылки считать, что NASA займется плотным изучением Европы и попытками туда полететь где-то к 2025 году. Именно тогда мы и узнаем, верны ли те теории, которые связывают с этим ледяным спутником. Изучение на месте также может показать наличие активных вулканов под ледяной поверхностью, что, в свою очередь, тоже повысит шансы жизни на этом спутнике. Ведь благодаря этим вулканам в океане могут накапливаться важнейшие минералы.
Спутник Сатурна, Титан
Несмотря на то, что Титан, один из спутников Сатурна, находится во внешней границе Солнечной системы, этот мир является одним из наиболее интересных мест для человечества и, возможно, одним из кандидатов на будущую колонизацию.
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Придется, правда, серьезно подумать над тем, как выращивать урожай, и озаботиться вопросами искусственного освещения, так как солнечного света на Титан попадает всего от 1/300 до 1/1000 от земного уровня. Во всем виноваты плотные облака, которые, тем не менее, защищают спутник от чрезмерных уровней излучения.
На Титане нет воды, но есть целые океаны из жидкого метана. В связи с этим, некоторые ученые продолжают спорить над тем, могла бы ли в таких условиях образоваться жизнь. Как бы там ни было, на Титане есть что исследовать. Здесь имеется бесчисленное количество метановых рек и озер, большие горы. Кроме того, здесь должны быть просто потрясающие виды. Ввиду относительной близости Титана к Сатурну, планета на небе спутника (в зависимости от облачности) занимает до одной трети небосклона.
Спутник Урана, Миранда
Несмотря на то, что крупнейшим спутником Урана является Титания, Миранда, самая маленькая из пяти лун планеты, наиболее подходит для колонизации. На Миранде есть несколько очень глубоких каньонов, глубже, чем Большой каньон на Земле. Эти места могут стать идеальным местом для посадки и установки базы, которая будет защищена от внешнего воздействия суровой среды и особенно от радиоактивных частиц, производимых магнитосферой самого Урана.
На Миранде есть лед. Астрономы и исследователи подсчитали, что он составляет примерно половину состава этого спутника. Как и на Европе, есть вероятность наличия воды на спутнике, которая скрыта под ледяной шапкой. Наверняка это неизвестно, и мы этого не узнаем, пока не подберемся ближе к Миранде. Если на Миранде все же есть вода, то это говорило бы о серьезной геологической активности на спутнике, так как он находится слишком далеко от Солнца и солнечный свет не состоянии поддерживать здесь воду в жидкой форме. Геологическая активность, в свою очередь, все это бы объяснила. Несмотря на то, что это всего лишь теория (и, скорее всего, маловероятная), близкое расположение Миранды к Урану и его приливным силам может вызывать эту самую геологическую активность.
Есть ли здесь вода в жидкой форме или нет, но если мы установим на Миранде колонию, то очень низкая гравитация спутника позволит спуститься в глубокие каньоны без фатальных последствий. В общем, здесь тоже будет чем заняться и что исследовать.
Спутник Сатурна, Энцелад
Согласно некоторым исследователям, Энцелад, один из спутников Сатурна, может не только стать отличным местом для колонизации и наблюдения за планетой, но и является чуть ли не самым вероятным местом, которое уже поддерживает жизнь.
Энцелад покрыт льдом, однако наблюдения зондами с космоса показали геологическую активность на луне и в частности вырывающиеся с ее поверхности гейзеры. Космический аппарат «Кассини» собрал образцы и определил наличие жидкой воды, азота и органического углерода. Эти элементы, а также тот источник энергии, который выбросил их в космос, являются важными «кирпичиками жизни». Поэтому следующим шагом для ученых будет обнаружение признаков более сложных элементов и, возможно, организмов, которые могут скрываться под ледяной поверхностью Энцелада.
Исследователи считают, что лучшим местом для установки колонии будут зоны, рядом с которыми были замечены эти гейзеры, — огромные разломы на поверхности ледяной шапки южного полюса. Здесь замечена весьма необычная тепловая активность, эквивалентная работе примерно 20 угольных электростанций. Другими словами, для будущих колонистов здесь имеется подходящий источник тепла.
На Энцеладе имеется множество кратеров и разломов, только и ждущих, когда их начнут изучать. К сожалению, атмосфера спутника очень разряжена, а низкая гравитация может создать некоторые проблемы в освоении этого мира.
Спутник Плутона, Харон
Космический аппарат NASA «Новые горизонты» после встречи с Плутоном отправил на Землю потрясающие изображения карликовой планеты и ее крупнейшего спутника Харона. Эти изображения вызвали жаркие споры в научном сообществе, которое теперь пытается определить: геологически активен или нет этот спутник. Оказалось, что поверхность Харона (как и Плутона) гораздо моложе, чем предполагалось ранее.
Несмотря на то, что в поверхности Харона имеются трещины, кажется, эта луна весьма эффективно избегает столкновения с астероидами, так как на ней очень мало ударных кратеров. Сами трещины и разломы очень похожи на те, которые остаются от течения раскаленной лавы. Такие же трещины были найдены на Луне и являются идеальным местом для установки колонии.
Считается, что Харон обладает очень разряженной атмосферой, что также может являться индикатором геологической активности.
Спутник Сатурна, Мимас
Мимас нередко называют «Звездой смерти». Вполне возможно, что под ледяной шапкой этого спутника может скрываться океан. И несмотря на общий зловещий вид этой луны, она, вероятно, действительно может подходить для поддержания жизни. Наблюдения космического зонда «Кассини» показали, что Мимас слегка раскачивается на своей орбите, что могло бы говорить о геологической активности под его поверхностью.
И хотя ученые очень осторожны в своих предположениях, других следов, которые указывали бы на геологическую активность спутника, обнаружено не было. Если на Мимасе будет обнаружен океан, то эта луна одной из первых должна быть рассмотрена в качестве наиболее подходящего кандидата для установки здесь колонии. Приблизительные расчеты указывают на то, что океан может скрываться на глубине около 24-29 километров под поверхностью.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Если необычное орбитальное поведение никак не связано с наличием жидкой воды под поверхностью этого спутника, тогда, вероятнее всего, все дело в его деформированном ядре. И винить в этом стоит сильный гравитационный пул колец Сатурна. Как бы там ни было, наиболее очевидным и самым надежным способом узнать, что же здесь происходит, является посадка на поверхность и проведение нужных замеров.
Спутник Нептуна, Тритон
Изображения и данные, полученные с космического аппарата «Вояджер-2» в августе 1989 года, показали, что поверхность крупнейшего спутника Нептуна, Тритона, состоит из камней и азотного льда. Кроме того, данные намекнули на то, что под поверхностью спутника может находиться жидкая вода.
Хотя Тритон обладает атмосферой, она настолько разряжена, что на поверхности спутника от нее нет никакого толка. Находиться здесь без особо защищенного скафандра — смерти подобно. Средняя температура на поверхности Тритона составляет -235 градусов Цельсия, что делает эту луну самым холодным космическим объектом в известной Вселенной.
Тем не менее для ученых Тритон очень интересен. И однажды они хотели бы туда добраться, установить базу и провести все необходимые научные наблюдения и исследования:
«Некоторые зоны поверхности Тритона отражают свет, как будто сделаны из чего-то твердого и гладкого, как металл. Считается, что данные зоны содержат пыль, азотный газ и, возможно, воду, которая просачивается сквозь поверхность и мгновенно замерзает в результате невероятно низкой температуры».
Кроме того, ученые подсчитали, что Тритон образовался примерно в то же время и из того же материала, что и Нептун, что весьма странно, учитывая размер спутника. Похоже, он сформировался где-то в другом уголке Солнечной системы, а затем был притянут гравитацией Нептуна. Более того, спутник вращается в противоположную своей планете сторону. Тритон — единственный спутник Солнечной системы, который обладает такой особенностью.
Спутник Юпитера, Ганимед
В отношении крупнейшего спутника Юпитера, Ганимеда, как и других космических объектов в нашей Солнечной системе, были выражены подозрения в наличие воды под поверхностью. По сравнению с другими покрытыми льдом спутниками, поверхность Ганимеда принято считать относительно тонкой и легкой для бурения.
Кроме того, Ганимед является единственным спутником в Солнечной системе, обладающим собственным магнитным полем. Благодаря этому над его полярными областями можно очень часто наблюдать северные сияния. Помимо этого, есть подозрения, что под поверхностью Ганимеда может скрываться жидкий океан. Спутник обладает разряженной атмосферой, в состав которой входит кислород. И хотя его крайне мало для поддержания той жизни, которую мы знаем, потенциал для терраформирования у спутника имеется.
В 2012 году Европейское космическое агентство запланировало космическую миссию к Ганимеду, а также двум другим спутникам Юпитера — Каллисто и Европе. Запуск собираются осуществить в 2022 году. Добраться до Ганимеда удастся 10 годами позже. Хотя все три спутника представляют большой интерес для ученых, считается, что Ганимед содержит наибольшее число интересных науке особенностей и потенциально пригоден для колонизации.
Спутник Юпитера, Каллисто
Размером примерно с планету Меркурий, вторым по размеру спутником Юпитера является Каллисто — еще одна луна, в отношении которой выражены предположения о содержании воды под ледяной поверхностью. Кроме того, спутник рассматривается как подходящий кандидат для будущей колонизации.
Поверхность Каллисто в основном состоит из кратеров и ледяных полей. Атмосфера спутника представляет собой смесь углекислого газа. Ученые уже выдвигают предположения о том, что весьма разряженная атмосфера спутника пополняется углекислым газом, вырывающимся из-под поверхности. Ранее полученные данные указывали на возможность наличия кислорода в атмосфере, однако дальнейшие наблюдения эту информацию не подтвердили.
Так как Каллисто находится на безопасной дистанции от Юпитера, излучение от планеты будет относительно низким. А отсутствие геологической активности делает среду спутника более стабильной для потенциальных колонистов. Другими словами, построить колонию здесь можно и на поверхности, а не под ней, как во многих случаях с другими спутниками.
Спутник Земли, Луна
Вот мы и подобрались к первой потенциальной колонии, которую установит человечество за пределами своей планеты. Речь, конечно же, идет о нашей Луне. Многие ученые склонны считать, что колония на нашем естественном спутнике появится уже в ближайшее десятилетие и вскоре после этого Луна станет отправной точкой для более дальних космических миссий.
Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.
Крис Маккей, астробиолог NASA, является одним из тех, кто считает, что Луна является наиболее вероятным местом для первой космической колонии людей. Маккей уверен в том, что дальнейшее освоение Луны с космической миссией после «Аполлон-17» не продолжилось исключительно из соображения стоимости этой программы. Однако нынешние технологии, разработанные для использования на Земле, также могут быть очень экономически выгодными и для использования в космосе и существенно удешевят как стоимость самих запусков, так и строительство на поверхности Луны.
Несмотря на то, что сейчас самой большой миссией для NASA является высадка человека на Марсе, Маккей уверен, что осуществить этот план удастся не раньше того момента, как на Луне появится первая лунная база, которая станет отправной точкой для дальнейших миссий к Красной планете. Не только многие государства, но и многие частные компании проявляют интерес к колонизации Луны и даже готовят соответствующие планы.
Жизнь на спутниках Юпитера: возможна ли она и когда туда полетят жить люди?
Приборы межпланетного зонда Juno («Юнона»), который исследует Юпитер, засекли близкий сигнал на частоте около 6,5 МГц, что находится в диапазоне высокочастотных радиоволн. На Земле они используются для ионосферной связи и загоризонтной радиолокации, но на орбите Юпитера их источник — природного происхождения. Рассказываем, откуда взялся этот сигнал, возможна ли там жизнь и сможет ли человечество колонизировать луны Юпитера?
Читайте «Хайтек» в
О каких сигналах идет речь?
Подобные сигналы известны давно: они называются декаметровыми радиовсплесками (decametric radio emission). Слово «декаметровое» означает десятки метров, так как длина волны радиовсплесков составляет десятки метров.
После случайного открытия радиовсплесков с Юпитера ученые попытались понять, что вызвало это радиоизлучение. Они начали с тщательных наблюдений, записывая время, когда они слышали Юпитер, и насколько интенсивными были декаметровые радиовсплески Юпитера. (Слово «декаметровое» означает десятки метров, так как длина волны радиовсплесков составляет десятки метров). После сбора этих радиоданных они сравнили их с другой информацией о Юпитере. Они начали согласовывать радиовспышки Юпитера с вращением планеты. Единственный способ узнать, какая часть Юпитера обращена к ним в определенное время, — это знать скорость его вращения. Сначала астрономы знали скорость вращения Юпитера, только наблюдая, как облака движутся по планете; нет никаких объектов поверхности, которые нужно отслеживать.
Наблюдатели поняли, что слышим мы Юпитер или нет, во многом зависит от того, какая часть Юпитера обращена к нам в данный момент. Радиоизлучение зависит от долготы Юпитера. Похоже, есть особые долготы, на которых Юпитер может быть слышен гораздо чаще, чем другие. Эти долготы были подобны «ориентирам» на планете без видимой поверхности. Эти ориентиры также означают, что Юпитер не просто излучает радиоволны во всех направлениях, а скорее излучает радиоволны в космос.
Чем новые радиовсплески примечательны?
Недавно космический аппарат впервые зафиксировал декаметровые радиовсплески в непосредственной близости от места их возникновения. Фактически зонд пролетел через источник радиовсплеска, неподалеку от Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера.
Датчики «Юноны» наблюдали феномен около 5 секунд, а затем радиосигнал слился с фоновым излучением. Учитывая скорость движения зонда — примерно 50 км/с, можно сделать вывод, что область пространства, где генерируется сигнал, оставляет 250 км в поперечнике.
О примечательном наблюдении международная команда исследователей сообщила в новом исследовании. Оригинальная публикация была размещена в рецензируемом журнале Geophysical Research Letters. Внимание общественности она привлекла после передачи на канале KTVX, где выступил представитель НАСА в штате Юта Патрик Виггинс ( Patrick Wiggins).
Рассказывая о новом радиосигнале, полученным аппаратом Jino, представитель НАСА особо подчеркнул — происхождение этого сигнала природное. Такие радиовсплески возникают в результате циклотронной мазерной неустойчивости ( CMI, cyclotron maser instability). Суть этого эффекта заключается в усилении свободными электронами радиоволн. Происходит это, если частота колебаний электронов в плазме существенно ниже, чем их циклотронная частота. Тогда может стать заметным даже удачно возникший в облаке заряженных частиц случайный сигнал, отмечает Naked Science. Радиовсплески формируются в тех участках магнитосферы Юпитера, где она тесно взаимодействует с магнитным полем Ганимеда. Захваченные магнитными линиями электроны могут не только порождать радиоволны.
Возможна ли жизнь на спутниках Юпитера?
В 1610 году Галилео Галилей стал первым астрономом, открывшим большие спутники Юпитера с помощью телескопа собственной конструкции. Со временем эти луны — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — в совокупности стали называться «Галилеевыми лунами» в честь их первооткрывателя. И с началом космических исследований то, что мы узнали об этих спутниках, очаровало и вдохновило и ученых.
Например, с тех пор, как зонды « Пионер» и « Вояджер» прошли через систему лун несколько десятилетий назад, ученые подозревали, что спутники, подобные Европе, могут стать лучшим выбором для поиска жизни за пределами Земли во внешней Солнечной системе. Все дело в наличии водяного льда, внутренних океанов, минералов и органических молекул. С первыми открытиями о природе лун Юпитера появились предположения о том, что человечество сможет однажды колонизировать их.
Кстати, концепция колонизированной системы Юпитера представлена во многих научно-фантастических публикациях. Например, роман Роберта Хайнлайна « Фермер в небе» (1953) рассказывает о мальчике-подростке и его семье, переезжающих на Ганимед. По сюжету, эта луна Юпитера находится в процессе терраформирования и фермеров нанимают, чтобы помочь превратить ее в сельскохозяйственную колонию.
Как ученые предлагали колонизировать луны Юпитера?
С тех пор, как зонды «Вояджер» прошли через систему Юпитера, астрономы сделали несколько предложений для миссий с экипажем на спутники Юпитера и даже для создания там поселений. Например, в 1994 году было создано частное космическое предприятие, известное как «Проект Артемида», с целью колонизации Луны в XXI веке. Сейчас, спустя много лет, этот проект снова ожил и активно развивается.
Позже, в 1997 году ученые разработали планы по колонизации Европы, в которых предусматривалось создание иглу на ее поверхности. Предполагалось, что позже эти постройки будут служить базой для ученых. Они смогут «углубиться» в ледяную кору Европы и исследовать подповерхностный океан. В этом плане также обсуждалась возможность использования «воздушных ям» в ледяном покрове для длительного проживания людей.
План подразумевал начало операций в 2045 году. В начале необходимо создать базу на Каллисто, где научные группы смогут дистанционно управлять роботизированной подводной лодкой. Она, в свою очередь, будет использоваться для исследования внутреннего океана Европы. Эти научные группы также будут добывать образцы поверхности недалеко от места посадки на Каллисто.
Наконец, что не менее важно, экспедиция на Каллисто создаст многоразовую надводную среду обитания, где водяной лед можно собирать и превращать в ракетное топливо. Таким образом, эта база могла бы служить базой снабжения для всех будущих миссий по эксплуатации в системе Юпитера.
Также в 2003 году НАСА сообщило, что пилотируемая миссия на Каллисто может быть возможна в 2040-х годах. Согласно совместному исследованию, опубликованному Исследовательским центром Гленна и Аэрокосмическим институтом Огайо, эта основой миссии станет космический корабль, оборудованный ядерной электродвигательной установкой (ЯЭДУ) и искусственной гравитацией. Этот корабль должен доставить экипаж для пятилетней миссии по созданию базы на Каллисто.
В своей книге « Выход в космос: создание космической цивилизации» (1999) Роберт Зубрин выступал за разработку атмосферы внешних планет, включая Юпитер, для получения топлива гелия-3.
Гелий-3 — стабильный изотоп гелия. Ядро гелия-3 состоит из двух протонов и одного нейтрона, в отличие от более тяжелого другого стабильного итозопа — гелия-4, имеющего в составе два протона и два нейтрона. Гелий-3 иногда рассматривается как гипотетическое термоядерное топливо. У такого топлива много преимуществ — к ним относится в десятки раз более низкий поток нейтронов из зоны реакции. Это резко уменьшает наведенную радиоактивность и деградацию конструкционных материалов реактора. Кроме того, протоны — один из продуктов реакции, в отличие от нейтронов, легко улавливаются. Их можно использовать для дополнительной генерации электроэнергии. При этом и гелий-3, и дейтерий сами по себе неактивны. Это значит, что их хранение не требует особых мер предосторожности, а при аварии реактора с разгерметизацией активной зоны радиоактивность выброса близка к нулю. Однако у гелий-дейтериевой реакции и серьезный недостаток — значительно более высокий температурный порог (для начала реакции требуется температура порядка миллиарда градусов).
Для этого потребуется база на одной или нескольких галилеевых спутниках. В НАСА также размышляли о такой возможности, ссылаясь на то, что находка позволит обеспечить безграничные запасы топлива для термоядерных реакторов здесь, на Земле, и где-либо еще в Солнечной системе, где будут существовать колонии.
Сейчас этот изотоп планируется добывать на Луне для нужд термоядерной энергетики. Однако это дело далекого будущего. Тем не менее, гелий-3 чрезвычайно востребован уже сегодня — в частности в медицине.
В 2000-х годах был основан проект Lifeboat Foundation. Это некоммерческая организация, деятельность которой направлена на сохранение человечества. В 2012 году они выпустили исследование под названием «Колонизация спутников Юпитера: оценка наших возможностей и альтернатив», в котором колонизация галилеевых спутников рассматривалась как потенциальная альтернатива колониям на Луне или Марсе.
Зачем колонизировать луны Юпитера?
У создания колоний на галилейских лунах есть много потенциальных преимуществ для человечества.
Во-первых, система Юпитера невероятно богата летучими веществами, в том числе водой, диоксидом углерода и аммиачным льдом, а также органическими молекулами. Кроме того, считается, что спутники Юпитера также содержат огромное количество жидкой воды.
Например, оценки объема внутреннего океана Европы предполагают, что он может содержать до трех квадриллионов кубических километров воды. Это чуть более чем в два раза превышает совокупный объем всех океанов Земли. Кроме того, колонии на спутниках Юпитера могут позволить миссии к самому Юпитеру, где водород и гелий-3 могут быть получены в качестве ядерного топлива.
Во-вторых, колонии, основанные на Европе и Ганимеде, также позволят провести несколько исследовательских миссий во внутренних океанах, которые, как считается, есть у этих спутников. Учитывая, что эти океаны также считаются одними из наиболее вероятных мест для внеземной жизни в нашей Солнечной системе, возможность исследовать их вблизи станет отличной возможностью.
В-третьих, колонии на спутниках Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто также будут способствовать выполнению миссий дальше в Солнечную систему. Эти колонии могут служить пунктами остановки и базами пополнения запасов для миссий, направляющихся в систему Croian (система лун Сатурна) и из нее, где можно собирать дополнительные ресурсы.
В общем, колонии в системе Юпитера предоставят человечеству доступ к богатым ресурсам и огромным исследовательским возможностям.
Проблемы колонизации
Проблемы в освоении лун Юпитера также огромны, как и сам газовый гигант. Они включают, помимо прочего, радиацию, долгосрочные последствия низкой гравитации, проблемы с транспортировкой, отсутствие инфраструктуры и, конечно же, огромные затраты. Учитывая опасность, которую радиация представляет для геологоразведочных работ, целесообразно сначала рассмотреть этот аспект.
Ио и Европа, являясь ближайшими к Юпитеру галилеями, получают больше всего излучения из всех этих лун. Это усугубляется тем фактом, что у них нет защитного магнитного поля и очень разреженной атмосферы. Таким образом, поверхность Ио получает в среднем около 3 600 бэр в день, в то время как Европа получает около 540 бэр в день.
100 бэр — нижний уровень развития легкой степени лучевой болезни;
450 бэр — тяжелая степень лучевой болезни (погибает 50% облученных);
600–700 бэр и более — однократно полученная доза считается абсолютно смертельной.
Для сравнения, люди здесь, на Земле, подвергаются воздействию менее 1 бэр в день (0,62 для жителей развитых стран). Воздействие 500 бэр в день может быть фатальным, а воздействие примерно 75 бэр в течение нескольких дней достаточно, чтобы вызвать серьезные проблемы со здоровьем и радиационное отравление.
Ганимед — единственная галилеевская луна (и единственное негазовое гигантское тело, кроме Земли), имеющая магнитосферу. В среднем Луна получает около 8 рад радиации в день. Это эквивалентно воздействию на поверхность Марса в реднем за год.
Только Каллисто находится достаточно далеко от Юпитера. Здесь уровни радиации достигают всего 0,01 бэр в день. Однако его удаленность от Юпитера означает отсутствие приливного нагрева Луны.
Еще одна серьезная проблема — это долгосрочное влияние низкой гравитации на эти спутники на здоровье человека. На галилеевых спутниках поверхностная сила тяжести колеблется от 0,126 г (для Каллисто) до 0,183 г (для Ио). Это сопоставимо с Луной (0,1654 г), но существенно меньше, чем на Марсе (0,376 г). И хотя эффекты такого явления не изучены до конца, известно, что долгосрочные эффекты микрогравитации включают потерю плотности костей и дегенерацию мышц.
По сравнению с другими потенциальными местами для колонизации, система Юпитера также очень далека от Земли. Таким образом, транспортировка экипажей и всего тяжелого оборудования, необходимого для строительства колонии, займет очень много времени, как и миссии, в которых ресурсы доставляются на спутники Юпитера и обратно.
Чтобы дать вам представление о том, сколько времени это займет, рассмотрим несколько реальных миссий к Юпитеру. Первым космическим кораблем, совершившим путешествие с Земли на Юпитер, был зонд НАСА Pioneer 10, который был запущен 3 марта 1972 года и достиг системы Юпитера 3 декабря 1973 года — за 640 дней (1,75 года) полетного времени.
В случае миссии « Галилео» зонд покинул Землю 18 октября 1989 года и прибыл к Юпитеру 7 декабря 1995 года. Другими словами, потребовалось 6 лет, 1 месяц и 19 дней, чтобы добраться до Юпитера с Земли без полета. « Юнона» была запущена с Земли 5 августа 2011 года и вышла на орбиту вокруг Юпитера 5 июля 2016 года. Путь занял 1796 дней, или чуть менее 5 лет.
Следует отметить, что это были миссии без экипажа, в которых участвовал только роботизированный зонд, а не судно, достаточно большое для размещения людей, припасов и тяжелого оборудования. В результате колониальные корабли должны были быть намного больше и тяжелее Для них потребовались бы продвинутые двигательные установки, такие как ядерно-тепловые/ядерно-электрические двигатели. Они должны гарантировать, что путешествие займет разумное время.
Для полетов к спутникам Юпитера и обратно потребуются базы между Землей и Юпитером, чтобы обеспечить дозаправку и пополнение запасов, а также сократить расходы на отдельные миссии. Это означало бы, что постоянные аванпосты необходимо будет создать на Луне, Марсе и, скорее всего, в поясе астероидов, прежде чем любые миссии к спутникам Юпитера будут сочтены осуществимыми или экономически эффективными.
Эти последние две проблемы поднимают вопрос о стоимости. Между постройкой кораблей, способных совершить путешествие к Юпитеру за изрядное количество времени, созданием баз, необходимых для их поддержки, и затратами на создание самих колоний, колонизация спутников Юпитера будет невероятно дорогой, отмечает Universe Today.
Что в итоге?
Учитывая все опасности, время и высокую стоимость следует задаться вопросом, многие задаются вопросом «а стоит ли оно того?». С другой стороны, в контексте освоения космоса и колонизации идея создания постоянных человеческих форпостов на спутниках Юпитера имеет смысл. Все проблемы можно решить при условии принятия надлежащих мер предосторожности и выделения необходимых ресурсов. И хотя ему придется подождать, пока аналогичные колонии/базы будут созданы на Луне и Марсе, это неплохая идея для «следующего шага».
Имея колонии на любой из галилеевых спутников, человечество получит плацдарм во внешней Солнечной системе, точку остановки для будущих миссий на Сатурн и за его пределы, а также доступ к новым ресурсам. Опять же, все сводится к тому, сколько человечество готово потратить средств. Принципиально новый вид топлива может сделать полет более бюджетым. Однако пока его не существует.
Терраформирование — изменение климатических условий планеты, спутника или же иного космического тела для приведения атмосферы, температуры и экологических условий в состояние, пригодное для обитания земных животных и растений.
Ядерная электродвигательная установка (ЯЭДУ) — двигательная установка космического аппарата, включающая в себя комплекс бортовых систем космического аппарата (КА), таких как: электрический ракетный двигатель (ЭРД), система электропитания, обеспечиваемого ядерным реактором, система хранения и подачи рабочего тела (СХиП), система автоматического управления (САУ).
Роберт Зубрин — американский инженер и публицист, основатель Марсианского общества. Окончил Рочестерский университет, получив степень бакалавра по математике, затем занимался ядерной энергетикой в Вашингтонском университете, защитил диссертацию.
Первоначально — бог земледелия, позднее, в эллинистический период, отождествлялся с богом, персонифицирующим время, Хроносом.
Соответствует римскому богу Сатурну (Saturnus).