Наблюдение не очень далёкой звезды помогло сделать открытие, которое проливает свет на путь воды во Вселенной. Оказалось, что вода в звёздных системах присутствует ещё в протозвёздных дисках, то есть существует ещё до рождения звёзд. Одна известная книга оказалась права, свет появился позже воды.

Источник изображения: ESO/L. Calçada

Группа учёных из Национальной радиоастрономической обсерватории США провела серию наблюдений за молодой и ещё не до конца сформированной звездой V883 Orionis, которая находится от нас на расстоянии 1300 световых лет. Эта звезда окружена пропланетным диском, где планетам ещё предстоит сформироваться. Впрочем, звезда всё ещё растёт, притягивая к себе вещество из диска, и возникающие в процессе аккреции выбросы энергии делают наблюдения крайне ценными.

С такого расстояния мы не можем знать, присутствует ли в протозвёздном диске водяной лёд, и каково в нём соотношение обычной и тяжёлой воды (с дейтерием). Изучить химический состав вещества мы может только по спектральным линиям в его газообразном состоянии. Вспышки звезды V883 Orionis в процессе аккреции вещества испаряют водяной лёд далеко за пределами зоны постоянной аккреции. Фактически учёные получают возможность взглянуть на протозвёздный диск в девственной чистоте до того, как процессы звездообразования затронут его вещество.

Изучение спектральных линий воды в протозвёздном диске V883 Orionis показало такое же соотношение обычной и тяжёлой воды, как и в кометах нашей родной Солнечной системы. Это означает, что будущие кометы в системе V883 Orionis и кометы в нашей системе получат и получили «изначальную вселенскую» воду, которая была в межзвёздном пространстве ещё до рождения звезды или Солнца, если говорить о нас.

Похоже, наблюдение за V883 Orionis позволяет дать ответ на один из фундаментальных вопросов, откуда на Земле появилась вода? Главное в проделанной работе то, что появилось убедительное доказательство, что вода присутствовала в межзвёздной среде задолго до рождения Солнца. На Землю она могла попасть не только с кометами и астероидами, но также с частичками пыли в виде льда на их поверхностях, что, в частности, улучшало сцепление и могло ускорить процесс образования планет до полного вступления в силу явления гравитации.

Наконец, открытие намекает на распространённость воды во Вселенной и, следовательно, на высокую вероятность появления биологической жизни где-то ещё помимо Земли.

В журнале Planetary Science Journal вышло исследование учёного из Калифорнийского университета в Риверсайде, в котором рассматриваются конфигурации Солнечной системы с гипотетической планетой между Марсом и Юпитером. Эта область пространства пустует, и учёные не могут выяснить почему. Однако попытка поместить в этот промежуток планету закончилась бы для Земли катастрофой, как показало компьютерное моделирование.

Источник изображения: Pixabay

«Наша Солнечная система более тонко настроена, чем я считал раньше. Всё работает, как сложные часовые механизмы. Если добавить ещё шестеренок, все сломается», — сказал в интервью учёный.

Исследователь пытался найти ответ на две очевидные загадки в строении Солнечной системы. Во-первых, это отсутствие планет промежуточной массы между Землёй и Нептуном, который в четыре раза больше Земли и в 17 раз тяжелее её, а также незаполненное планетой пространство между орбитами Марса и Юпитера. Обе загадки были совмещены в серии компьютерных моделей, в которых между Марсом и Юпитером помещалась одна суперземля.

Расчёты показали, что существует одна точно выверенная орбита, по которой могла бы вращаться суперземля и не нарушать при этом все остальные орбиты планет солнечной системы. Однако в подавляющем большинстве случаев присутствие суперземли между Марсом и Юпитером дестабилизировало бы орбиты абсолютно всех планет системы. Венера, Меркурий и Земля были бы выброшены из системы, как и внешние планеты Нептун и Уран.

Всё дело в том, орбитальное движение гипотетической суперземли обязательно оказало бы влияние на Юпитер, а уже эта планета-гигант своей гравитацией разбалансировала бы все остальные орбиты. И даже если бы Земля осталась в Солнечной системе, её орбита удлинилась бы настолько, что о существовании жизни на ней нечего было бы говорить. Поэтому для нас очень удачно сложилось, что между Марсом и Юпитером суперземли в конечном итоге не оказалось.

Несмотря на некоторую натянутость эксперимента, моделирование поможет ответить на ряд вопросов при изучении иных звёздных систем. Совсем ненужных знаний не бывает, а уже тем более, если говорить об эволюции нашей планетной системы. Ведь могли быть варианты и не факт, что в будущем они не появятся в том или ином виде.

Группа учёных из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе создала модель, которая показывает возможные пути распространения геологических и биологических образцов из недр и океана ледяного спутника Сатурна Энцелада. Модель объясняет образование кольца E вокруг Сатурна и обещает более простые поиски биологической жизни под многокилометровым ледяным панцирем Энцелада.

Энцелад в кольце E Сатурна. Источник изображения: NASA/JPL/Space Science Institute)

Посетившая систему Сатурна межпланетная автоматическая станция «Кассини-Гюйгенс» среди прочих исследований сделала физико-химический анализ кольца E вокруг Сатурна, которое, как считается, в основном состоит из вещества, выброшенного из недр спутника Сатурна Энцелада. Об этом говорят размеры зёрен и химический состав вещества — кремнезём. Но как оно туда попадает, исходя из недр Энцелада, проходя 10-км толщу воды подлёдного океана и преодолевая 20-км ледяной щит подповерхностного океана, доподлинно неизвестно.

Предложенная учёными модель объясняет физику процесса, во-первых, гравитационным влиянием Сатурна на Энцелад, во-вторых, геологическими процессами на Энцеладе и, в-третьих, физическими процессами в его океане.

Поскольку орбита Энцелада не круговая, а эллиптическая, приливные силы деформируют ядро луны, порождая трещины и выход тепла ядра через них в океан. Тем самым происходит выброс частиц кремнезёма в толщу воды, где они вместе с возможным биологическим материалом подхватываются конвекционными потоками и возносятся к поверхности. Подчеркнём, всё это описано не словами, а математической моделью, имитирующей настоящие физические процессы с высокой точностью.

Через трещины во льдах минеральные образцы со дна Энцелада и возможные образцы биологической жизни выбрасываются гейзерами на поверхность и в космическое пространство луны. Аналогичные процессы наблюдаются в земных условиях и хорошо изучены на примере геотермальных источников, где, кстати, полно жизни даже в отсутствии солнечного света. Всё это по аналогии позволяет надеяться найти биологическую жизнь также и на Энцеладе или на другой из лун Сатурна или Юпитера с похожими условиями.

Проект посадочного зонда NASA для изучения спутника Сатурна Титана. Источник изображения: Johns Hopkins/APL

Самое замечательное во всей этой истории, что для поиска признаков жизни на ледяных лунах не нужно готовить невообразимую по сложности экспедицию с бурением десятков километров льда и погружением в океан и на его дно. Признаки жизни на Энцеладе будут везде на её поверхности, для нахождения которых будет достаточно сравнительно простого спускаемого аппарата. И такие аппараты уже проектируются, но это уже другая история.