Эксперименты по измерению температуры замерзания внеземных океанов помогут в поисках жизни

Исследователи из Университета Вашингтона и Калифорнийского университета в Беркли провели эксперименты по измерению физических пределов существования жидкой воды в ледяных внеземных мирах. Это сочетание геологических и инженерных наук было сделано для того, чтобы помочь в поисках внеземной жизни и предстоящем исследовании океанов на лунах других планет с помощью роботов. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Cell Reports Physical Sciences. "Чем более стабильна жидкость, тем более перспективна она 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 глубоком океане лун других планет, могут оставаться жидкими при гораздо более низкой температуре, чем при более низком давлении. Это расширяет диапазон возможных мест обитания на ледяных лунах и позволит нам точно определить, где следует искать биосигнатуры, или признаки жизни". Ледяные луны Юпитера и Сатурна, включая Европу, Ганимед и Титан, являются ведущими кандидатами в нашей Солнечной системе на существование внеземной жизни. Считается, что на этих покрытых льдом лунах находятся огромные жидкие океаны, в несколько десятков раз превышающие объем океанов на Земле.

Несмотря на то, что Землю называют "голубым мрамором", она удивительно сухая по сравнению с этими мирами", - сказал Журно.

Океаны на этих лунах могут содержать различные виды солей и, как ожидается, имеют глубину от 150 километров на Европе до более чем 600 километров на Титане.

"Мы знаем, что вода поддерживает жизнь, но большая часть океанов на этих лунах, вероятно, находится при температуре ниже нуля градусов Цельсия и давлении, превышающем земное", - сказал Журно. "Нам нужно было узнать, насколько холодным может стать океан, прежде чем полностью замерзнуть, в том числе в его глубочайших безднах".

Исследование было сосредоточено на эвтектике, или самой низкой температуре, при которой соленый раствор может оставаться жидким до полного замерзания. Соль и вода являются одним из примеров - соленая вода остается жидкой ниже температуры замерзания чистой воды, что является одной из причин, по которой люди посыпают дороги солью зимой, чтобы избежать образования льда.

В экспериментах использовалось оборудование Калифорнийского университета в Беркли, изначально предназначенное для будущего криоконсервирования органов для медицинских целей и для хранения продуктов питания. Однако для данного исследования авторы использовали его для имитации условий, которые, как считается, существуют на лунах других планет.

Журно, планетолог и эксперт по физике воды и минералов, совместно с инженерами Калифорнийского университета в Беркли провел испытания растворов пяти различных солей при давлении, превышающем атмосферное в 3 000 раз, или 300 мегапаскалей, что примерно в три раза превышает давление в самой глубокой океанской впадине Земли.

"Знание самой низкой температуры, при которой соленая вода может оставаться жидкостью при высоком давлении, является неотъемлемой частью понимания того, как внеземная жизнь может существовать и процветать в глубоких океанах этих ледяных океанических миров", - сказал соавтор работы Мэтью Пауэлл-Палм, который выполнял работу в качестве исследователя в Калифорнийском университете в Беркли, а также соучредитель и генеральный директор компании по криоконсервации BioChoric, Inc.

Журно недавно начал работать с командой миссии НАСА "Стрекоза", которая в 2027 году отправит винтокрылый аппарат к самой большой луне Сатурна - Титану. НАСА также возглавляет миссию Europa Clipper в 2024 году для исследования Европы, одной из многочисленных лун, вращающихся вокруг Юпитера. Тем временем Европейское космическое агентство в 2023 году отправит свой космический аппарат JUICE, или Jupiter Icy Moons Explorer, для исследования трех крупнейших лун Юпитера: Ганимед, Каллисто и Европу.

"Новые данные, полученные в ходе этого исследования, могут способствовать дальнейшему пониманию исследователями сложных геологических процессов, наблюдаемых в этих ледяных океанических мирах", - сказал Журно.