В новом выпуске программы StarTalk астрофизик Нил Деграсс Тайсон и геолог Натали Старки обсуждают фундаментальную связь между геологической активностью планет и возможностью возникновения жизни. В центре дискуссии — механизмы работы космических вулканов, секреты ледяных лун Юпитера и то, как земные экстремальные условия помогают нам искать биосигнатуры в далеком космосе.
🌠 Космическая пыль и «кирпичики жизни» 2:40
Натали Старки, автор книги «Catching Stardust», отмечает, что кометы и астероиды являются не просто камнями, а носителями фундаментальных строительных блоков жизни . В рамках миссии Stardust ученым удалось доставить на Землю образцы кометной пыли, в которых была обнаружена аминокислота глицин .
Ключевые факты об аминокислотах в космосе:
- Распространенность: В метеоритах и космических пробах обнаружено гораздо больше типов аминокислот, чем используется жизнью на Земле .
- Проблема загрязнения: При анализе образцов критически важно исключить «земной след». Для этого в NASA существует отдельное подразделение планетарной защиты (Planetary Protection) .
- Киральность (хиральность): Молекулы жизни на Земле обладают определенной «рукостью» (закручены в одну сторону). Натали Старки отмечает, что в космосе теоретически могут существовать молекулы обеих ориентаций, что ставит вопрос о возможности существования параллельных форм жизни, которые мы не смогли бы переварить .
В качестве аналогии Нил Деграсс Тайсон приводит историю с чипсами Frito-Lay, в которых использовался синтетический жир (Олестра) с измененной молекулярной структурой. Организм не мог его расщепить, что приводило к побочным эффектам, известным как «анальная утечка» .
🌋 Связь вулканизма и магнитных полей 11:08
На вопрос о связи активной геологии и магнитного поля Натали Старки отвечает утвердительно: для наличия магнитного поля небесное тело должно быть активным. Активность подразумевает наличие внутреннего тепла, которое создает жидкие слои (например, расплавленное ядро или подповерхностный океан) .
Условия для создания магнитного поля:
- Наличие тепла: Энергия, оставшаяся после формирования планеты или генерируемая приливами.
- Проводящая среда: Жидкое железо в ядре или соленая вода в океане .
- Конвекция: Движение материала из-за разности температур между внутренними и внешними слоями .
Натали Старки подчеркивает, что криовулканизм (извержение льда и газов) на ледяных лунах также требует источника тепла. Это тепло часто вырабатывается за счет трения горных пород в ядре луны, которое «растягивается» гравитацией гигантской планеты-хозяина, такой как Юпитер .
📡 Давление в недрах и спящие вулканы 15:20
Давление внутри вулкана зависит от содержания газа в магме. Старки сравнивает два земных примера: извержение вулкана Сент-Хеленс было взрывным из-за высокого содержания газа, в то время как гавайский вулкан Килауэа извергается более спокойно при более низком давлении .
Ситуация на других планетах:
- Венера: По словам Старки, Венера — это «непрерывно извергающийся мир», вероятно, гораздо более активный, чем Земля сегодня .
- Марс: Считается спящим или мертвым. Будучи меньше Земли, Марс остыл быстрее, потеряв свою вулканическую мощь миллиарды лет назад .
- Луна: Полностью остыла и не проявляет активности .
Нил Деграсс Тайсон в шутку предлагает «вскрывать» вулканы, чтобы стравливать давление и предотвращать катастрофы, на что Старки отвечает, что супервулканы (например, Йеллоустоун) частично так и делают, выпуская энергию через малые извержения .
🚀 Поиск жизни: JUICE против Europa Clipper 23:45
Современная стратегия поиска жизни заключается не в поиске самих организмов, а в поиске «пригодных для жизни условий» — воды и тепла . В центре внимания сейчас находятся две крупные миссии:
- JUICE (ESA): Миссия к ледяным лунам Юпитера (Ганимед, Каллисто, Европа). Запущена недавно, прибудет в систему Юпитера в 2031 году .
- Europa Clipper (NASA): Ожидается к запуску в ближайшее время. Благодаря более мощной ракете она может прибыть к Европе на год раньше миссии JUICE, несмотря на более поздний старт .
Натали Старки отмечает, что эти луны содержат гораздо больше жидкой воды, чем все океаны Земли вместе взятые . Ганимед, к примеру, по размерам больше Меркурия .
⚡ Геотермальная энергия: уроки Исландии 31:45
Ядро Земли невероятно горячее — по мнению Старки, его температура может быть сопоставима с температурой поверхности Солнца . Около 50% этого тепла — это изначальная энергия (примордиальное тепло), оставшаяся от столкновений при формировании планеты, а вторые 50% генерируются распадом радиоактивных элементов в мантии .
Исландия является эталоном использования этой энергии:
- Отопление дорог: В Рейкьявике избыточное тепло земли используют для подогрева тротуаров и дорог, чтобы не чистить снег .
- Экологичность: Страна практически полностью перешла с ископаемого топлива на геотермальные источники .
- Доступность: Для получения тепла не обязательно бурить до ядра. Температура растет примерно на 25 градусов на каждый километр глубины .
❄️ Земные аналоги: Озеро Восток 39:09
Для подготовки к миссиям на Европу ученые используют подледное озеро Восток в Антарктиде. Оно было изолировано от земной биосферы на протяжении миллионов лет (по некоторым оценкам, до 16 млн лет) .
Исследование таких «стерильных» сред помогает понять, как жизнь может существовать в экстремальных условиях:
- Экстремофилы: Микробы, процветающие при колоссальном давлении, в полной темноте и при низких температурах .
- Автономная эволюция: Озеро Восток показывает, как экосистема может развиваться в полной изоляции, что является прямой аналогией подледных океанов спутников Юпитера .
🥤 Логистика колонизации и «странная жизнь» 43:29
На предложение слушателя перекачивать воду из тающих ледников Земли на Марс, Нил Деграсс Тайсон отвечает категорическим отказом из-за стоимости логистики. Доставка 1 фунта (0,45 кг) груза в космос стоит от $5 000 до $10 000 . Вместо этого будущие колонисты будут добывать воду на месте — из марсианской пыли или пролетающих комет .
В завершение дискуссии Натали Старки рассуждает о «жизни, какой мы ее не знаем». Хотя ученые ищут воду, жизнь теоретически может использовать другие растворители, например, жидкий метан, как на Титане (спутнике Сатурна) . Однако, по словам гостьи, научный поиск логично начинать с того, что мы умеем распознавать — с углеродной жизни на основе воды .
