На Дионе кислород есть, а жизни нет

Список небесных тел, в чьей атмосфере присутствует кислород, пополнился еще одним участником. Им стала Диона — четвертый спутник газового гиганта Сатурна. Космический зонд "Кассини" обнаружил следы этого газа в воздушной оболочке данного объекта. Правда, наличие кислорода в данном случае вовсе не связано с присутствием на Дионе живых организмов.

Фото:

Небесное тело, позже названное по имени одной из сестер древнегреческого бога времени Кроноса (которого римляне отождествляли с Сатурном) Дионой, было открыто в 1684 году астрономом Джованни Кассини. Правда, он ошибочно посчитал ее звездой. Позже астрономы выяснили, что данный объект является четвертым спутником планеты-гиганта Сатурна (у которого их всего шестьдесят два). Данный спутник является синхронным, то есть его период обращения вокруг своей оси совпадает с периодом обращения спутника вокруг центрального тела. Поэтому Диона всегда поглядывает на своего "братца" лишь "одним глазком".

Уже в прошлом столетии удалось установить, что Диона, имеющая диаметр 1123,4 километра (то есть, она меньше нашей Луны), состоит из водяного льда со значительной примесью каменных пород во внутренних слоях. Однако достаточно долгое время ученые были убеждены, что никакой атмосферы у этого спутника быть не может — она слишком мала, чтобы удерживать вокруг себя газовую оболочку посредством силы тяготения. Тем не менее, не так давно это представление о природе Дионы было опровергнуто, причем данные для подобного опровержения предоставил тоже "Кассини" — но уже не астроном, а автоматический зонд.

Осенью прошлого года этому аппарату, который пролетал около спутника, удалось обнаружить, что он оставляет следы в магнитном поле, генерируемом самим Сатурном. Однако сама Диона, являющаяся достаточно плотным небесным телом, не может делать этого — для подобной "диверсии" нужны потоки заряженных частиц. С поверхности Дионы они поступать не могут, следовательно, вокруг четвертого спутника Сатурна должна быть атмосфера.

Впрочем, большинство астрофизиков считают, что стабильной атмосферой вроде земной или венерианской этот спутник все-таки не обладает. Сила его притяжения очень мала, и удержать "легкие" молекулы большинства газов он не в состоянии. Тонкая воздушная оболочка существует вокруг Дионы лишь потому, что она постоянно обновляется. Дело в том, что поверхностный лед спутника бомбардируют заряженные высокоэнергетичные частицы из потоков, опоясывающих Сатурн. Под их ударами молекулы воды разлагаются на кислород и водород, которые, собственно говоря, и должны составлять атмосферу Дионы.

Гипотеза, что и говорить, получилась очень красивая, однако, как вы понимаете, нужны доказательства. И хотя еще раньше всеведущий телескоп "Хаббл" обнаружил в окрестностях Дионы озоновый слой, однако прямым доказательством это считать сложно — ведь озон не обязательно образуется из кислорода атмосферы спутника. Однако недавно масс-спектрометры "Кассини", наконец-то, смогли уловить следы этого газа в окрестностях Дионы.

Следует заметить, что сам датчик уловил присутствие ионов кислорода, однако совершенно очевидно, что они получаются при ионизации нейтральных атомов О₂ (некоторые СМИ, не разобравшись в методике исследования, написали достаточно странную фразу о том, что в атмосфере Дионы "…найдены ионы молекулярного кислорода", что, как вы понимаете, — полный абсурд). При расчетах выяснилось, что этого газа в атмосфере спутника не так-то и много — всего-то 90 тысяч молекул на один кубометр. Впрочем, и плотность самой воздушной оболочки Дионы весьманевелика — в среднем она сопоставима с плотностью земной атмосферы на высоте 480 километров, то есть с плотностью внешнего слоя нашей воздушной оболочки, называемом экзосферой.

Итак, кислород ученые, благодаря приборам "Кассини", все-таки обнаружили. Что касается водорода, то уловить его будет очень и очень непросто — молекулы этого газа по идее должны достаточно быстро покидать атмосферу. Дело в том, что поскольку сила притяжения Дионы (тамошнее ускорение свободного падения всего-то 0,231 м/с²) весьма мала, а находящийся недалеко (в 377,4 тысячах километров) огромный Сатурн создает такую гравитацию, которая вытягивает этот газ из воздушной оболочки, словно мощнейший пылесос.

"Итак, теперь все подтвердилось — энергичные частицы попадают в ледяную поверхность, водород теряется, а молекулярный кислород остается в качестве экзосферы. Теперь мы знаем, что это происходит на спутниках Сатурна, а также Юпитера. Это может также происходить в других системах с экзопланетами" — так охарактеризовал результаты исследования один из авторов работы Эндрю Коутс из университетского колледжа Лондона.

По его словам, оно весьма важно для понимания альтернативных путей формирования кислородных атмосфер. Ведь на Земле, как мы помним, этим газом воздушную оболочку "отравили" многочисленные фотосинтезирующие организмы (и на это ушло свыше трех миллиардов лет). Однако с самого начала было понятно, что кислород на Дионе должен был быть абиогенного происхождения — на небесном теле, средняя температура у поверхности которого составляет — 186 градусов Цельсия, воды в жидком виде нет нигде, и к тому же имеется постоянная бомбардировка высокоскоростными заряженными частицами (прямо как в Большом адронном коллайдере), существование жизни вряд ли возможно.

Интересно, что среди спутников планет-гигантов небесные тела с кислородной атмосферой встречаются не так уж и редко. Например, в прошлом году кислородная атмосфера была обнаружена у Реи, пятого спутника Сатурна, который весьма похож на Диону по многим характеристикам. Причем образуется она, судя по всему, точно таким же способом — в результате бомбардировок поверхностного льда заряженными частицами.

Правда, атмосфера на Рее более стабильна, поскольку гравитация этого небесного тела сильнее, а Сатурн от своей "жены" находится куда дальше, чем от "сестрички". Кроме того, еще в 2005 году все тот же неутомимый "Кассини" обнаружил присутствие молекулярного кислорода вблизи плоскости колец Сатурна. Что, в общем-то, также неудивительно — ведь их фрагменты содержат много водного льда, который также подвергается регулярным бомбардировкам. Наконец, совсем недавно получены данные о возможном присутствии этого газа в атмосфере некоторых спутников Юпитера, в частности, Европы Ганимеда, и, возможно, Каллисто.

Итак, как видите, наличие кислорода в атмосфере не является уникальным явлением, свойственным лишь воздушной оболочке Земли. И, более того, получены веские доказательства того, что он может образовываться абиогенным путем, то есть получается, что само по себе присутствие О2 в атмосфере вовсе не говорит о том, что на небесном теле существует жизнь.

Читайте также: Сатурн "убивал" свои спутники

Сейчас ученые собираются продолжить исследования атмосферы Дионы. Они хотят выяснить, имеются ли в ее составе другие, более тяжелые газы (например, инертные). Однако, чтобы определить это, нужно дождаться новых данных от космического путешественника "Кассини".

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"