Подводный микроскоп готов увидеть жизнь на европе
Ледяная кора Европы скрывает одну из самых интригующих тайных: это одно из мест, где теоретически вероятно существование судьбы. И не смотря на то, что высадка на спутник Юпитера состоится нескоро, учёные уже обдумывают: какими инструментами и что именно направляться искать в ледяной глубине. Имеется шанс, что реальность превзойдёт все ожидания.
В существовании подлёдного океана Европы планетологи уже фактически не сомневаются, расхождения во взорах касаются только его параметров – глубины толщины и вод скрывающей его ледяной корки. Тут легко пока не хватает данных.
Кроме этого более-менее ясно, что подогреваемый изнутри океан может являться домом для живых организмов, как минимум — бактерий. На отечественной планете в далеком прошлом открыты экстремофилы, процветающие в полной темноте подо льдами Гренландии и Антарктики, на дне океана а также в толще пород глубоко под землёй.
Ледяная кора Европы составлена из блоков, каковые много раз разламывались и сдвигались на новые позиции. Поверхность планетки юная – малое число ударных кратеров говорит, что ей порядка 30-50 миллионов лет, другими словами внешняя оболочка Европы систематично обновляется за счёт воды, поступающей через трещины.
Это одно из свидетельств подлёдного океана.На данном снимке с аппарата Galileo цвета – неестественные. Красно-коричневые области – материал, поднятый наверх в следствии геологической активности. Белые лучи – выбросы, появившиеся при рождении ударного кратера Pwyll.
Ледяные равнины продемонстрированы в светло синий тонах. Крупнозернистый лёд – тёмно-светло синий, мелкозернистый – светло-светло синий. хребты и – Тёмные линии трещины, кое-какие из них тянутся на 1850 километров (фото NASA/JPL/University of Arizona).
На Европе в полной мере существует подобная судьба. Как и на Марсе. Но с последним нам не через чур везёт.
Скажем, пара американских посадочных аппаратов Viking, достигших Марса во второй половине 70-ых годов двадцатого века и проработавших на его поверхности пара лет, среди другого были оборудованы анализаторами, намерено созданными для поиска химических следов судьбы. Но эти устройства дали столь неоднозначные результаты, что споры об их интерпретации длятся до сих пор.
Сейчас разные компании и научные группы создали и выстроили много прототипов анализаторов судьбы. Кое-какие, например, вычислены на обнаружение в примерах аминокислот а также способны определять хиральность молекул. Но поиск наилучшего метода определения судьбы длится.
Особенно увлекательна эта задача применительно к Европе, поскольку тут потребуется пропускать через анализатор громадные веса воды.
Ханс Кройцер придумал обходной манёвр: не требуется копаться с разгадкой химических реакций и выявлять ДНК – бактерии Европы необходимо (фото Dalhousie University).
Уникальный подход к ответу задачи предлагает Ханс Кройцер (Hans Jurgen Kreuzer) и его коллеги из канадского университета Дальхузи. Они уверены в том, что на юпитерианский спутник направляться послать «Последовательный голографический цифровой микроскоп» (DIHM).
Выстроенный Хансом со товарищи прибор складывается из пары влагонепроницаемых отсеков, поделённых камерой, через которую протекает вода. В одном отсеке размещён светло синий лазер, во втором — цифровая камера. Она смотрит на лазер через прозрачное окно.
Луч же, со своей стороны, попадает в тестовую камеру через маленькое отверстие (с диаметром порядка длины волны), создавая наряду с этим сферические световые волны, идущие из точечного источника.
В случае если на пути волн поднимаются микроскопические объекты, волны претерпевают интерференцию и дифракцию. Эту картину снимает камера, а особая программа восстанавливает настоящий портрет частиц практически за миллисекунды. Наряду с этим аппарат фиксирует наличие объектов поперечником более чем 100 нм.
Он может определять их трёхмерную форму и отслеживать перемещение в трёх измерениях.
Принцип работы, внешний вид и схема DIHM (иллюстрации и фото Hans Kreuzer/Dalhousie University).
Тестирование аппарата удачно прошло в ледниковом озёре одного из островов канадской Арктики, а также в водах северной Атлантики. В улов погружаемого микроскопа попали диатомовые водоросли, коловратки, всяческие инфузории (парамеции, реснитчатые, флагеллаты), а также «отпечатались» бактерии.
Авторы микроскопа утверждают, что для космической миссии его возможно выполнить совсем портативным и лёгким. Аппарат данный неприхотлив, весьма надёжен и может фиксировать жизнь несложных в динамике.
«Вы имеете возможность быть полностью уверены в том, что в том месте имеется что-то живое и оно плавает», — резюмирует один из участников команды Кройцера Джей Нужно (Jay Nadeau) возможности новой техники, столь блестяще показанные в тестах. (Подробности опытов с DIHM размещены в статье в Planetary and Space Science.)
Пример одного снимка (вверху) и коллаж из разных форм несложных, попавших под око лазерного микроскопа канадцев (фото Hans Kreuzer/Dalhousie University).
Но вот что любопытно. Последние научные изучения показывают, что в случае если жизнь на Европе существует, то в том месте в полной мере смогут обитать и куда более внушительные создания, чем инфузории да жгутиковые. Что-то наподобие рыб.
Под линзы микроскопа они очевидно не поместятся, так что будущим проектировщикам подлёдных роботов-разведчиков направляться поразмыслить о камерах с замечательным освещением и, возможно, о сонарах.
Такое оптимистичное предположение направляться из второй работы – расчётов Ричарда Гринберга (Richard Greenberg) из университета Аризоны.
На прошедшей в октябре конференции отделения планетарных наук американского астрономического общества (Division for Planetary Sciences) он представил (PDF-документ) изучение, утверждающее: кислорода в океане Европы в 100 раза больше, чем явствовало из прошлых оценок. А это – благоприятный сигнал для жизни более сложной, чем бактерии.
«У нас нет никаких свидетельств, что в том месте имеется жизнь, — говорит учёный. – Но мы знаем, что на Европе существуют физические условия для её помощи». Гринберг подразумевает неизменно обновляющуюся поверхность данной луны.
На ней происходит занимательный процесс. Заряженные частицы, разогнанные магнитным полем Юпитера, врезаются в лёд, и кое-какие из них расщепляют воду. Полученный кислород остаётся во льду и вместе с ним весьма медлительно опускается в глубины.
По оценке Ричарда, самый первый кислород достиг океана подо льдом за 1-2 миллиарда лет.
Но темп обновления лика спутника высок. «Сейчас перед нами совсем вторая поверхность, чем была в то время, в то время, когда на Земле вымерли динозавры», — говорит Гринберг. (Занимательное совпадение, по некоторым версиям, жизнь Европе имела возможность дать именно смерть динозавров.)
Опять кадр, переданный более десятилетия назад аппаратом Galileo. Область изображения – 32 х 40 км.
Солнце светит справа. Прекрасно видна тройная полоса, пересекающая левый верхний угол. Это совокупность хребтов, протяженность которых образовывает много километров, высота достигает 180 метров, а неспециализированный поперечник – 6 километров.
Видны кроме этого большие бугры (фото NASA/JPL).
Под давлением нового материала ветхий лёд медлительно опускается ниже и в итоге растворяется в воде океана (на разогрев луны трудятся приливные силы). Так что сейчас, по оценке исследователя, кислорода подо льдом Европы достаточно, дабы поддержать порядка трёх миллионов тысячь киллограм «макрофауны», другими словами созданий, схожих с рыбами.
Возможно, это не столь уж много, учитывая, что количество океана Европы приблизительно в два раза превосходит количество всех земных океанов, совместно забранных. Но это весть приятная для тех, кто грезит обнаружитьдалёкой луне не только бактерии.
Что принципиально важно, концентрация кислорода в воде Европы росла в течении геологических эр достаточно медлительно. И это кроме этого прекрасно для жизни, поскольку предбиотические процессы, приводящие к образованию сложной органики и после этого – появлению самореплицирующихся молекул (наподобие РНК либо ДНК), должны идти в отсутствие кислорода. Потом лишний кислород имел возможность бы погубить самые примитивные формы судьбы.
Но позднее, по мере развития живого, рост уровня кислорода соответствовал бы возможностям организмов, неспешно привыкающих к столь активному элементу.
А базой всей пищевой цепи для биосферы Европы имели возможность бы помогать бактерии, питающиеся соединениями, поставляемыми гидротермальными источниками на дне (наподобие земных тёмных курильщиков).
Тут необходимо заявить, что теоретически возможно представить развитие судьбы на данной луне и без кислорода в воде вовсе. Тогда у местных организмов был бы метаболизм, основанный лишь на веществах, выбрасываемых геотермальными жерлами. Но выяснить – что же в том месте происходит на деле, возможно лишь на месте.
Особый аппарат-бурильщик обязан пройти многокилометровую толщу льда (покинув наверху, предварительно, станцию связи), а в воде – выпустить плавающего робота-разведчика. Таков замысел учёных в общем.
Но в то время, когда он будет реализован – никто не берётся угадать кроме того примерно (иллюстрация с сайта dailygalaxy.com).
Последний раз с близкого расстояния на Юпитер и его спутники исследователи смотрели в 2007 году, в то время, когда летящий к Плутону аппарат New Horizons совершил около газового гиганта гравитационный манёвр.
Ответить на новые вопросы, которые связаны с Европой, быть может, сумеет американо-европейский дуплет, что прибудет на место действия во второй половине 20-ых годов двадцатьпервого века.
В случае если полученные эти укрепят учёных в их подозрениях относительно жизни в совокупности Юпитера, позднее на подлёдного робота и Европу возможно будет послать. Рабочий его прототип уже прошёл опробования. Но как бы не было нужно его конструкцию производить перерасмотрение с учётом вероятной встречи автомобили с большими рыбинами.
