Кислород на Европе

Bioastronomy News, 1995, Vol. 7, N2

Группа исследователей из университета им. Дж.Хопкинса (США) и Института Космического Телескопа под руководством Д.Холла обнаружила с помощью космического телескопа Хаббла кислородную атмосферу у Европы - одного из спутников Юпитера. Таким образом, Европа стала пятым спутником в Солнечной системе, у которых обнаружена атмосфера. (Мощная атмосфера имеется только у спутника Сатурна Титана, более слабую атмосферу имеет Тритон, спутник Нептуна. И, наконец, совсем слабые следы атмосферы ранее были обнаружены у спутника Юпитера Ио и у Луны.) Атмосфера на Европе тоже очень слаба; давление ее у поверхности спутника в 10¹¹ раз меньше чем давление земной атмосферы, и все же оно в 10 раз превышает давление атмосферы у поверхности Луны, хотя по массе Европа почти в полтора раза уступает Луне.

Самое существенное в этом открытии то, что атмосфера Европы состоит в основном из кислорода. Это единственный спутник в Солнечной системе, имеющий кислородную атмосферу. Из планет кислородную атмосферу имеет только Земля. Проблема состоит в том, что кислород не может долго находиться в свободном состоянии. Он активно вступает в реакции с углеродо-содержащими газами, образуя двуокись углерода. Следовательно на Европе, как и на Земле, должен существовать постоянный источник кислорода. На Земле таким источником является жизнедеятельность зеленых растений, вырабатывающих кислород в процессе фотосинтеза. А на Европе?

Размер спутника в поперечнике около 3000 км; средняя плотность его составляет 2,97 г/см³ , это указывает на то, что спутник в основном состоит из силикатных пород. Но его яркая блестящая поверхность, покрытая сетью тонких темных трещин, образована водяным льдом. Температура на поверхности Европы составляет минус 145^o С. При таких условиях известные на Земле формы жизни существовать не могут (точнее они не могут активно функционировать при таких условиях). Ученые предполагают, что под поверхностью Европы, на глубине 100 км имеется океан жидкой воды, поддерживаемый в незамерзающем состоянии за счет энергии приливов и радиоактивного распада. Заманчиво предположить, что в океане обитают какие-то формы жизни, вырабатывающие кислород, который через трещины в ледяной поверхности поступает в атмосферу. Нечто подобное имеет место в антарктических озерах. Однако остается открытым вопрос - достаточен ли световой поток от Солнца, достигающий Европу, чтобы обеспечить процесс фотосинтеза.

С другой стороны, кислород может образовываться и без помощи зеленых растений - в процессе фотолиза, то есть сублимации льда, с образованием водяного пара и последующей диссоциации молекул H₂O на водород и кислород. Можно ли установить, какой из процессов - фотосинтез или сублимация + фотолиз - имеет место на самом деле? В принципе, это возможно, ибо изотопный состав кислорода при обоих процессах будет различным. Однако подобные измерения сопряжены с большим трудностями.

Возможно на Европе нет жизни. Но если подповерхностный океан там действительно существует, то он может представлять собой потенциальный резервуар для пребиотической химии, что очень важно для изучения процесса происхождения жизни.