Все эти миры - ваши. Научные поиски внеземной жизни - Джон Уиллис

Приливная энергия разогревает этот огненный котел, равно как и недра Европы и Ганимеда. Убывание геологической активности на спутниках с увеличением радиуса их орбит можно объяснить с помощью расчетов их приливных взаимодействий: величина силы тяготения, вызывающей приливы, уменьшается по мере увеличения расстояния до Юпитера. Каждый следующий спутник в свою очередь испытывает все меньший нагрев от приливных воздействий, и на его поверхности остается меньше следов внутренней геологической активности. Мы уже видели, что на Ио внутреннее трение превратило весь спутник в одну горячую зону, так что в таком случае мы можем ожидать на Европе? По всей видимости, тепловой энергии, сгенерированной приливным трением, на Европе достаточно, чтобы согреть целый океан, занимающий всю поверхность спутника. И только его внешние слои, наиболее удаленные от горячего ядра, лютый холод межпланетного пространства сковал толстым ледяным панцирем. Но, если на Ио приливной вулканизм провоцирует непрекращающуюся вулканическую деятельность, должны ли мы ожидать, что подобное же явление в немного смягченной форме присутствует на Европе? Можно ли предсказать там наличие подводных вулканов, разогреваемых гравитационной хваткой Юпитера, и какое это имеет значение для возможности существования жизни на этом удаленном спутнике?

Вечером 15 февраля 1977 г. исследовательское судно «Кнорр» находилось в Тихом океане, приблизительно на полпути от побережья Эквадора до Галапагосских островов. Ученые на его борту стояли на пороге одного из самых важных открытий, имеющих отношение к жизни на Земле. Под ними на глубине 2,5 км под водой автоматический глубоководный аппарат ANGUS[13] осторожно перемещался у самого дна океана.

Геологи и океанографы надеялись отыскать глубоководный гидротермальный источник — место, где океанская вода проникает в океаническую кору, нагревается мантийным теплом, а затем выбрасывается на поверхность в виде струй перегретой воды. Хотя ранее предполагалось наличие таких образований в вулканически активных областях срединно-океанических хребтов, у ученых имелись только косвенные свидетельства их существования. Поздно вечером глубоководный аппарат передал данные об аномально высокой температуре в зоне абиссальных глубин. С первыми лучами солнца ANGUS спешно подняли на поверхность, и пленки с сериями по 300 кадров, сделанными во время 16-километрового ночного путешествия, были проявлены и изучены. Боб Баллард, участник многих океанографических экспедиций, в своей статье, опубликованной вскоре после этих событий, рассказывает, что было дальше: «На фотографии, сделанной всего за несколько секунд до температурной аномалии, видно лишь голую, свежую по виду лаву, но на следующих 13 кадрах (в течение которых продолжалась аномалия) потоки лавы усыпаны сотнями белых двустворчатых моллюсков. Это скопление — мне никогда раньше не случалось видеть такого количества моллюсков на большой глубине — быстро появилось из облака мутной синей воды и тут же исчезло из виду. На оставшихся 1500 фотографий дно опять было совершенно безжизненно».

В последующие два дня ученые предприняли несколько погружений на глубоководном обитаемом аппарате «Алвин», чтобы увидеть это место своими глазами. Сквозь трещины в морском дне к поверхности поднимались бурлящие струи черной воды. Вокруг этих поднимающихся вверх колонн воды рассыпано удивительное многообразие глубоководной жизни, прекрасно себя чувствующей там, где, в соответствии с догматами науки, должна быть безжизненная пустыня. Несомненно, в этот момент члены экспедиции пожалели, что среди них нет биологов. Через два года была организована биологическая экспедиция к глубоководному гидротермальному источнику. Именно там, столкнувшись с совершенно нам чуждой, хоть и, безусловно, земной окружающей средой, биологи начали понимать, насколько важны окажутся в будущем эти уникальные экосистемы. Хольгер Яннаш, участник экспедиции 1979 г., одним из первых сформулировал главные выводы из этого открытия: «Нас ошеломила мысль, что солнечная энергия, которая так важна для существования жизни на нашей планете, может быть заменена энергией земной — бактерии-хемолитотрофы выполняют функцию зеленых растений. Это совершенно новая концепция и, на мой взгляд, одно из главных биологических открытий XX в.».

Экстремофильные бактерии, обитающие в стенках гидротермальных источников, живут за счет химических реакций, извлекая энергию — в данном случае геохимическую, а не солнечную — из растворенных в горячей воде минералов. Бактериями питаются крохотные креветки, огромные двустворчатые моллюски и гигантские кроваво-красные кольчатые черви, а их, в свою очередь, поедают более крупные хищники, крабы и рыбы, обитающие на периферии, — и все это при полном отсутствии солнечного света. Тонкая нить, связывающая жизнь на Земле с энергией Солнца, была обрублена с открытием этой процветающей, абсолютно чуждой нам экосистемы — и после этого открытия астробиология никогда больше не будет прежней.

Потрясенные ученые сразу же обратили свои взоры на ледяные спутники Юпитера, где соленые океаны Европы приобрели новый смысл. Наличие в океанах Европы растворенных минеральных солей означает, что вода находится в постоянном контакте с горячими недрами спутника. Всесильный второй закон термодинамики требует, чтобы тепло, возникающее в результате приливного трения в ядре Европы, передавалось наружу, к ее холодной поверхности. Открытие гидротермальных источников показало, как может выглядеть геологическое взаимодействие между магматическими породами и океанами. Могут ли глубоководные биологические системы, подобные тем, что мы знаем на Земле, существовать вблизи гидротермальных источников Европы? Какие невообразимые обитатели глубин могут населять океаны этого далекого спутника?

Трудно переоценить, до какой степени открытие глубоководных гидротермальных источников на Земле изменило наши взгляды на возможность существования жизни во внешней Солнечной системе. Однако я бы хотел немного подробнее остановиться на этих фантастических мирах и обсудить с вами еще несколько открытий.

В 1979 г. высокие конические трубы, состоящие из минеральных отложений, были обнаружены на 21° с. ш., рядом c Калифорнийским заливом. И снова ученые, находящиеся в глубоководном аппарате «Алвин», с изумлением наблюдали, как из этих труб вырываются клубы чернильно-черной воды, похожей на дым из фабричных труб на заре индустриального мира. При контакте с водой, близкой к температуре замерзания, растворенные в перегретой воде минералы осаждаются, окрашивая воду в черный цвет. Когда ученые в первый раз поднесли термометр к вырывающейся из трубы струе, он просто расплавился, и только после того, как прибор был оснащен дополнительной термозащитой, удалось измерить температуру воды, оказавшуюся равной 350 °C. Представьте изумление ученых, которые в 1997 г. обнаружили в другом гидротермальном источнике вид архей под названием Pyrolobus fumarii, которые прекрасно себя чувствовали при температуре 113 °C. Высота самых больших из известных нам труб составляет около 61 м, и каждая из них ставит под сомнение наши прежние представления о происхождении жизни на Земле и возможности ее существования за пределами нашей планеты.