Компьютерное моделирование показало, что низкотемпературные гидротермальные системы могут поддерживать жизнь

В глубинах океана на Земле существуют гидротермальные источники, которые поддерживают уникальные экосистемы. Новое исследование, проведённое учёными из Калифорнийского университета в Санта-Крус, предполагает, что аналогичные системы могут существовать на других планетах и спутниках в нашей Солнечной системе, создавая условия для жизни.

В Солнечной системе Земли несколько спутников Юпитера и Сатурна, на которых есть жидкий океан, часто под ледяной оболочкой или внутри их скалистых недр, и их существование послужило мотивом для научных исследований и запусков межпланетных миссий. Учёные предполагают, что некоторые океанические миры выделяют достаточно тепла в недрах, чтобы поддерживать гидротермальную циркуляцию под их морским дном. Это тепло генерируется радиоактивным распадом и приливами.

В 1970-х годах на морском дне Земли были обнаружены системы, которые поддерживают уникальные экосистемы. Новое исследование использовало сложную компьютерную модель, основанную на гидротермальной циркуляции на Земле, чтобы изучить, могут ли такие системы существовать на других планетах.

«Это исследование предполагает, что гидротермальные системы с низкой температурой могли существовать за пределами Земли в течение времени, сравнимого с тем, которое требуется для возникновения жизни на Земле», — сказал Эндрю Фишер, ведущий автор исследования.

Учёные изучили систему циркуляции воды на морском дне возрастом 3,5 миллиона лет в северо-западной части Тихого океана. Они обнаружили, что прохладная вода поступает через потухший вулкан, проходит под землёй и вытекает обратно в океан через другую подводную расщелину.

«Вода накапливает тепло во время течения и выходит теплее, чем когда она втекала, и имеет совершенно другой химический состав», — объяснила Кристин Дикерсон, второй автор статьи.

Поток обусловлен плавучестью, поскольку вода становится менее плотной при нагревании и более плотной при охлаждении. Различия в плотности создают различия в давлении жидкости в породе, и система поддерживается самими потоками.

Многие предыдущие исследования гидротермальной циркуляции на Европе и Энцеладе, небольшом спутнике Сатурна, рассматривали жидкости с более высокой температурой. Новое исследование показало, что потоки с более низкой температурой могут быть столь же вероятными, если не более вероятными.

Команда осталась воодушевлена ??одним результатом компьютерного моделирования, который показал, что при очень низкой гравитации циркуляция может продолжаться при низких и умеренных температурах в течение миллионов или миллиардов лет. Это могло бы помочь объяснить, как небольшие океанские миры могут иметь долгоживущие системы циркуляции жидкости под морским дном.

Учёные-планетологи обращаются к наблюдениям спутниковых миссий, чтобы определить, какие условия существуют или возможны на океанских мирах. Авторы новой статьи планируют принять участие в запуске межпланетного зонда Europa Clipper позднее этой осенью на мысе Канаверал (Флорида) вместе с коллегами, участвующими в проекте Exploring Ocean Worlds.

Исследователи признают неопределённость того, когда морское дно океанических миров будет непосредственно наблюдаться на предмет наличия активных гидротермальных систем. Их удалённость от Земли и физические характеристики представляют собой серьёзные технические проблемы для миссий космических аппаратов. «Поэтому крайне важно максимально использовать имеющиеся данные, многие из которых собираются удалённо, и использовать знание, полученное в результате десятилетий детальных исследований аналоговых систем Земли», — заключают они в статье.