Океани, по-големи от Световния: Къде има морета и реки в Слънчевата система

Някои спътници на Юпитер и Сатурн са толкова богати на вода, че тя образува там цели морета. На повърхността на Титан в каналите се леят течни въглеводороди, а най-големият резервоар с течност надхвърля по площ Каспийско море.

Да се запознаем с извънземните океани, в които хипотетично може да съществува живот, а в някои дори можете да плувате.

През 2021 г. руски учени са открили огромни запаси от вода на Марс, но те съществуват под формата на лед. Като цяло търсенето на течна вода на Марс е една от ключовите задачи на изследователите на тази планета, тъй като именно с водата се свързва пригодността на планетата за живот. Сега учените стигат до извода, че само малки солени, бързо пресъхващи ручеи може да текат по повърхността на Марс, а езерата трябва да се търсят под повърхността.

• Водата на Марс е затворена в капани

Междувременно в Слънчевата система има тела, върху които бликат гейзери и съществуват цели морета, но те са разположени по-далеч от Слънцето, отколкото е Марс - зад астероидния пояс. Съществуването на някои от тези морета е известно със сигурност и учените имат дори приблизителни данни за условията в тях.

Различни начини за затопляне

На пръв поглед това изглежда странно: ако дори Марс е твърде студен за реките, тогава защо неземните морета са още по-далеч от Слънцето? Факт е, че слънчевата светлина не е единственият възможен източник на топлина за планета или спътник. Ако в ядрото на небесно тяло има голям брой радиоактивни изотопи, те ще осигурят интензивен топлинен поток от центъра към повърхността. Това се случва и на Земята, където през нейната повърхност преминава поток от 47 теравата, а 70 процента от топлинните загуби на ядрото се възстановяват поради радиоактивния разпад на уран, торий и калий-40.

В допълнение към радиогенното нагряване източник на топлина могат да бъдат приливните сили. Гравитацията намалява пропорционално на квадрата на разстоянието от тялото и затова въздейства с различна сила върху близката и далечната страна на спътниците, което ги кара да се разтягат под действието на приливните сили. Ако спътникът се върти не по кръгова, а по елиптична орбита в приливна хватка, то според движението по нея приливните сили постоянно се променят, което причинява деформация на тялото. При деформацията възниква триене, което произвежда топлина.

И накрая, моретата може да се състоят не само от вода. Метанът и етанът остават течни до -182 градуса, амонякът - до -77. В горещите светове, от друга страна, океан от сярна киселина може да оцелее при температури над 300 градуса, но примери за такива планети засега не са известни на астрономите.

Къде можете да поплувате

Най-известният извънземен океан се намира на Европа - спътник на Юпитер. Размерът на Европа е почти като Луната, но един и половина пъти по-лек от нея. Повърхността на този спътник се състои от лед, под който има океан от течна вода. Това е така, защото както радиогенното, така и приливното нагряване действат на тялото отвътре, а в случая на Европа второто значително превъзхожда първото. Струва си да се отбележи, че приливното нагряване на Европа е възможно само благодарение на Йо и Ганимед - други спътници на Юпитер. Европа се намира в орбитален резонанс с тях, тоест прави един оборот за два оборота на Йо и един оборот за Ганимед. Без това разходът на енергия за приливните сили постепенно би окръглил орбитата и деформациите на Европа ще престанат.

Снимка: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Вътрешният океан на Европа може да достига дълбочина от 100 километра и да превъзхожда два пъти по обем Световния океан на Земята.

Ако слоят лед се сравни със земната кора, тогава водата под него ще бъде аналог на земната магма. Тази ледена кора плава върху водата, като периодично образува пукнатини и разломи, които са ясно видими от орбита, и за 12 хиляди години ледът прави пълен оборот около недрата на Европа. Под океана се намира мантия от скали, а в самия център - метално ядро.

Учените спорят за дебелината на ледената кора на Европа: според различни модели тя може да бъде от 30 километра до няколко хиляди метра. Въпреки това, за да се изследва водата, изобщо не е необходимо да се пробива повърхността - с помощта на телескопа „Хъбъл“ астрономите са установили, че от Европа бликат гейзери на височина стотици километри. Наистина все още не е ясно дали бликат директно от океана. По-подробно ще бъде възможно да се разбере с помощта на апарата Europa Clipper на NASA, който се очаква да стартира през 2024 г.

Големи гейзери бликат и от Енцелад - спътник на друга планета гигант: Сатурн. Те също достигат до стотици километри височина и се виждат добре на снимки от апарата Cassini.

По строеж Енцелад прилича на Европа: той също се състои от ледена кора, слой течна вода и каменно ядро, но радиусът на този спътник е само 250 километра. Но дебелината на леда на Енцелад в района на Южния полюс е само два километра, а на дъното на океана с дълбочина над 30 километра бликат горещи извори. Освен това, според изследване от 2021 г., глобалните течения на този океан трябва да пренасят топлина от дълбините към повърхността и от полюсите към екватора.

Именно потвърдената хидротермална активност прави Енцелад толкова интересен за екзобиолозите. В струите на неговите гейзери учените са открили значителни количества водород и метан, които би трябвало да се образуват в горещите източници.

Подобни хидротермални реакции са подобни на тези, които са протичали в древните океани на Земята и са станали източник на енергия за първите организми.

В гейзерите са открити и големи органични молекули, по-специално фрагменти от бензол. Апаратурата на Cassini обаче не е предназначена за търсене на живот и не може да предаде информация на астробиолозите, достатъчна за уверени изводи.

Ниската гравитация на Енцелад, която е 80 пъти по-слаба от земната, потенциално ще улесни изследователски апарати да се гмуркат в неговия океан, тъй като налягането на дъното му е еквивалентно на налягането на дълбочина от 500 метра в земните морета. Засега обаче учените обсъждат само концепциите на подобни мисии.

И къде плуването е невъзможно

Съвсем различни морета се намират на Титан – друг спътник на Сатурн. Титан достига 5 хиляди километра в диаметър и има плътна, непрозрачна атмосфера от азот, чието повърхностно налягане е 1,5 атмосфери. За разлика от Европа и Енцелад, течните водоеми на Титан са разположени на повърхността, но са съставени от етан, метан и пропан. Тъй като на този спътник е много студено (приблизително -180°), на повърхността му не може да има течна вода въпреки подходящото атмосферно налягане.

Повърхността на Титан не се вижда от орбита в оптичния диапазон, но на радарни снимки се забелязват разпознаваеми за жителите на Земята брегови линии.

Морето Кракен, най-големия резервоар с течност на този спътник, достига дължина 1000 километра и превъзхожда Каспийско море по площ.

Освен морета на Титан има и канали от течащи течни въглеводороди с дължина стотици километри. Учените от НАСА смятат, че както и в земните реки, там могат да се образуват бързеи, „водовъртежи“ и „водопади“. Но за съжаление не може да се плува в моретата и каналите на Титан, или поне не без специален костюм. В течен етан човек има отрицателна плаваемост. Отрицателната плаваемост възниква, когато даден обект е по-плътен от течността, която измества. Обектът ще потъне, защото теглото му е по-голямо от плаващата сила. А температурата от около -170 ° ще доведе до мигновена смърт.

През 2005 г. сондата Huygens кацнала на Титан и видяла заоблено "камъче" на земята, напомнящо мокър пясък. Повърхността изглеждала така, сякаш е била изложена на течност за дълго време, но самата течност не се виждала. Вероятно в зоната на кацане, на екватора, водните тела могат да съществуват само след редки метанови дъждове.

През 2027 г. НАСА планира да изпрати на Титан апарата Dragonfly, осемроторен мултикоптер, захранван от радиоизотопен източник на енергия. Има обаче и други идеи за изследване на този спътник – с помощта на автономни лодки или дори „самолетоносачи“, носещи рояк от малки дронове.

Потенциално течни океани може да съществуват и във вътрешността на Ганимед, Тритон - спътника на Нептун, както и на Плутон и Харон, но информацията за тях не може да се сравнява с данните за Европа, Енцелад и Титан по отношение на пълнота и достоверност.

Има ли там живот?

Основният източник на енергия за живота на Земята е Слънцето. Растенията, бактериите и археите с помощта на фотосинтеза преобразуват светлината в енергия, която след това се консумира от други организми. Тъй като в случая с Европа и Титан водата е под дебела ледена кора, в нея не може да се осъществи фотосинтеза.

Но освен фотосинтезата има и друг източник на енергия - хемосинтеза. Някои хемосинтезиращи бактерии живеят в океана на голяма дълбочина, където светлината не прониква, но където се отделя сероводород от земната кора. Големи популации от живи същества могат да се поддържат от хемосинтезиращи бактерии и археи в бели и черни пушачи, метанови хидратти и изолирани подземни водни пещери. Според данни от дълбоководни сондажи богат микробен живот съществува на дълбочини от около 1600 метра под морското дъно, където различни термофилни архебактерии живеят при температури над 60 градуса. Освен това хемосинтезата най-вероятно е била първият източник на енергия за земния живот и организмите са се научили на фотосинтеза в процеса на еволюция.

Що се отнася до живота в етан-метановите морета на Титан, учените нямат за това никакви данни. Астробиолозите обсъждат възможността за съществуване на алтернативна биохимия, където ролята на разтворител вместо вода играят течните въглеводороди, но за момента няма потвърждение на подобни хипотези.