На поверхности каких планет в солнечной системе вода может находиться в жидком состоянии кратко

Обновлено: 04.07.2024

Одна из неотменимых романтических целей космонавтики – поиск внеземной жизни. Человечество становится все прагматичнее, ресурсы и труд инженеров все дороже, а ошибки все болезненнее (хотя и реже) – но мечта найти внеземную жизнь остается вечно свежей, гуманистической и ефремовской. Найти бы хотя бы бактерий.

Сегодня я хотел вновь затронуть эту тему, так как при переходе такой мечты в практическую плоскость возникает ответ на первый вопрос: где мы будем искать внеземную жизнь? Пока он кажется довольно очевидным: там, где нежарко, и где есть жидкая вода.

Действительно, мы активно ищем и находим воду на Марсе и на Луне, но нельзя сказать, что климат там тепличный. Марсианские озера, скорее всего, являются реликтом древней гидросферы, а вода на Луне может быть интересна скорее специалистам отечественной гелиеводобывающей промышленности, чем экзобиологам.

Но в Солнечной Системе есть места, где воды действительно очень много. Речь о больших спутниках Юпитера и Сатурна. В свите Юпитера это: Европа, Ганимед и Каллисто, а у Сатурна наиболее интересен ледяной спутник Энцелад. Не так давно на Хабре появлялись свежие материалы о физико-химических (или даже можно сказать – экологических) условиях на Энцеладе. Поэтому полагаю, что и безотносительно потенциальной обитаемости больших спутников у планет-гигантов стоит поговорить о том, откуда на них вода, почему там настолько тепло, и какова может быть роль больших спутников в будущих беспилотных и, возможно, пилотируемых исследованиях Солнечной системы.

Итак, сформулируем, что нам известно о воде в Солнечной системе.

В жидком виде вода в большом количестве присутствует на Земле, которая находится в зоне обитаемости. В остальных частях Солнечной системы вода присутствует в основном в виде льда, и водяной лед там смешан с другими простыми соединениями, находящимися в твердом состоянии из-за низких температур. В частности, это сухой лед на Марсе, метановый снег на Плутоне, аммиачный лед на Церере. Достаточно парадоксально, что в 2012 году существование водяного льда подтверждено на Меркурии – он находится в глубоких кратерах, куда практически не попадает солнечных лучей. Вот как выглядит северная полярная область Меркурия – желтым отмечены залежи льда:

Кстати, на эту тему подробно высказывался уважаемый Зеленый Кот – именно тогда заскочил на его лекцию про новейшие открытия в планетологии, которая состоялась в Минске в каком-то лофтике в районе Института Культуры. Помню, мероприятие было как глоток воздуха или демо Гикпикника; впрочем, от Хабра я был еще очень далек и читал репортажи Кота преимущественно в ЖЖ.

На Марсе углекислотный (сухой) лед встречается в сочетании с водяным, а вот на Земле найден метановый лед – он вполне бойко откладывается и образует залежи на морском дне и в вечной мерзлоте.

Кроме того, из различных форм льда, в том числе, водяного, состоят кометы, а также бесчисленные тела из пояса Койпера.

Таким образом, лед, и водяной лед в том числе – штука в ближнем космосе тривиальная и обыденная. А жидкая вода — нет, она является ценным ресурсом, так как остается жидкой в пределах очень узкой зоны обитаемости… и на крупных спутниках.

Вода на спутниках

Самые крупные спутники Юпитера, открытые еще Галилеем – это Ганимед, Европа, Каллисто и Ио. Самые крупные спутники Сатурна – это Титан, Рея, Диона, Япет и Энцелад. При этом Титан является вторым по размеру спутником в Солнечной системе (после Ганимеда) и обладает мощной атмосферой, а Энцелад наиболее интересен в контексте этой статьи. Также отметим Тритон, самый крупный спутник Нептуна.

Изображение взято отсюда. По горизонтали указано расстояние спутника от планеты (в миллионах километров).

У всех газовых гигантов в Солнечной системе есть большое количество крупных спутников, и большинство из них богато простыми соединениями водорода, в частности, метаном и водой. Вот как соотносятся размеры некоторых из этих спутников с размерами Земли:

Почему так тепло?

Ио является одной из ближних лун Юпитера, ее поперечник – порядка 3660 километров. Была открыта еще Галилеем в числе первых четырех спутников Юпитера, наряду с Европой, Каллисто и Ганимедом. Ио отличается самым бурным вулканизмом в Солнечной системе. На ней порядка 400 действующих вулканов и примерно 10 областей с активным вулканизмом. В отличие от Луны и Марса, Ио практически не имеет ударных кратеров, поскольку ее поверхность очень молода, и любые возникающие кратеры заливают потоки серы. Температура поверхности Ио в некоторых районах достигает 320 градусов Цельсия, а вулкан Амирани является самым активным в Солнечной системе. Ио обладает тонкой атмосферой, состоящей из сернистых газов, а также, по-видимому, обладает собственным магнитным полем и глубокими слоями магмы, температура которых может достигать до 650 градусов Цельсия.

Откуда вода?

Тем не менее, если абстрагироваться от столь экстремального примера, как с Ио, становится понятно: при наличии каменного (силикатного) ядра и в условиях постоянного воздействия приливных сил крупный спутник может покрыться толстой ледяной коркой, под которой будет целый океан жидкой соленой воды, либо массив аморфного льда. Впрочем, давайте поговорим об этом по порядку.

Гейзеры и плюмы

Вопрос о том, существует ли на Энцеладе лишь южное полярное озеро, либо целый океан, до сих пор окончательно не решен, но измерения либрации (качания) этого спутника, выполненные в 2018 году, скорее свидетельствуют в пользу океана. В настоящее время предполагается, что структура Энцелада выглядит вот так:

Ревнивая Юнона

Заключение

Жизнь такая, как мы её знаем, требует наличия жидкой воды. По этой причине широко распространено мнение, что для любой внеземной жизни она также необходима. Даже если мы в конечном итоге останемся одни во Вселенной или, по крайней мере, в своем уголке, знание местоположения воды важно, если мы когда-нибудь решим улететь далеко от нашей планеты.

К счастью, люди очень хорошо умеют находить воду. Современная наука позволяет астрономам делать это на огромных расстояниях и преодолевая различные препятствия, такие как непрозрачные облака и километры льда. Вот шесть мест в Солнечной системе, помимо нашей Земли, с жидкой водой.

Изображение северной полярной ледяной шапки Марса, увеличенное, чтобы слои стали толще и заметнее. Фото: SA/DLR/FU Berlin/NASA MGS MOLA Science Team

Хотя представление о том, что на Марсе есть множество обширных каналов, наполненных достаточным количеством воды для поддержания пышной растительности, было опровергнуто в 20-х годах прошлого века, на Марсе действительно столько же воды, как и в озере Верхнем, самом большом из Великих озёр Северной америки. В основном она заморожена в полярных ледяных шапках, также её небольшое количество можно найти в атмосфере.

Жидкая вода существует только в небольших озерах под ледниками на полюсах. Обнаруженное с помощью радара, озеро находится на глубине 1,5 км под ледяной шапкой и, как полагают, остаётся жидким благодаря антизамерзающим свойствам некоторых минералов в марсианской почве.

Европа

Один из галилеевых спутников Юпитера, Европа, хорошо известен своей поверхностью из твёрдого льда и подповерхностными океанами, охватывающими спутник. Толщина ледяной коры на планете составляет от нескольких тысяч метров до 30 км. Глубина океана под ней оценивается в 100 км, причем часть его, возможно, представляет собой слякотную смесь наверху и в основном жидкую ниже. Если это правильно, то это будет означать, что на Европе больше воды, чем во всех океанах Земли, почти в три раза.

Считается, что эти обширные океаны, согретые вулканическим ядром Европы и воздействием приливных сил на спутник со стороны Юпитера, являются возможной средой обитания внеземной жизни. Жерла, подобные гидротермальным источникам на Земле, могут обеспечивать энергию и условия для жизни в среде, в которой даже не видно солнца.

Ганимед

Ганимед – еще один галилеев спутник Юпитера и девятый по величине объект в Солнечной системе – больше Меркурия и Плутона. Он известен тем, что является единственным спутником в Солнечной системе с магнитным полем, что указывает на наличие огромного океана под ледяной поверхностью.

Наблюдая за движением магнитного поля Ганимеда, частично вызванного его взаимодействием с Юпитером, астрономы отметили едва заметные изменения, указывающие на существование большого солёного океана. По оценкам учёных, этот океан находится под ледяной коркой толщиной 150 км и глубиной до 100 км. Как и на Европе, в нем может быть воды больше, чем во всех океанах Земли.

Более поздние наблюдения подтвердили существование водяного пара в тонкой атмосфере Ганимеда, вероятно, вызванного сублимацией водяного льда на поверхности.

Ледяные гиганты: Уран и Нептун

Внутренняя структура Урана и Нептуна. Фото: Lunar and Planetary Institute (text with russian translation)

В отличие от газовых гигантов, у которых газ составляет 85 процентов от их массы, ледяные гиганты, как полагают, имеют океаны сверхкритической воды, то есть воды при температуре и давлении выше её так называемой критической точки, в которой жидкости и газы становятся неразличимыми. Эта сверхкритическая вода составляет две трети их общей массы.

Считается, что ледяные гиганты встречаются и у других звезд. Как именно они образуются, пока неизвестно, это ещё предстоит выяснить.

Земля, 71 % поверхности которой покрыта водными океанами, является на данный момент единственной известной в Солнечной системе планетой, содержащей воду в жидком состоянии. Имеются научные данные, что на некоторых спутниках планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) вода может находиться под толстой корой льда, покрывающей небесное тело. Однако однозначных доказательств наличия жидкой воды в Солнечной системе, кроме как на Земле, на данный момент нет.

на Венере местами могла бы скорее всего. Не помню, как сильно отличается расстояние до Солнца, но она следующая планета. Там с атмосферой непонятки, вроде как плотная.

С Венерой всё понятно уже лет 60. Экстремальная температура, огромное давление, атмосфера на 97% состоит из углекислого газа. Жидкой воды там быть не может даже гипотетически.

Планета Железяка Просветленный (48522) гниющая плоть, "Температура ночной стороны термосферы достигает 100 К (−173 °C)", это из вики. А это даже не жидкое состояние, а лед мог бы быть! Философы блин развелись, нет чтоб капнуть маленько.

сгинь, неуч с форума! С Венерой масса вопросов, а он тут прилетевший с Венеры точные цифры называет. Это пока всё предположительно. Ерунду не пори и в твоих советах не нуждался. без нас где-нить, в стороне.

Вода жидкая при температуре от 0 до 100 градусов цельсия. Такое возможно только на планете с атмосферой.

Таких мест несколько.

Во-первых, да, на Земле. Во-вторых, на Марсе. Там хоть и холоднее, но в экваториальных районах температура бывает и плюсовой. Так что будь у Марса атмосфера поплотнее, там могла бы быть и жидкая вода. Впрочем, не исключено, что она там где-то заныкалась (Илон Маск нам скоро расскажет).

В-третьих, это некоторые спутники планет-гигантов. На поверхности, понятно, никаких шансов - чертовски холодно. А вот под поверхностью. Есть вполне обоснованные предположения, что под ледяным щитом Европы из-за приливного трения выделяется достаточно тепла, чтобы растопить какое-то количество льда, так что теоретически не исключено существование там жидкой воды.

Везде, где по каким-либо причинам окажется подходящая температура. Вода - весьма распространенное во Вселенной вещество, она ВЕЗДЕ есть (кроме самих звезд, конечно).

Земля, мир богатой водой. Триллионы литров воды свободно протекают по поверхности нашей планеты. Хотя человечество считало, что наличие океанов делают нас уникальными, Мы начинаем понимать, что вокруг нас полно океанических миров.

Наша планета сохраняет свою атмосферу, и в свою очередь богатые запасы жидкой воды в частности сильному магнитному полю, которая защищает, от солнечного ветра. Без этого магнитного поля атмосферу просто сдуло бы, и наша планета стала бы похоже больше на соседей.

Ученые считают, что древние океаны Венеры испарились. Из воды на поверхности углекислый газ накапливается в атмосфере, приводя к парниковому эффекту, который и создал современные условия. Аналогично, похоже, что давным-давно океаны были и на Марсе, но магнитное поле красной планеты потеряло силу оставив ее уязвимой.

Кажется, что дальше, от Солнца в почти замораживающих условиях солнечной системы жидкая воды существовать не может, однако она не только существует, но кое где ее больше чем на нашей планете.

Как минимум, у трех спутников Юпитера есть океаны, у Европы, Ганимеда и Каллисто.

Европу пересекают ледяные трещины, и почти прямоугольные черты. Исследователи считают, что под этими айсбергами прямо под ледяной коркой находится океан подогреваемый приливными силами Юпитера, и содержащий примерно в двое больше воды чем на нашей Земле. В 2014 и 2016 космический телескоп Хаббл наблюдал на планете струи водяного пара бивший из трещин южного полюса.

Более того, когда телескоп наблюдал за полярным сиянием Ганимеда, то заметил признаки существования целого океана соленой воды. Укрытый толстым слоем льда океан Ганимеда может содержать в 4 раза больше воды чем на нашей планете.

Похоже, что и у Каллисто под ледяной коркой прячется соленая вода.

В 2005 году космический аппарат NASA "Кассини" застал спутник Сатурна Энцелад деловитым пыхтением водяного пара, и органическими соединениями через разломы, сейчас они известны как тигровые полосы.Эксперты полагают, что под водяной мантией скрывается силикатное ядро, разогретое до температуры более 700 градусов Цельсия, радиусом 180-185 километров. Толщина льда, под которым скрывается водяной океан.

Титан, самый большой спутник Сатурна имеет ландшафт усеянный озерами и морями, однако жидкость на его поверхности не является водой. Исследователи полагают, что жидкость на поверхности спутника, представляет собой смесь в основном метана, и с небольшим количеством этана, и других трудно замораживаемых углеводородов.

Другие тела в солнечной системе тоже имеют признаки наличия жидкой воды. В 2014 году ученные используя европейскую космическую обсерваторию Гершеля, обнаружили водяной пар выделяемую в двух областях карликовой планеты Церера. 2015 году зонд NASA "Донн" добрался до планеты, и хотя выделение пара уже прекратилось, были найдены другие признаки воды. Ахуна Монс, ледяная гора видимо образовавшийся из продуктов постоянного извержения соленой мутной воды.

Даже далекий Плутон может быть с океаном, как показал недавний пролет новых горизонтов, удивительные гладкие поверхности Плутона, предполагают наличие под поверхностной воды.

Читайте также: