Чтобы понять вулканы других миров, надо сначала забраться на наши

Розали Лопес побывала на десятках активных вулканов Земли и открыла ещё больше вулканов в Солнечной системе. Её работа позволяет установить, могут ли вулканы на дальних лунах создать дружественные для жизни условия.


Розали Лопес в 2014 году над одним из лавовых озёр Амбрима, чрезвычайно активного вулкана в островном государстве Вануату

В 1979 году возродился вулкан Этна на острове Сицилия, и отправил струю пепла и несколько расплавившихся камней в небо. Это извержение оказалось неожиданным. А для Розали Лопес, 22-летней выпускницы по специализации планетология, это был опасный инцидент. Они с коллегами ушли со встречи, шедшей в то утро, чтобы совершить прогулку примерно в километр длиной. Других людей настиг ужасный взрыв, в котором погибло девять человек. Один мужчина погиб во время своего медового месяца. У маленького мальчика погибли оба родителя.

“Это был весьма отрезвляющий опыт”, – сказала Лопес. Но она вернулась на встречу следующим утром, и в последующие десятилетия побывала на вулканах всех континентов Земли. В каждой поездке у неё был заготовлен путь для эвакуации, и она знала, что в случае внезапного извержения она должна смотреть вверх и тщательно уворачиваться от падающих вулканических бомб. Но у многих из тех вулканов лава была не единственной опасностью. Она посетила озеро лавы в Эфиопии за год до того, как несколько исследователей были застрелены там насмерть. Она храбро преодолевала леденящий холод Антарктики, чтобы посмотреть на Эребус, в котором содержится озеро лавы, парящее и запускающее в воздух вулканические бомбы. Она надеялась посетить Ньирагонго, лавовое озеро в Конго в этом году, но вспышка Эболы заставила её отложить свои планы.

В совокупности, Лопес прошла по 63 активным вулканам и лавовым озёрам – это исследование помогает ей лучше понимать работу этих адских образований на других планетах и лунах Солнечной системы. К примеру, тот опасный участок в Эфиопии испещрён жёлтыми и зелёными горячими источниками, удивительно похожими на те, которыми утыкан Ио, спутник Юпитера. А древний вулкан Лаки в Исландии – извергавшийся более 200 лет назад, и изрыгнувший ядовитый туман, душивший всю планету почти год – выглядит удивительно похожим на то, что происходит на Титане, спутнике Сатурна.

Лопес знает об этих неземных особенностях почти столько же, сколько об их земных двойниках – в частности, потому что она открыла большую их часть. Она работает планетарным геологом в Лаборатории реактивного движения НАСА, поэтому она анализировала изображения, полученной космическим аппаратом “Галилео“, посещавшим Юпитер, и обнаружила 71 активный вулкан на Ио – благодаря чему попала в книгу рекордов Гиннеса. Позднее она обнаружила ледяные вулканы на лунах Сатурна. Сегодня она концентрируется на провокационной связи между вулканами и внеземной жизнью во внешней Солнечной системе.

Редакция журнала Quanta пообщалась с Лопес по поводу вулканов Солнечной системы и открытых вопросов, на которые она вскоре надеется получить ответы.


Спутник Юпитера Ио – наиболее активное с вулканической точки зрения небесное тело Солнечной системы. Тёмные участки изображения показывают места недавней вулканической активности. Большого тёмного пятна недалеко от центра не существовало за пять месяцев до того, как было сделано это фото


Лава вытекает во время извержения на Ио в 2014

Первая миссия, над которой вы работали в Лаборатории реактивного движения, была “Галилео”. Расскажите мне о луне Юпитера, Ио – чем она так интересна?

Я была студенткой, когда “Вояджер” заметил на Ио вулканы. Это стало сенсацией, поскольку мы ничего такого не видели на Марсе, Венере, Меркурии и Луне. То, что такой небольшой спутник может обладать вулканической активностью, звучит феноменально, если подумать, что он размером примерно с нашу Луну. Он давно уже должен был умереть. Но не умер. Вместо этого Ио – это рай для вулканолога, на нём зафиксировано 150 активных вулканов.

Но они не похожи на земные. Хотя на Ио есть горы, его горы – это не активные вулканы. Его вулканы – это кальдеры на поверхности, в которых булькает лава. Более того, когда мы стали работать с данными высокого разрешения с “Галилео”, то заметили, что некоторые кальдеры демонстрировали тенденцию к горячим краям – это признак лавового озера. В лавовом озере кора довольно быстро остывает, формируя кожу из более холодной лавы на поверхности расплавленной. Эта кожа бултыхается, и ударяет стенки кальдеры, где ломается и открывает расплавленную лаву под ней. Поэтому довольно часто можно увидеть горячие участки рядом с границей кальдеры.

Но это была неожиданная находка, потому что на Земле лавовые озёра встречаются очень редко. Хотя у нас их очень мало, я уже почти всех их посетила, включая Эребус в Антарктике.


Лопес рядом с лабораторией

Помогли ли нам эти места понять Ио?

О, да. Мы шутим, что впадина Данакиль – сюрреалистичный ландшафт в Эфиопии, покрытый ярко-жёлтыми и зелёными горячими источниками, полными серы и двуокиси серы – похож на Ио на Земле. Не только цвета напоминают Ио, но и очень активный вулкан, Эртале, с потрясающим лавовым озером. И это озеро помогло нам с информацией для исследований Ио. Как со многими вещами, не увидев что-то с близкого расстояния, сложно в этом разобраться. Но мы увидели горячие края озера, и смотрели, как движется и тонет корка – при этом проводя измерения температуры.

Эти измерения крайне важны, поскольку по поводу состава лавы на Ио до сих пор остаются вопросы. И хотя на Ио у нас не было прямых измерений, мы можем использовать в качестве вспомогательного измерения температуру, поскольку на Земле мы видим, что разные типы лавы плавятся при разных температурах. К сожалению, температуры, полученные на Ио, находятся прямо на границе между базальтом – как в такой лаве, которую можно найти на Гавайях и в других местах Земли – и лавой, происходящих от ультраосновных магматических горных пород – такую, как примитивная лава на Земле, извергавшаяся в основном миллиарды лет назад.

Но если лава на Ио примитивна, то мы сможем изучать его, чтобы лучше понять события, давным-давно происходившие на Земле. Также это заставляет меня задуматься, не были ли на Земле раньше озёра лавы распространены больше, чем сегодня.


Вулкан Эртале на севере Эфиопии с озером лавы, активным не менее 50 лет

Создаётся впечатление, что Ио сильно отличается от Земли – почему?

Под поверхностью Ио совсем не такой, как Земля. Наша планета – единственное из небесных тел, где обнаружена тектоника плит, но Ио разогревается при помощи приливных сил, вызванных гравитационным воздействием Юпитера и других больших лун. Поэтому внутренности вулканов Ио могут кардинально отличаться от земных.

К счастью, вулканы – процесс избавления планет и лун от тепла – могут помочь нам пролить свет на внутренности Ио. Существует несколько моделей того, как гравитационные толчки и рывки разогревают внутренности Ио. Есть две экстремальные модели – одна говорит, что приливной разогрев рассеивает тепло в глубинной мантии, формируя крупные конвективные ячейки, поднимающиеся к полюсам, где и формируются вулканы. Другая модель предполагает, что приливной разогрев рассеивается в разреженной астеносфере, верхней части мантии, что формирует конвективные ячейки, поднимающиеся к экватору, из-за чего именно там образуется больше вулканов. И, конечно, существуют промежуточные модели.

В 1999-м я написала работу, описывающую количество и распределение активных вулканов – и обнаружила, что больше вулканов содержится на экваторе. Однако не все вулканы созданы равными. Более того, мы использовали данные миссии “Галилео”, а она не очень хорошо рассмотрела полюса Ио.

Оплатите подписку, и реклама отключится

Поэтому мы с коллегами решили взглянуть на них ещё раз. Мы сейчас работаем над вторым исследованием – под руководством Джулии Рэтбан из Института планетологии – в котором смотрим не только на распределение вулканов, но и на относительный тепловой поток, используя три различных набора данных из космических миссий. Эту работу мы пока не публиковали, но там мы утверждаем, что правильной моделью должна быть не одна из экстремальных – где тепло рассеивается либо в мантии, либо в астеносфере – но какая-то из промежуточных.

Могут ли эти работы потенциально помочь нам понять скалистые планеты?

О, да. Считается, что многие экзопланеты представляют собой что-то вроде сверх-Ио, где масштабный вулканизм до сих пор происходит благодаря приливному разогреву. Многие экзопланеты считаются океанскими мирами. Две этих характеристики дают возможность возникновения жизни, поскольку это два необходимых ингредиента: тепло и вода.

Второй очень интересующий меня вопрос – найдём ли мы экзопланету с тектоникой плит. Пока что Земля остаётся единственным местом в Солнечной системе с тектоникой плит, и учёные всё ещё спорят о том, как и почему здесь начался этот процесс. Является ли тому причиной наличие воды, смазывающей движение плит? Или дело в толщине коры, определённым образом соотносящейся с размерами Земли? Мы думаем, к примеру, что вулканы Марса настолько больше, поскольку кора Марса толще по отношению к размеру планеты. Поскольку тектоника плит не началась на Марсе, вулканы продолжали извергаться в одних и тех же местах и выросли до невероятных размеров.

Но если бы мы нашли другой мир с тектоникой плит, это пролило бы свет на эту проблему и стало бы огромной находкой.

В последнее время вы переключились на Титан, луну Сатурна. Есть ли там вулканы?

Пока ещё это спорный вопрос. Но я думаю, что на Титане есть криовулканы, или ледяные вулканы, извергающие водянистый лёд вместо расплавленных камней. Мы использовали радар на “Кассини“, и нашли особенности, чрезвычайно похожие на вулканы и потоки лавы. Я думаю, лучшим примером будет участок, на котором находится один из высочайших пиков Титана, гора Дум – названная в честь толкиеновской – и самая глубокая из впадин, Патера Сотра. Эти черты, окружённые чем-то вроде потоков, очень похожи на вулканы. Они напоминают мне комплекс Лаки в Исландии – хотя, конечно, Лаки – это не криовулкан.

Кроме того, существует несколько косвенных намёков на то, что Титан ещё жив. Мой постдок, Анезина Соломониду, обнаружила изменения в яркости поверхности, совпадающие с упомянутым мной участком. Это можно приписать дегазации. Кроме того, в атмосфере Титана есть метан. Но метан уничтожается солнечным светом – а это говорит о том, что его запасы могут восполняться за счёт недр и благодаря криовулканам.

У нас есть ещё столько потрясающих вопросов, что нам надо отправить новую миссию на Титан. Это такой интересный мир. У него под ледяной коркой есть жидкий океан. У него есть озёра жидкого метана и реки жидкого метана. Там ещё могут оставаться активные криовулканы. На нём есть органические материалы, которые, как мы думаем, просочились через трещины в ледяной коре в океан. Титан прекрасен. Я обожаю Ио, но думаю, что Титан – самое интересное место в Солнечной системе, не только геологически, но и потому, что там могла развиться жизнь.

Считают ли учёные, что под поверхностью на Титане можно жить?

Недавно я собрала команду, которая попытается ответить на этот вопрос. Проект получил финансы в мае этого года, и следующие пять лет мы будем изучать вопрос, может ли океан под поверхностью Титана быть обитаемым, и мог ли материал из океана попасть на поверхность, и не содержит ли он биомаркеры, которые можно было бы обнаружить.

Некоторые члены команды, к примеру, попробуют узнать, могут ли существовать организмы, способные пережить давление и низкие температуры под ледяной поверхностью Титана. Мне больше всего нравится, что мои коллеги будут проводить эксперименты, симулируя океан Титана, чтобы узнать, какие там смогут выжить жучки – как я их называю. Это будут бактерии типа E. coli. И они довольно выносливые, в том смысле, что можно реально натренировать бактерии на выживание при высоком давлении. Это не значит, что на Титане мы найдём точно такие бактерии, но может быть, там будет что-то подобное.

Вы, конечно, можете решить, что жизнь там спряталась от её возможного открытия, но тут вступают в работу криовулканизм. Эти ледяные вулканы поднимают материал из океана на поверхность и в атмосферу – где мы потенциально сможем его обнаружить. Да, мы не засекали напрямую вулканическую активность на Титане, но это не значит, что материал не может вернуться на поверхность. Даже если там нет криолавы, то газы всё равно могут просачиваться – а вместе с ними и биосигнатуры. Так что проект ещё будет выяснять, какие именно биосигнатуры испускают подобные бактерии, и где их можно было бы обнаружить.

Насколько оптимистично вы оцениваете шансы на существование жизни за пределами Земли?

Не могу быть уверенной в этом, или в противоположности, поскольку наша выборка состоит только из одного примера. Но я подхожу к этому как экспериментатор. Надо предсказать, где и как мы можем найти жизнь на другой планете, и искать там, поскольку только так мы это обнаружим. Если мы найдём жизнь какого-то рода на другой планете, это, без сомнения, будет величайшим открытием науки. И наша команда может сделать свой небольшой вклад в достижение этой великой цели.

Источник

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

499 просмотров всего, 2 просмотров сегодня

Ещё записи на эту тему

Новая разочаровывающая проблема геоинженерии Приглушение яркости неба не спасёт урожай После массивного извержения вулкана Пинатубо в 1991-м аэрозольная завеса из сульфатов циркулировала в атмосфере Земли в течение нескольких месяцев. За п...
Антропоцен против мегхалайского века: почему геологи спорят о том, является ли человечество силой пр... В июле 2018 года Земля обнаружила, что живёт в новом временном периоде, который назвали мегхалайским веком. Однако этот анонс, сделанный Международным союзом геологических наук (МСГН), запутал и р...
Какой была Земля, когда на ней было так же жарко, как нам обещают в 2100 году?... У сегодняшних детей будут свои внуки, когда они доживут до момента, на котором заканчиваются все климатические прогнозы. Нет ли в прошлом каких-то подсказок насчёт нашего будущего? Карта современно...
Почему растрескавшаяся кора Земли может оказаться необходимой для жизни... Для жизни требуется не только вода. Недавние открытия говорят о том, что тектоника плит сыграла решающую роль в зарождении жизни на Земле. Последствия открытий серьёзно повлияют на поиски жизни в друг...