Самым распространенным химическим элементом во Вселенной является водород. Он встречается как в атомарном виде, так и в форме двухатомных молекул (Н₂). Оценки его концентрации в пределах Млечного Пути дают величину в 739 тысяч атомов на миллион, то есть почти 74%. Преимущественно из водорода состоят звезды и планеты-гиганты.
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2022/10/pia19048.jpg)
Следующий по распространенности элемент — гелий — частично образовался во время так называемого первичного нуклеосинтеза вскоре после Большого взрыва, а частично является продуктом термоядерных реакций в недрах звезд, обеспечивающих их энергией для свечения. Это, можно сказать, самый благородный из инертных газов: в химические реакции с другими элементами он вступает в очень жестких условиях, а полученные соединения оказываются крайне неустойчивыми. Итак, если водород в этой Вселенной «пожелает» с кем-то соединиться — вероятнее всего, он это сделает с третьим по распространенности элементом, то есть кислородом (его в нашей Галактике почти в сто раз меньше, чем водорода и гелия вместе взятых).
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2022/10/image_2022_10_26t08_23_55_853z.png)
Опытные читатели скажут, что результатом такого взаимодействия станет вода — и будут правы, если речь идет о «нормальных» земных условиях. На самом деле в ходе реакции кислорода и водорода сначала образуется гидроксильный радикал OH, который в условиях разреженных облаков межзвездного газа может существовать годами. Далее он должен прореагировать с еще одним атомом водорода — и вот тогда мы получим привычную нам молекулу Н₂O. Конечно, в космосе большая часть воды находится в газообразном состоянии. Но благодаря образованию так называемых водородных связей ее молекулы уже при сравнительно высокой температуре (собственно, при 0°С, или же 273,15 кельвинов) могут образовывать сложные «конструкции», известные под общим названием льда.
Структура кристаллического льда
Правда, чаще всего это не тот кристаллический лед, к которому мы привыкли на Земле. Считается, что большая часть льда в космосе — аморфная, то есть не имеет четкой структуры. Именно в такой форме, согласно современным представлениям, он входит в состав комет, со времен зарождения Солнечной системы существующих в условиях космического вакуума. Примерно такой лед ученые надеются найти в «холодных ловушках» на полюсах Луны — в кратерах, на дно которых никогда не попадают лучи Солнца.
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2022/10/ice_hexagonal_crystal.jpg)
Казалось бы, для того, чтобы лед «удержался» на поверхности небесного тела, достаточно, чтобы оно имело температуру ниже 0°C. Но это не совсем так. В вакууме даже «при нуле градусов» лед довольно быстро улетучивается, да и не только в вакууме — вспомните, как высыхает на морозе мокрое белье: вначале оно вполне закономерно затвердевает, но впоследствии от «заледенения» не остается и следа. Поэтому в планетологии существует понятие «ледовой линии». Это условная сфера, вне которой солнечного тепла уже недостаточно, чтобы эффективно испарять лед. Согласно различным подсчетам, в нашей Солнечной системе ее радиус составляет от 2,7 до 3,1 а.е. (400-460 млн км).
Интересным примером здесь может быть карликовая планета Церера (1 Ceres), орбита которой пролегает неподалеку от «ледовой линии». В 2015 году ее исследовал американский автоматический аппарат Dawn. Экватор этого небесного тела мало наклонен к плоскости орбиты, поэтому в его приэкваториальных областях льда на поверхности нет, но в окрестностях полюсов его признаки прослеживаются весьма выразительно.
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2022/10/pia20353_ceres_neutron_counts_reflect_hydrogen_abundance_cropped.jpg)
Все спутники планет Солнечной системы, находящиеся вне «ледовой линии» (за немногими исключениями, самым известным из которых является ближайший к Юпитеру крупный спутник Ио), имеют ледяную поверхность. Ученые склонны считать, что подобные тела довольно часто встречаются также в окрестностях других звезд. Если их диаметр превышает 500 км, это означает, что при формировании они, скорее всего, прошли стадию «глобального океана», поэтому сейчас укрыты не аморфным льдом, а гораздо более прочным кристаллическим — тем, с которым мы сталкиваемся в нашем земном быту.
К сожалению, доказать наличие водяного льда на поверхности небесного тела дистанционными методами довольно затруднительно, поэтому астрономы ищут косвенные признаки его присутствия. К примеру, воду в газообразном состоянии, которую можно зарегистрировать спектральными методами: она образуется в результате частичного испарения ледников. Исследования с близкого расстояния с помощью межпланетных аппаратов способны рассказать нам намного больше.
Европа — наименьший из четырех галилеевых спутников Юпитера — представляет собой наиболее сферический объект Солнечной системы. Отклонения ее формы от правильной сферы не превышают нескольких сотен метров при диаметре 3122 км. Фактически это огромная космическая капля с каменным ядром в центре, поверхность которой покрыта ледяной корой толщиной в сотню километров. Гравиметрические исследования позволяют утверждать, что глобальный подледный океан этого спутника содержит как минимум вдвое больше соленой воды, чем все земные моря и океаны вместе взятые.
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2022/10/enceladusstripes_cassini_big-e1445285714763.jpg)
Тела, подобные Европе, считаются чрезвычайно перспективными с точки зрения поисков жизни за пределами нашей планеты. Радиоактивный распад тяжелых элементов в их каменистых ядрах, а также приливное взаимодействие (если они являются естественными спутниками других тел или имеют собственные массивные спутники) могут обеспечить им достаточное количество энергии, чтобы их недра долго находились в жидком состоянии. А это значит, что там будут сохраняться условия, пригодные для возникновения и эволюции живых организмов, причем эти организмы даже могут быть похожи на земные, то есть базироваться на водных растворах и соединениях углерода. Следовательно, нам будет гораздо легче их идентифицировать. Поэтому именно Европа в ближайшее время станет главной целью космических миссий, связанных с внеземной жизнью. В 2023 году к ней должен стартовать европейский аппарат JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), среди научных задач которого, между прочим, есть и поиск биомаркеров — химических соединений, потенциально являющихся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов.
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2022/10/1029_juice_exploring_jupiter_1280.jpg)
Вероятно, такие глобальные океаны, укрытые льдом, могут присутствовать на многих экзопланетах, обращающихся за пределами «ледовых линий» своих звезд. Как уже упоминалось выше, отличить их от безатмосферных каменистых тел с помощью современных астрономических инструментов практически невозможно. Но их наличие дает нам надежду на то, что жизнь во Вселенной может существовать и вне так называемой «зоны обитаемости» — области пространства вокруг светила, где температурные условия благоприятны для существования на поверхности планеты воды в жидком состоянии. Собственно, для того, чтобы там появилась жидкая вода, нужно выполнить еще несколько дополнительных условий: иметь достаточно плотную атмосферу, а значит — большую массу (как минимум четверть массы Земли)… Несложно понять, что экзопланеты со всеми этими признаками будут встречаться гораздо реже, чем простые «заледеневшие суперкапли» на самостоятельных орбитах или в составе систем спутников планет-гигантов.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine