Как трещины на Земле, Марсе и Европе укажут на жизнь в других мирах? Геометрический код обитаемости планет

Представьте себе потрескавшуюся глину на дне высохшего озера, словно древнюю карту, исчерченную линиями времени. Или паутину трещин, прорезающую ледяной панцирь спутника Юпитера, Европы, — таинственный намек на подповерхностный океан. А что если эти, казалось бы, случайные узоры подчиняются универсальным законам, способным рассказать нам о прошлом и, что еще важнее, о будущем обитаемости других планет?

Именно этим вопросом задались геофизик Дуглас Джеролмак из Университета Пенсильвании и математик Габор Домокош из Будапештского университета технологий и экономики. Их работа, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предлагает новый взгляд на интерпретацию поверхностных трещин на планетах и спутниках, рассматривая их как своеобразный «геологический код», раскрывающий информацию об условиях окружающей среды, существовавших в прошлом.

Не просто хаос: универсальность узоров трещин

На первый взгляд, трещины на поверхностях планет кажутся случайным явлением, результатом локальных процессов и уникальных геологических условий. Однако Джеролмак и Домокош утверждают, что за этим хаосом скрывается удивительная закономерность. Исследователи обнаружили, что одни и те же типы узоров трещин встречаются на совершенно разных планетах и спутниках, с разным составом поверхности и различными климатическими условиями.

«Мы были поражены, насколько универсальны эти узоры», — говорит Дуглас Джеролмак. «Оказалось, что будь то лед, камень или грязь, поверхности планет организуются в предсказуемые геометрии трещин. Это говорит о фундаментальности этих процессов, а не просто об особенностях конкретной планеты».

Ключ к разгадке: геометрия соединений

Для расшифровки «геологического кода» трещин ученые предложили простую, но эффективную систему классификации, основанную на анализе типов соединений трещин: T-образных, X-образных и Y-образных.

• T-образные соединения — самый распространенный тип, образующий структуру, напоминающую кирпичную кладку. Они свидетельствуют о многократных циклах разрушения и характерны для иерархических сетей трещин.
• X-образные соединения — встречаются гораздо реже и, как правило, связаны с ледяными поверхностями. Их появление указывает на процесс «залечивания» трещин, когда разломы заполняются замерзающей водой, а затем снова растрескиваются, образуя пересечения.
• Y-образные соединения — формируют сотоподобные структуры и возникают в результате циклических изменений, таких как увлажнение-высыхание или нагревание-охлаждение, которые постепенно деформируют T-образные соединения.

Машина времени: моделирование эволюции трещин

Но как, имея только статичную картину распределения трещин, узнать, как она формировалась и что происходило в прошлом? Здесь на помощь приходит математическое моделирование. Ученые разработали динамическую модель, которая позволяет «перемотать пленку» и реконструировать эволюцию сетей трещин, исходя из физических законов и геометрических правил их образования.

«У нас нет фильмов о том, как трескается и сдвигается поверхность планеты на протяжении миллионов лет», — объясняет Габор Домокош. «Поэтому мы создали математическую модель, которая позволяет нам извлекать время из пространства, моделируя процессы, которые привели к формированию наблюдаемых узоров трещин».

Обитаемость: куда отправлять марсоход?

В конечном итоге, цель исследования — научиться использовать анализ трещин для оценки потенциальной обитаемости других планет. Например, преобладание Y-образных соединений может указывать на частые циклы увлажнения-высыхания, что свидетельствует о наличии жидкой воды в прошлом.

«Представьте, что мы анализируем спутниковые снимки Марса и обнаруживаем регион с высоким содержанием шестиугольных структур, образованных Y-образными соединениями», — говорит один из исследователей. «Это может быть признаком того, что в прошлом этот район был затоплен и высыхал много раз, что делает его перспективным местом для поиска следов жизни».

В ожидании новых данных: миссии к Юпитеру

Научный коллектив с нетерпением ждет прибытия новых данных с миссий NASA Europa Clipper и ESA Juice, которые направляются к Юпитеру и его ледяным спутникам. Изображения высокого разрешения, полученные этими аппаратами, позволят ученым проверить свою модель и получить более детальную информацию о формировании и эволюции трещин на ледяных мирах.

«Реальная проверка наступит, когда мы получим свежие изображения с высоким разрешением», — говорит Джеролмак. «Тогда мы сможем усовершенствовать нашу модель, протестировать ее прогностическую силу и, возможно, даже определить места, где мы должны искать свидетельства прошлой водной активности».

Работа Джеролмака и Домокоша открывает новую перспективу в изучении планет и спутников. Рассматривая поверхностные трещины не как случайный хаос, а как источник ценной информации, ученые приближаются к разгадке одной из самых важных загадок человечества: есть ли жизнь за пределами Земли? И если да, то где ее искать?