Жизнь у гейзеров Энцелада: новые данные и эксперименты вселяют надежду

Планетологи из Свободного университета Берлина опубликовали в журнале Science Advances два новых исследования, которые приоткрывают завесу над вопросом, может ли существовать жизнь на одном из ледяных спутников Сатурна. Ученые выяснили, что подледный океан Энцелада гораздо удобнее для поиска следов живых организмов, чем считалось раньше: замерзающие капли воды сами разделяют свое содержимое на отдельные чистые фрагменты, а некоторые земные микробы, как показали эксперименты, вполне могли бы выжить в таких условиях. Обе работы увидели свет в одном и том же выпуске Science Advances, и это совпадение делает картину особенно интригующей.

Энцелад давно считается одним из самых многообещающих мест в Солнечной системе для поиска внеземной жизни. Под его ледяной корой скрывается глобальный океан жидкой воды, а еще ниже — каменистое ядро. Из трещин у южного полюса спутника бьют гигантские гейзеры, которые выбрасывают в космос ледяные частицы на сотни километров вверх.

Именно через эти струи когда-то пролетал аппарат Cassini, и это единственный случай, когда ученым удалось напрямую проанализировать образцы воды за пределами Земли. В пробах нашли соли, органические соединения и признаки гидротермальных процессов на дне океана, то есть условия, которые вполне могли бы поддерживать жизнь.

Франк Постберг, руководитель одной из новых работ, вместе с командой ученых решил разобраться, что происходит с водой океана на пути в космос. Раньше считалось, что капли воды замерзают мгновенно, но все оказалось иначе. Пузырьки газа поднимаются к поверхности океана, лопаются, и мельчайшие брызги вместе с водяным паром устремляются через трещины в ледяной коре наружу. Замерзают они медленно, и за это время растворенные вещества успевают разойтись по разным местам внутри каждой капли.

Соли и органика распределяются послойно, а разные типы солей отделяются друг от друга: например, обычная поваренная соль оказывается в стороне от соды. На выходе из трещин замерзшие капли разгоняются до тысячи километров в час и вдребезги разбиваются о стенки ледяных каналов. В космос вылетают крошечные осколки размером в несколько микрометров, и каждый из них часто состоит всего из одного вещества — того самого, что успело выделиться при замерзании.

Ученый сравнивает это с работой химической лаборатории: Энцелад сам готовит образцы для анализа, разделяя компоненты океана и концентрируя их в отдельных ледяных песчинках. Для поиска следов жизни это настоящий подарок. Если в одной из капель окажутся остатки инопланетных микробов, при замерзании они тоже могут обособиться. После дробления микробный материал попадет лишь в малую долю частиц, но зато в этих частицах он будет в высокой концентрации и почти без примесей.

Будущим аппаратам придется проанализировать множество отдельных ледяных зерен, но если попадется нужное, обнаружить биосигнатуры можно будет уже существующими приборами. Это важно для планируемой миссии ESA под названием L4 (Large-class mission №4 — четвертая миссия «большого» класса, после таких проектов как JUICE, NewAthena и LISA), которая как раз займется поиском жизни на Энцеладе.

Вторая работа, опубликованная в тот же день учеными из Мюнхенского университета, добавила оптимизма с другой стороны. Исследователи воссоздали в лаборатории условия океана Энцелада: очень мало кислорода, много карбонатов и щелочная среда с показателем pH около 10 или 11.

В этот искусственный океан они поместили микроорганизм Methanothermococcus okinawensis — архею, которая в природе живет у глубоководных гидротермальных источников на Земле и производит метан, обходясь без кислорода. Ей нужны только водород и углекислый газ. Результат оказался неожиданным: в обычной лабораторной среде при таком высоком pH микроб расти отказался, а вот в энцеладском аналоге он продолжал развиваться и вырабатывал метан, используя водород, возникший при взаимодействии воды с горными породами. Более того, микроорганизм сумел приспособить свой обмен веществ к нехватке углекислого газа. Ученые признаются, что такого успешного исхода эксперимента они не ожидали.

Если сложить обе работы вместе, получается любопытная картина. С одной стороны, Энцелад сам сортирует и концентрирует материал своего океана, делая поиск следов жизни технически проще. С другой — даже очень щелочная среда с дефицитом кислорода и углекислого газа не обязательно ставит крест на существовании микробов: по крайней мере, одна из древнейших земных метаболических систем чувствует себя там вполне сносно.

Это, конечно, не значит, что жизнь на спутнике Сатурна обязательно есть. Но если она там есть, у будущих миссий появляется реальный шанс найти ее следы, анализируя отдельные ледяные зерна из гейзеров. А заодно такие исследования помогают понять, какие условия вообще делают небесное тело пригодным для жизни.

В сухом остатке результат таков: медленное замерзание капель океанической воды в ледяных трещинах Энцелада приводит к естественному разделению солей и органики на отдельные чистые частицы, что заметно упрощает поиск биосигнатур для будущих космических аппаратов, а лабораторные эксперименты показывают, что как минимум некоторые земные микроорганизмы способны расти и производить метан в условиях, имитирующих щелочной и бедный углекислым газом океан этого спутника Сатурна.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях