Аннотация:
Два последних исследования, опубликованных в международном научном журнале Science Advances, указывают на то, что ледяной спутник Сатурна Энцелад демонстрирует более оптимистичные перспективы в поисках внеземной жизни, чем считалось ранее. Исследования показали, что процесс формирования ледяных струй спутника подобен естественной системе подготовки проб, которая может эффективно разделять и концентрировать компоненты океана, тем самым значительно снижая сложность обнаружения биомаркеров. В то же время лабораторные эксперименты по моделированию успешно подтвердили, что микроорганизмы, производящие метан в глубоководных районах Земли, могут выживать и метаболизироваться в смоделированных экстремально щелочных средах и ограничительных условиях Энцелада.
Энцелад скрывает под своей замерзшей поверхностью глобальный жидкий океан и распыляет шлейфы водяного пара на сотни километров в космос через антарктический разлом, что позволяет космическим кораблям напрямую собирать образцы океана, не сверля километры твердого льда. Предыдущие миссии Кассини неоднократно проходили через шлейф, обнаруживая соли, органические молекулы и свидетельства гидротермальной активности на морском дне.
В первом исследовании, проведенном Фрэнком Постбергом, планетологом из Свободного университета Берлина, международная группа объединила данные наблюдений Кассини, экспериментальную физику и теоретические модели, чтобы восстановить физические и химические изменения частиц шлейфа льда перед их взлетом. Исследование показало, что когда крошечные капли воды, образующиеся в результате лопающихся пузырьков на поверхности океана, поднимаются вместе с водяным паром в расщелинах льда, они не замерзают сразу целиком. В процессе постепенного замораживания различные вещества, первоначально растворенные в морской воде, будут физически разделены и обогащены, а различные соли (например, хлорид натрия и карбонат натрия) и органические компоненты будут неравномерно распределены в разных областях капель воды. Эти капли воды разгоняются в трещинах до тысяч километров в час, сталкиваются со стенкой льда и разбиваются на частицы размером в несколько микрон, в результате чего некоторые частицы льда несут в себе специфические компоненты, концентрация которых намного превышает концентрацию исходной морской воды.
Научные исследователи отметили, что этот естественный механизм концентрации имеет большое значение для поиска следов жизни. Если в морской воде присутствует клеточный мусор или микробный материал, процессы замерзания и ударной фрагментации также будут отделять и сильно концентрировать его в очень небольшом количестве частиц льда. Это означает, что будущим детекторам не нужно будет анализировать однородно смешанный средний образец, но они смогут легче идентифицировать ключевые биометрические маркеры путем прямого сканирования отдельных частиц с использованием существующей технологии обнаружения. Предыдущие соответствующие наземные симуляционные испытания подтвердили, что специальные бортовые аналитические приборы полностью способны обнаруживать микробные вещества на уровне клеток, содержащиеся в таких одиночных частицах.
В другом экспериментальном исследовании, проведенном Мюнхенским университетом (LMU), ученые проверили, действительно ли океанская среда Энцелада поддерживает жизненные функции. Считается, что океан Энцелада характеризуется чрезвычайно высокой щелочностью (рН от 10 до 11), чрезвычайно низким уровнем кислорода и чрезвычайно низкой концентрацией растворенного углекислого газа. Исследователи высоко восстановили в лаборатории особую водно-химическую среду и процесс взаимодействия воды с породой, а также внедрили архею из глубоководных горячих источников Земли — Methanothermococcus okinawensis. Микроорганизму не требуется солнечный свет и кислород, а для получения энергии он использует водород и углекислый газ, выделяемые в результате реакции вода-камня, для производства метана.
Результаты эксперимента превзошли ожидания исследовательской группы. Сначала микроорганизм не мог расти в стандартной среде с чрезвычайно высоким pH и отсутствием углекислого газа. Однако при полном моделировании геохимической среды Энцелада (включая систему выделения водорода посредством взаимодействия воды и породы) штамм успешно адаптировался к среде с экстремальным дефицитом углекислого газа, сохранил метаболизм и продолжил производить метан. Эксперимент предоставляет прямые доказательства того, что один из старейших метаболических путей Земли полностью способен работать в экстремально щелочной среде, типичной для Энцелада.
Исследователи пришли к выводу, что на Энцеладе есть не только жидкая вода, химическая энергия, получаемая в результате взаимодействия воды с горными породами, и обильное органическое вещество, но также имеются естественные каналы, по которым в космос непрерывно транспортируются обогащенные образцы с высокой концентрацией. Эти результаты обеспечивают четкое техническое руководство и теоретическую поддержку для будущих миссий по обнаружению жизни в дальнем космосе на Энцеладе.
Комментарии