Недавние эксперименты НАСА показывают, что если в подземных океанах, которые, как мы считаем, находятся под ледяной корой Европы, спутника Юпитера, и Энцелада, спутника Сатурна, есть жизнь, как мы ее знаем, то ее признаки следует искать непосредственно под поверхностью ледяной коры.
Эти биологические признаки — органические молекулы, такие как аминокислоты и нуклеиновые кислоты, и они могут быть способны выжить вблизи поверхности двух спутников, несмотря на высокие дозы радиации, от которых они страдают.
Это означает, что если мы отправим роботов на поверхность этих спутников в поисках следов жизни, нам, возможно, придется копнуть чуть глубже, чтобы найти аминокислоты, пережившие изменения или разрушения, обычно вызываемые радиацией.
Враждебные поверхности, подземные океаны, благоприятные для жизни
Ледяные поверхности таких спутников, как Европа и Энцелад, вероятно, непригодны для жизни из-за сильной радиации, которая их атакует. Это излучение исходит от высокоскоростных частиц, запертых в магнитных полях планет-хозяев, таких, как Юпитер и Сатурн, или от мощных событий, происходящих в глубоком космосе, например, взрывов звезд.
Однако оба спутника имеют под своей ледяной поверхностью скрытые океаны, которые нагреваются за счет приливной энергии, возникающей под действием гравитационного притяжения планеты-хозяина и соседних спутников. В этих подземных океанах потенциально может существовать жизнь. При условии наличия других базовых потребностей, таких как источник энергии и необходимые элементы и соединения, используемые в биологических молекулах.
Исследовательская группа провела эксперименты по радиолизу (радиационному распаду), используя аминокислоты в качестве представителей биомолекул, которые могут быть найдены на этих ледяных спутниках. Аминокислоты, которые могут быть получены как в процессе жизнедеятельности, так и в результате небиологических химических процессов, имеют решающее значение для построения белков. Присутствие определенных типов аминокислот на Европе или Энцеладе может свидетельствовать о наличии жизни, поскольку эти аминокислоты используются земной жизнью для построения белков, которые необходимы для жизни.
Аминокислоты и другие соединения из подземных океанов могут выходить на поверхность благодаря деятельности гейзеров или медленному движению ледяной коры, предлагая ценные подсказки для поиска внеземной жизни.
От нескольких миллиметров до 20 сантиметров
Чтобы оценить выживаемость аминокислот в этих мирах, команда смешала образцы аминокислот со льдом, охлажденным примерно до -196° по Цельсию, в герметичных безвоздушных пробирках и облучила их гамма-лучами — разновидностью высокоэнергетического света — в различных дозах. Кроме того, поскольку в океанах может обитать микроскопическая жизнь, они также проверили выживаемость аминокислот в мертвых бактериях во льду.
Наконец, они проверили образцы аминокислот во льду, смешанном с силикатной пылью, чтобы рассмотреть возможность смешивания материала из метеоритов или из недр с поверхностным льдом.
Полученные результаты позволили определить скорость распада аминокислот — константы радиолиза. С их помощью команда использовала данные о возрасте поверхности льда и радиационной обстановке на Европе и Энцеладе и определила, что:
- На Европе глубина отбора проб, необходимая для поиска аминокислот, составляет около 20 сантиметров в высоких широтах полушария, противоположного направлению движения Европы вокруг Юпитера, то есть там, где поверхность не была сильно нарушена ударами метеоритов.
- На Энцеладе же для обнаружения аминокислот нет необходимости брать подповерхностные пробы: эти молекулы выживают при радиолизе в любом месте в радиусе нескольких миллиметров от поверхности Энцелада.
Это означает, что для обнаружения этих соединений нет необходимости брать пробы глубоко под землей.
Хотя уже проводились эксперименты по проверке выживаемости аминокислот во льду, в этом исследовании впервые используются более низкие дозы радиации, которые не разрушают аминокислоты полностью. Фактически, одного только изменения или деградации достаточно, чтобы невозможно было определить, являются ли они потенциальными признаками жизни.
Экспериментальные образцы загружены в специально разработанный сосуд Дьюара, который вскоре будет заполнен жидким азотом и подвергнут гамма-облучению.
Аминокислоты дольше сохраняются в бактериях
Команда также обнаружила, что аминокислоты разрушаются быстрее, когда смешиваются с пылью, но медленнее, когда с микроорганизмами, то есть в бактериях.
Одно из возможных объяснений связано с тем, как ионизирующее излучение изменяет молекулы. Они делают это напрямую, разрывая их химические связи, или косвенно, создавая поблизости реактивные соединения, которые затем изменяют или разрушают интересующую молекулу. Возможно, клеточный материал бактерий защищает аминокислоты от реактивных соединений, образующихся под действием радиации.
Полученные результаты указывают на то, что потенциальная скорость деградации органических биомолекул в богатых кремнеземом регионах как на Европе, так и на Энцеладе выше, чем в чистом льду. Поэтому возможные будущие миссии на Европу и Энцелад должны быть использованы для отбора проб в богатых кремнеземом областях на обоих ледяных спутниках.
С исследованием, опубликованным в журнале Astrobiology, можно ознакомиться здесь.
