Что нужно сделать, чтобы обнаружить жизнь на ледяной луне Сатурна Энцеладе?

Окруженный огромным океаном под толстым ледяным панцирем, Энцелад является горячим кандидатом на возможное укрытие у себя инопланетной жизни. Исследователи пришли к выводу, что будущая миссия может дать ответы даже без высадки на крошечный мир.

Об этом рассказывают в Аризонском университете (UArizona), передают OstanniPodii.com.

Согласно новому исследованию, проведенному под руководством ученых Аризонского университета, загадка о том, может ли инопланетная микробная жизнь населять Энцелад, один из 83 лун Сатурна, может быть решена с помощью орбитального космического зонда. В статье, опубликованной в журнале The Planetary Science Journal, исследователи описывают, как гипотетическая космическая миссия могла бы дать конкретные ответы.

Когда Энцелад был впервые исследован в 1980 году космическим аппаратом НАСА "Вояджер-1", он был похож на небольшую, не особо интересную "снежку" в небе. Позже, с 2005 по 2017 год, зонд НАСА "Кассини" молнией пронесся вокруг Сатурнианской системы и изучил сложные кольца и луны Сатурна в беспрецедентных деталях. Ученые были ошеломлены, когда "Кассини" обнаружил, что толстый слой льда Энцелада скрывает большой теплый океан соленой воды, выделяющий метан - газ, который обычно образуется в результате жизнедеятельности микроорганизмов на Земле.

Метан, а также другие органические молекулы, которые являются основой жизни, были обнаружены, когда "Кассини" пролетел через гигантские водяные шлейфы, извергающиеся с поверхности Энцелада. Когда крошечная луна вращается вокруг окольцованного газового гиганта, её сжимает и растягивает мощное гравитационное поле Сатурна, нагревая её внутреннюю часть благодаря трению. В результате из трещин и щелей на ледяной поверхности Энцелада в космос вырываются поразительные струи воды.

В прошлом году группа ученых из UArizona и Парижского университета наук и литературы подсчитала, что если жизнь могла возникнуть на Энцеладе, то существует большая вероятность того, что её присутствие может объяснить, почему луна извергает метан.

"Чтобы узнать, так ли это, мы должны вернуться на Энцелад и посмотреть", - сказал Режис Феррьер, старший автор новой работы и доцент кафедры экологии и эволюционной биологии UArizona.

В своей последней работе Феррьер и его коллеги сообщают, что, хотя гипотетическая общая масса живых микробов в океане Энцелада будет невелика, визит орбитального космического аппарата - это все, что нужно, чтобы точно знать, населяют ли океан Энцелада под его оболочкой микробы, похожие на земные.

"Очевидно, что отправить робота, который ползает по ледяным трещинам и глубоко ныряет на морское дно, будет непросто", - сказал Феррьер, объяснив, что были разработаны более реалистичные миссии, которые использовали бы модернизированные приборы для отбора проб со шлейфов, как это сделал Кассини, или даже высадились бы на поверхность луны.

"Смоделировав данные, которые более подготовленный и продвинутый орбитальный космический аппарат мог бы собрать только со шлейфов, наша команда показала, что такого подхода будет достаточно для уверенного определения наличия или отсутствия жизни в океане Энцелада без необходимости исследовать глубины спутника", - сказал он. "Это остроинтересная перспектива".

Расположенный на расстоянии около 1300 миллионов километров от Земли, Энцелад вращается вокруг Сатурна каждые 33 часа. Хотя диаметр спутника всего около 500 километров, он визуально выделяется благодаря своей поверхности; подобно замерзшему пруду, сверкающему на солнце, луна отражает свет, как ни один другой объект в Солнечной системе. Вдоль южного полюса луны по меньшей мере 100 гигантских водяных шлейфов вырываются через трещины в ледяном ландшафте, подобно лаве из бушующего вулкана.

Ученые считают, что водяной пар и частицы льда, выбрасываемые этими гейзероподобными образованиями, способствуют образованию одного из знаковых колец Сатурна. Эту выброшенную смесь, которая поднимает газы и другие частицы из глубин океана Энцелада, было взято на пробу космическим аппаратом "Кассини".

Избыток метана, обнаруженный "Кассини" в шлейфах, вызывает ассоциации с необычными экосистемами, найденными в беспросветных глубинах океанов Земли: гидротермальными источниками. Здесь, на краях двух соседних тектонических плит, горячая магма под морским дном нагревает океанскую воду в пористых породах, создавая "белые курильщики" - жерла, извергающие обжигающе горячую, насыщенную минералами морскую воду. Не имея доступа к солнечному свету, организмы живут за счет энергии, запасенной в химических соединениях, выделяемых "белыми курильниками".

"На нашей планете гидротермальные источники кишат жизнью, большой и маленькой, несмотря на темноту и безумное давление", - сказал Феррьер. "Простейшие живые существа там - это микробы, называемые метаногенами, которые получают энергию даже при отсутствии солнечного света".

Метаногены превращают дигидроген и углекислый газ для получения энергии, выделяя метан как побочный продукт. Исследовательская группа Феррьера провела свои расчеты на основе гипотезы о том, что на Энцеладе есть метаногены, которые обитают в океанических гидротермальных источниках, похожих на земные. Таким образом, исследователи рассчитали общую массу метаногенов на Энцеладе, а также вероятность того, что их клетки и другие органические молекулы могут быть выброшены через шлейфы.

"Мы были удивлены, обнаружив, что гипотетическое большое количество клеток будет равно биомассе одного кита в глобальном океане Энцелада", - сказал первый автор статьи Антонин Аффхолдер, постдокторант в UArizona, который во время проведения исследования работал в парижском журнале Sciences & Lettres. "Биосфера Энцелада может быть очень скудной. И все же наши модели показывают, что она будет достаточно продуктивной, чтобы поставлять в шлейфы достаточное количество органических молекул или клеток, которые будут улавливаться приборами на борту будущего космического аппарата".

В последнее время Энцелад привлек к себе внимание как место, к которому когда-нибудь можно будет вернуться и более тщательно изучить. Одно из предложений, "Enceladus Orbilander", разработанное Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса, предусматривает миссию по сбору больших данных об Энцеладе путем посадки на это небесное тело и выхода на орбиту, начиная с 2050-х годов.

"Наши исследования показывают, что если в океане Энцелада существует биосфера, признаки ее существования можно обнаружить в материале шлейфа без необходимости высадки или бурения, - говорит Аффхолдер, - но для такой миссии орбитальному аппарату придется пролететь через шлейф несколько раз, чтобы собрать большое количество океанического материала".

В статье содержатся рекомендации по минимальному количеству материала, который необходимо собрать со шлейфов для уверенного поиска микробных клеток и определенных органических молекул. Наблюдаемые клетки будут прямым доказательством существования жизни.

"Вероятность обнаружения настоящих клеток может быть невелика, - говорит Аффхолдер, - потому что им придется пережить процесс газовыделения, который переносит их через шлейфы из глубин океана в вакуум космоса - довольно сложное путешествие для крошечной клетки".

Зато авторы предполагают, что обнаруженные органические молекулы, такие как конкретные аминокислоты, будут служить косвенным доказательством в пользу или против среды, богатой жизнью.

"Учитывая то, что, согласно расчетам, любая присутствующая на Энцеладе жизнь будет крайне разреженной, все еще существует большая вероятность того, что мы никогда не найдем достаточно органических молекул в шлейфах, чтобы однозначно сделать вывод, что она там есть", - сказал Феррьер. "Поэтому вместо того, чтобы сосредоточиться на вопросе, сколько достаточно для доказательства наличия жизни, мы задали себе вопрос: "Каково максимальное количество органического материала, которое может присутствовать при отсутствии жизни?""".

Если все измерения окажутся выше определенного порога, это может стать сигналом того, что жизнь существует, считают авторы.

"Окончательное доказательство наличия живых клеток на чужом мире может оставаться неуловимым в течение многих поколений", - сказал Аффхолдер. "До тех пор тот факт, что мы не можем исключить существование жизни на Энцеладе, это вероятно лучшее, что мы можем сделать".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.