Що потрібно зробити, щоб виявити життя на крижаному супутнику Сатурна Енцеладі?

Оточений величезним океаном під товстим крижаним панциром, Енцелад є гарячим кандидатом на можливе укриття у себе інопланетного життя. Дослідники дійшли висновку, що майбутня місія може дати відповіді навіть без висадки на крихітний світ.

Про це розповідають в Аризонському університеті (UArizona), передають OstanniPodii.com.

Згідно з новим дослідженням, проведеним під керівництвом вчених Аризонського університету, загадка про те, чи може інопланетне мікробне життя населяти Енцелад, один із 83 супутників Сатурна, може бути вирішена за допомогою орбітального космічного зонда. У статті, опублікованій у журналі The Planetary Science Journal, дослідники описують, як гіпотетична космічна місія могла б дати конкретні відповіді.

Коли Енцелад був уперше досліджений у 1980 році космічним апаратом НАСА "Вояджер-1", він був схожий на невеликий, не особливо цікавий "сніжок" у небі. Пізніше, з 2005 по 2017 рік, зонд НАСА "Кассіні" блискавкою пронісся навколо Сатурніанської системи й вивчив складні кільця й супутники Сатурна у безпрецедентних деталях. Вчені були приголомшені, коли "Кассіні" виявив, що товстий шар льоду Енцелада приховує великий теплий океан солоної води, що виділяє метан - газ, який зазвичай утворюється в результаті життєдіяльності мікроорганізмів на Землі.

Метан, а також інші органічні молекули, які є основою життя, були виявлені, коли "Кассіні" пролетів через гігантські водяні шлейфи, що вивергаються з поверхні Енцелада. Коли крихітний супутник обертається навколо обкільцьованого газового гіганта, його стискає й розтягує потужне гравітаційне поле Сатурна, нагріваючи його внутрішню частину завдяки тертю. У результаті з тріщин і щілин на крижаній поверхні Енцелада в космос вириваються дивовижні струмені води.

Минулого року група вчених з UArizona та Паризького університету наук і літератури підрахувала, що якщо життя могло виникнути на Енцеладі, то існує велика ймовірність того, що його присутність може пояснити, чому супутник вивергає метан.

"Щоб дізнатися, чи так це, ми повинні повернутися на Енцелад і подивитися", - сказав Режіс Феррьєр, старший автор нової роботи й доцент кафедри екології та еволюційної біології UArizona.

У своїй останній роботі Феррьєр та його колеги повідомляють, що, хоча гіпотетична загальна маса живих мікробів в океані Енцелада буде невелика, візит орбітального космічного апарату - це все, що потрібно, щоб точно знати, чи океан Енцелада під його оболонкою населяють мікроби, схожі на земні.

"Очевидно, що відправити робота, який повзає по крижаних тріщинах і глибоко пірнає на морське дно, буде непросто", - сказав Феррьєр, пояснивши, що було розроблено більш реалістичні місії, які використовували б модернізовані прилади для відбору проб зі шлейфів, як це зробив Кассіні, або навіть висадилися б на поверхню супутника.

"Змоделювавши дані, які більш підготовлений та просунутий орбітальний космічний апарат міг би зібрати тільки зі шлейфів, наша команда показала, що такого підходу буде достатньо для впевненого визначення наявності або відсутності життя в океані Енцелада без необхідності досліджувати глибини супутника", - сказав він. "Це гостроцікава перспектива".

Розташований на відстані близько 1300 мільйонів кілометрів від Землі, Енцелад обертається навколо Сатурна кожні 33 години. Хоча діаметр супутника лише близько 500 кілометрів, він візуально виділяється завдяки своїй поверхні; подібно до замерзлого ставу, що виблискує на сонці, супутник відбиває світло, як жоден інший об′єкт у Сонячній системі. Уздовж південного полюса супутника щонайменше 100 гігантських водяних шлейфів вириваються через тріщини в крижаному ландшафті, подібно до лави з бурхливого вулкана.

Вчені вважають, що водяна пара та частинки льоду, що викидаються цими гейзероподібними утвореннями, сприяють утворенню одного зі знакових кілець Сатурна. Цю викинуту суміш, яка підіймає гази та інші частинки з глибин океану Енцелада, було взято на пробу космічним апаратом "Кассіні".

Надлишок метану, виявлений "Кассіні" в шлейфах, викликає асоціації з незвичайними екосистемами, знайденими в безпросвітних глибинах океанів Землі: гідротермальними джерелами. Тут, на краях двох сусідніх тектонічних плит, гаряча магма під морським дном нагріває океанську воду в пористих породах, створюючи "білі курильники" - жерла, які вивергають палюче гарячу, насичену мінералами морську воду. Не маючи доступу до сонячного світла, організми живуть за рахунок енергії, запасеної в хімічних сполуках, що виділяються "білими курильниками".

"На нашій планеті гідротермальні джерела кишать життям, великим і маленьким, попри темряву й шалений тиск", - сказав Феррьєр. "Найпростіші живі істоти там - це мікроби, звані метаногенами, які отримують енергію навіть за відсутності сонячного світла".

Метаногени перетворюють дигідроген та вуглекислий газ для отримання енергії, виділяючи метан як побічний продукт. Дослідницька група Феррьєра провела свої розрахунки на основі гіпотези про те, що на Енцеладі є метаногени, які мешкають в океанічних гідротермальних джерелах, схожих на земні. Таким чином, дослідники розрахували загальну масу метаногенів на Енцеладі, а також ймовірність того, що їхні клітини та інші органічні молекули можуть бути викинуті через шлейфи.

"Ми були здивовані, виявивши, що гіпотетична велика кількість клітин дорівнюватиме біомасі одного кита в глобальному океані Енцелада", - сказав перший автор статті Антонін Аффхолдер, постдокторант в UArizona, який під час проведення дослідження працював у паризькому журналі Sciences & Lettres. "Біосфера Енцелада може бути дуже мізерною. І все ж наші моделі показують, що вона буде досить продуктивною, щоб постачати у шлейфи достатню кількість органічних молекул або клітин, які будуть вловлюватися приладами на борту майбутнього космічного апарату".

Останнім часом Енцелад привернув до себе увагу як місце, до якого коли-небудь можна буде повернутися й більш ретельно вивчити. Одна з пропозицій, "Enceladus Orbilander", розроблена Лабораторією прикладної фізики Джона Гопкінса, передбачає місію зі збору великих даних про Енцелад шляхом посадки на це небесне тіло та виходу на орбіту, починаючи з 2050-х років.

"Наші дослідження показують, що якщо в океані Енцелада існує біосфера, ознаки її існування можна виявити в матеріалі шлейфу без необхідності висадки або буріння, - каже Аффхолдер, - але для такої місії орбітальному апарату доведеться пролетіти через шлейф кілька разів, щоб зібрати велику кількість океанічного матеріалу".

У статті містяться рекомендації щодо мінімальної кількості матеріалу, який необхідно зібрати зі шлейфів для впевненого пошуку мікробних клітин і певних органічних молекул. Спостережувані клітини будуть прямим доказом існування життя.

"Імовірність виявлення справжніх клітин може бути невелика, - каже Аффхолдер, - тому, що їм доведеться пережити процес газовиділення, що переносить їх через шлейфи з глибин океану у вакуум космосу - досить складна подорож для крихітної клітини".

Натомість автори припускають, що виявлені органічні молекули, як-от конкретні амінокислоти, слугуватимуть непрямим доказом на користь або проти середовища, багатого життям.

"З огляду на те, що, згідно з розрахунками, будь-яке присутнє на Енцеладі життя буде вкрай розрідженим, все ще існує велика ймовірність того, що ми ніколи не знайдемо достатньо органічних молекул у шлейфах, щоб однозначно зробити висновок, що воно там є", - сказав Феррьєр. "Тому замість того, щоб зосередитися на питанні, скільки достатньо для доказу наявності життя, ми поставили собі питання: "Яка максимальна кількість органічного матеріалу, що може бути присутня за відсутності життя?""".

Якщо всі вимірювання виявляться вищими за певний поріг, це може стати сигналом того, що життя існує, вважають автори.

"Остаточний доказ наявності живих клітин на чужому світі може залишатися невловним протягом багатьох поколінь", - сказав Аффхолдер. "Доти той факт, що ми не можемо виключити існування життя на Енцеладі, це ймовірно найкраще, що ми можемо зробити".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.