|
Как обнаружить жизнь на спутнике Сатурна Энцеладе
|
|
|
|
Окруженный огромным океаном под толстой ледяной оболочкой, Энцелад является горячим кандидатом на потенциальное убежище инопланетной жизни. Группа исследователей во главе с Аризонским университетом пришла к выводу, что будущая миссия может дать ответы, даже не приземляясь на крошечный мир. Тайна того, может ли микробная инопланетная жизнь обитать на Энцеладе, одном из 83 спутников Сатурна, может быть решена с помощью орбитального космического зонда, согласно новому исследованию, проведенному учеными из Аризонского университета. В статье, опубликованной в журнале Planetary Science Journal, исследователи намечают, как гипотетическая космическая миссия может дать определенные ответы.
|
|
|
|
Когда Энцелад впервые был исследован в 1980 году космическим кораблем НАСА «Вояджер-1», он выглядел как небольшой, не слишком захватывающий «снежный ком» в небе. Позже, в период с 2005 по 2017 год, зонд НАСА «Кассини» пролетел вокруг системы Сатурна и с беспрецедентной точностью изучил сложные кольца и спутники Сатурна. Ученые были ошеломлены, когда Кассини обнаружил, что толстый слой льда Энцелада скрывает обширный теплый соленый океан, выделяющий метан, газ, который обычно возникает в результате микробной жизни на Земле. Метан вместе с другими органическими молекулами, составляющими основу жизни, был обнаружен, когда «Кассини» пролетал сквозь гигантские водяные шлейфы, извергающиеся с поверхности Энцелада. Когда крошечная луна вращается вокруг кольцевого газового гиганта, она сжимается и притягивается огромным гравитационным полем Сатурна, нагревая ее внутреннюю часть из-за трения. В результате из трещин и щелей на ледяной поверхности Энцелада в космос устремляются эффектные шлейфы воды.
|
|
|
В прошлом году группа ученых из Университета Аризоны и Парижского университета науки и литературы в Париже подсчитала, что если бы на Энцеладе могла возникнуть жизнь, то с высокой вероятностью ее присутствие могло бы объяснить, почему Луна изрыгает метан. «Чтобы узнать, так ли это, мы должны вернуться на Энцелад и посмотреть», — сказал Режис Ферьер, старший автор новой статьи и доцент кафедры экологии и эволюционной биологии Университета Аризоны. В своей последней статье Ферьер и его сотрудники сообщают, что, хотя гипотетическая общая масса живых микробов в океане Энцелада будет небольшой, посещение орбитального космического корабля — это все, что необходимо, чтобы точно знать, населяют ли океан Энцелада земноподобные микробы. под его оболочкой.
|
|
|
|
«Очевидно, что отправить робота, проползающего через трещины во льду и глубоко погрузившегося на морское дно, будет непросто», — сказал Ферьер, объяснив, что были разработаны более реалистичные миссии, в которых использовались бы модернизированные инструменты для отбора проб шлейфов, как это сделал Кассини, или даже приземлиться на поверхность Луны. «Моделируя данные, которые более подготовленный и продвинутый орбитальный космический корабль собирал бы только из шлейфов, наша команда показала, что этого подхода будет достаточно, чтобы с уверенностью определить, есть ли жизнь в океане Энцелада, без фактического зондирования. глубины луны, — сказал он. «Это захватывающая перспектива».
|
|
|
|
Расположенный примерно в 800 миллионах миль от Земли, Энцелад совершает оборот вокруг Сатурна каждые 33 часа. Хотя Луна даже не такая широкая, как штат Аризона, она визуально выделяется своей поверхностью; как замерзший пруд, сверкающий на солнце, луна отражает свет так, как никакой другой объект в солнечной системе. Вдоль южного полюса Луны по меньшей мере 100 гигантских водяных шлейфов прорываются сквозь трещины в ледяном ландшафте, подобно лаве из сильного вулкана. Ученые считают, что водяной пар и частицы льда, выбрасываемые этими гейзероподобными элементами, вносят свой вклад в одно из знаковых колец Сатурна. Эта выброшенная смесь, которая поднимает газы и другие частицы из глубины океана Энцелада, была отобрана космическим кораблем «Кассини».
|
|
|
|
Избыток метана, обнаруженный Кассини в шлейфах, вызывает в воображении образы необычных экосистем, обнаруженных в лишенных света глубинах земных океанов: гидротермальных жерл. Здесь, на краях двух смежных тектонических плит, горячая магма под морским дном нагревает океанскую воду в пористой коренной породе, создавая «белые дымящиеся» жерла, извергающие обжигающе горячую, насыщенную минералами морскую воду. Не имея доступа к солнечному свету, организмы зависят от энергии, хранящейся в химических соединениях, выделяемых белыми курильщиками, чтобы зарабатывать на жизнь. «На нашей планете гидротермальные источники изобилуют жизнью, большой и маленькой, несмотря на темноту и безумное давление», — сказал Ферьер. «Самые простые живые существа — это микробы, называемые метаногенами, которые питаются энергией даже в отсутствие солнечного света».
|
|
|
|
Метаногены преобразуют диводород и углекислый газ для получения энергии, высвобождая метан в качестве побочного продукта. Исследовательская группа Ферьера смоделировала свои расчеты, основываясь на гипотезе о том, что на Энцеладе есть метаногены, населяющие океанические гидротермальные жерла, похожие на те, что обнаружены на Земле. Таким образом исследователи подсчитали, какой будет общая масса 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 количество клеток будет равняться биомассе только одного кита в глобальном океане Энцелада», — сказал первый автор статьи Антонин Аффхолдер, научный сотрудник Университета Аризоны с докторской степенью, работавший в Paris Sciences & Письма при проведении этого исследования. «Биосфера Энцелада может быть очень разреженной. И все же наши модели показывают, что она была бы достаточно продуктивной, чтобы питать шлейфы органическими молекулами или клетками, достаточными для того, чтобы их можно было уловить приборами на борту космического корабля будущего».
|
|
|
|
В последнее время Энцелад привлек внимание как место, которое когда-нибудь стоит посетить и изучить более тщательно. Одно предложение, «Энцелад Орбиландер», разработанное Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса, предусматривает миссию, которая соберет обширные данные об Энцеладе, приземлившись на это небесное тело и облетев его вокруг этого небесного тела, начиная с 2050-х годов. «Наше исследование показывает, что если биосфера присутствует в океане Энцелада, признаки ее существования могут быть обнаружены в материале шлейфа без необходимости приземляться или бурить, — сказал Аффхолдер, — но такая миссия потребует, чтобы орбитальный аппарат пролетал через шлейф несколько раз, чтобы собрать много океанического материала».
|
|
|
|
В работе приведены рекомендации по минимальному количеству материала, которое необходимо собрать из шлейфов для уверенного поиска как микробных клеток, так и некоторых органических молекул. Наблюдаемые клетки продемонстрировали бы прямое свидетельство жизни. «Вероятность того, что настоящие клетки могут быть найдены, может быть невелика, — сказал Аффхолдер, — потому что им придется пережить процесс дегазации, переносящий их через шлейфы из глубин океана в космический вакуум — довольно долгое путешествие для крошечной клетки." Вместо этого авторы предполагают, что обнаруженные органические молекулы, такие как определенные аминокислоты, могут служить косвенным свидетельством в пользу или против среды, изобилующей жизнью.
|
|
|
|
«Учитывая, что, согласно расчетам, любая жизнь на Энцеладе будет крайне редкой, все же есть хороший шанс, что мы никогда не найдем достаточно органических молекул в шлейфах, чтобы однозначно заключить, что она там есть», — сказал Ферьер. «Итак, вместо того, чтобы сосредоточиться на вопросе, сколько достаточно, чтобы доказать существование жизни, мы спросили: «Каково максимальное количество органического материала, которое могло бы присутствовать в отсутствие жизни?» По мнению авторов, если бы все измерения вернулись выше определенного порога, это могло бы сигнализировать о том, что жизнь является серьезной возможностью. «Окончательные доказательства живых клеток, попавших в чужой мир, могут оставаться неуловимыми для поколений», — сказал Аффхолдер. «До тех пор тот факт, что мы не можем исключить существование жизни на Энцеладе, вероятно, лучшее, что мы можем сделать».
|
|
|
|
Источник
|
