|
Океан Энцелада может поддерживать жизнь
|
|
|
|
У Сатурна 146 подтвержденных спутников — больше, чем у любой другой планеты Солнечной системы, — но один под названием Энцелад выделяется. Похоже, что на нем есть все необходимое для жизни. С 2004 по 2017 год "Кассини" — совместная миссия НАСА, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства — исследовал Сатурн, его кольца и спутники. "Кассини" сделал впечатляющие открытия. Энцелад, диаметр которого составляет всего 313 миль (504 километра), скрывает под своей ледяной корой океан жидкой воды, который покрывает всю Луну. Гейзеры на южном полюсе Луны выбрасывают в космос газ и ледяные частицы, образовавшиеся из океанской воды. Хотя инженеры Cassini не предполагали анализировать частицы льда, которые активно испускал Энцелад, они все же установили на космический аппарат анализатор пыли. Этот прибор измерял количество испускаемых частиц льда по отдельности и рассказывал исследователям о составе подповерхностного океана.
|
|
|
|
Как планетолога и астробиолога, изучающего частицы льда с Энцелада, меня интересует, есть ли жизнь на этом или других ледяных спутниках. Я также хочу понять, как ученые вроде меня смогли обнаружить это.
Ингредиенты для жизни Как и океаны Земли, океан Энцелада содержит соль, большую часть которой составляет хлорид натрия, широко известный как поваренная соль. Океан также содержит различные соединения на основе углерода, и в нем происходит процесс, называемый приливным нагревом, который генерирует энергию внутри Луны. Жидкая вода, химия на основе углерода и энергия - все это ключевые составляющие жизни. В 2023 году я и другие ученые обнаружили фосфат, еще одно соединение, поддерживающее жизнь, в зернах льда, добываемого в океане Энцелада. Фосфат, одна из форм фосфора, жизненно важен для всего живого на Земле. Он входит в состав ДНК, клеточных мембран и костей. Это был первый случай, когда ученые обнаружили это соединение во внеземном водном океане.
|
|
|
|
|
Скалистое ядро Энцелада, вероятно, взаимодействует с водным океаном через гидротермальные источники. Эти горячие гейзероподобные структуры выступают со дна океана. Ученые предсказывают, что подобная местность, возможно, была местом зарождения жизни на Земле. На данный момент никто никогда не обнаруживал жизнь за пределами Земли. Но ученые сходятся во мнении, что Энцелад - очень многообещающее место для поиска жизни. Итак, как мы будем искать? В статье, опубликованной в марте 2024 года, мы с коллегами провели лабораторный тест, в ходе которого смоделировали, могут ли приборы для анализа пыли на космических аппаратах обнаруживать и идентифицировать следы жизни в испускаемых ледяных зернах. Чтобы имитировать обнаружение крупинок льда при помощи анализаторов пыли в космосе, мы использовали лабораторную установку на Земле. Используя эту установку, мы направили крошечный водяной луч, содержащий бактериальные клетки, в вакуум, где луч распался на капли. Теоретически, каждая капля содержала одну бактериальную клетку.
|
|
|
|
Затем мы воздействовали лазером на отдельные капли, в результате чего из воды и клеточных соединений образовались заряженные ионы. Мы измерили количество заряженных ионов, используя метод, называемый масс-спектрометрией. Эти измерения помогли нам предсказать, что должны обнаружить приборы для анализа пыли на космическом корабле, если они обнаружат бактериальную клетку, содержащуюся в зернах льда. Мы обнаружили, что эти приборы отлично справятся с идентификацией клеточного материала. Приборы, предназначенные для анализа отдельных зерен льда, должны быть способны идентифицировать бактериальные клетки, даже если в зернах льда из гейзера, подобного Энцеладу, содержится всего 0,01% компонентов одной клетки. Анализаторы могут обнаружить ряд потенциальных признаков в клеточном материале, включая аминокислоты и жирные кислоты. Обнаруженные аминокислоты представляют собой либо фрагменты клеточных белков, либо метаболиты, которые представляют собой небольшие молекулы, участвующие в химических реакциях внутри клетки. Жирные кислоты - это фрагменты липидов, из которых состоят клеточные мембраны.
|
|
|
|
В наших экспериментах мы использовали бактерию под названием Sphingopyxis alaskensis. Клетки этой культуры чрезвычайно малы — такого же размера, как клетки, которые могли бы поместиться в крупинках льда, выброшенных с Энцелада. В дополнение к своему небольшому размеру, эти клетки любят холодную среду обитания и нуждаются всего в нескольких питательных веществах для выживания и роста, подобно тому, как жизнь, вероятно, адаптировалась бы к условиям океана Энцелада. Специальный анализатор пыли на "Кассини" не обладал аналитическими возможностями для определения ячеистого материала в зернах льда. Однако ученые уже разрабатывают приборы с гораздо большими возможностями для потенциальных будущих миссий к Энцеладу. Результаты наших экспериментов будут использованы при планировании и разработке дизайна этих приборов. Энцелад является одной из главных целей для будущих миссий НАСА и Европейского космического агентства. В 2022 году НАСА объявило, что миссия к Энцеладу имеет второй по значимости приоритет при выборе следующих крупных миссий - миссия к Урану имела наивысший приоритет. Европейское космическое агентство недавно объявило, что Энцелад является главной целью его следующей масштабной миссии. Эта миссия, вероятно, будет включать в себя высокопроизводительный анализатор пыли для анализа крупинок льда.
|
|
|
|
Энцелад - не единственный спутник с океаном жидкой воды. На спутнике Юпитера Европе также есть океан, который покрывает всю поверхность Луны под ее ледяной корой. Крупинки льда на Европе поднимаются над поверхностью, и некоторые ученые полагают, что на Европе могут быть даже гейзеры, подобные Энцеладским, которые выбрасывают крупинки в космос. Наше исследование также поможет изучить крупинки льда на Европе. Миссия NASA Europa Clipper посетит Европу в ближайшие годы. Запуск аппарата запланирован на октябрь 2024 года, а прибытие к Юпитеру - на апрель 2030 года. Один из двух масс-спектрометров на космическом аппарате, SUrface Dust Analyzer, предназначен для анализа отдельных частиц льда. Наше исследование показывает, что этот прибор сможет обнаружить даже мельчайшие частицы бактериальных клеток, если они присутствуют всего в нескольких испускаемых частицах льда. Учитывая планы этих космических агентств на ближайшее будущее и результаты нашего исследования, перспективы предстоящих космических миссий с посещением Энцелада или Европы кажутся невероятно захватывающими. Теперь мы знаем, что с помощью современных и перспективных приборов ученые смогут выяснить, есть ли жизнь на любом из этих спутников.
|
|
|
|
Источник
|
