14.10.2019. - Какую жизнь мы найдем в океанах других миров

Какую жизнь мы найдем в океанах других миров

Ученые строят планы по исследованию спутников Юпитера и Сатурна, надеясь узнать, что происходит там, глубоко под ледяной поверхностью. Но с какими формами жизни мы можем столкнуться, если доберемся туда? Недавние научные открытия привели астробиологов к мысли, что спутники планет нашей Солнечной системы наиболее подходят для поисков внеземной жизни. В течение следующего десятилетия планируются несколько космических экспедиций к этим спутникам, чтобы попытаться найти там признаки жизни.

В отличие от самих планет Солнечной системы, на некоторых их спутниках есть жидкая вода. Например, на спутнике Юпитера Европе, как полагают, такой воды больше, чем во всех океанах Земли, вместе взятых. Эта вода — и жизнь, если она там существует, — защищена от космической радиации и попадания астероидов толстым, в несколько километров, слоем льда. Обнаружение фонтанов воды над поверхностью Энцелада (спутника Сатурна) и Европы может говорить о том, что подо льдом у них — более теплый океан, который согревается не Солнцем, а внутренним теплом радиоактивного распада в их недрах или приливным тепловыделением.

Уже существуют свидетельства того, что на нескольких спутниках есть водные океаны — на Европе, Энцеладе, Каллисто и Ганимеде. Согласно опубликованному в июне этого года исследованию, возраст океана на Энцеладе — примерно миллиард лет. По другим оценкам — много миллиардов лет. Вполне достаточно для того, чтобы там зародилась жизнь. Эти океаны, как полагают, — соленые, они содержат хлорид натрия, поваренную соль, как и океаны Земли, что дает основания рассчитывать на формы жизни, напоминающие земные.

Кроме того, вероятно взаимодействие жидкой воды с мантией океанского дна — а это ключевое условие, как считают ученые, приведшее к рождению жизни на Земле. Миссия НАСА «Кассини», например, обнаружила в водных фонтанах Энцелада молекулы, по которым можно предположить наличие на дне океана гидротермальных отверстий. Такие отверстия есть на дне океанов Земли, где магма взаимодействует с соленой водой, согревает ее и рождает субстрат, помогающий создать сложный химический состав, необходимый для возникновения жизни — по крайней мере, так, считают ученые, это случилось на Земле.

Солнечный свет не достигает больших глубин — точно так же, как и в океанах спутников Сатурна и Юпитера. Но это не означает, что там нет жизни. И действительно, на Земле места, где магма прорывается сквозь океанское дно, изобилуют различными формами жизни. Примерно 20 лет назад в документальном фильме Би-би-си «Естественная история инопланетянина» (Natural History of an Alien) прозвучало предположение, что вокруг гидротермальных отверстий на дне Европы могут сложиться целые экосистемы.

Коллектив ученых заявил, что бактерии лягут в основу пищевой цепочки — они будут использовать для питания хемосинтез (источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений. — Прим. переводчика), и формировать слои [органических] отложений на океанском дне. Другие живые организмы, например, похожие на рыб травоядные, будут питаться бактериями из этих отложений.

Они могут жить на определенных территориях, защищая свои «пастбища» от конкурентов. На них могут охотиться хищники, похожие на земных акул по скорости и способности обнаруживать добычу с помощью эхолокации. Впрочем, такая картина намного более сложна, чем-то, что ученые рассчитывают обнаружить на спутниках планет Солнечной системы. Даже на Земле на протяжении почти 90% ее истории жизнь существовала только в виде микробов. Даже на Земле на протяжении почти 90% ее истории жизнь существовала только в виде микробов, подчеркивает Эндрю Нолл, профессор геофизики и планетологии Гарвардского университета.

Так что если в космосе и есть жизнь, высока вероятность того, что это микроорганизмы, говорит Нолл, и в таких местах, как Европа или Энцелад, эта жизнь будет полагаться исключительно на хемосинтез, который в состоянии обеспечить условия только для малого количества биомассы. Но существование такой экосистемы возможно, настаивает Димитар Сасселов, профессор астрономии и директор Гарвардского центра «Инициатива «Происхождение жизни», поддерживающего междисциплинарные исследования возможности существования жизни во Вселенной.

«Размышлять об этом — большое удовольствие, — говорит Сасселов. — Чутье мне подсказывает, что там есть где разгуляться эволюции, и мы можем обнаружить нечто маленькое, но хищное, скорее всего — многоклеточный организм». Еще один спутник, который планируется посетить, представляет собой загадку совершенно другого рода. Спутник Сатурна Титан в Солнечной системе — единственный, кроме Земли, на поверхности которого есть стабильные бассейны жидкости.

Исследовательский зонд «Гюйгенс» с космического аппарата «Кассини» приземлился на Титане в 2005 году и прислал изображения пейзажей, похожих на земные — русла рек, моря… Если и есть там жизнь, то она полагается на метан, а не на воду, и поэтому может выглядеть на взгляд землян необычно. Но облака, дождь и моря на Титане состоят не из воды, а из жидких метана и этана, компонентов земного природного газа. Любая вода, которая там существует, замерзает, образуя горы и скалы: температура на поверхности Титана — минус 180 градусов по Цельсию.

Это означает, что хотя пейзажи и выглядят знакомо для землян, реальные условия абсолютно чужды, враждебны земной жизни. Если и есть там жизнь, то она полагается на метан, а не на воду, и поэтому может выглядеть на взгляд землян необычно — жизнь, какой мы ее не знаем. В полном смысле чужая. То, что жизнь на Титане существует, звучит правдоподобно, но она — совершенно другая, иной биохимии, говорит Сасселов, чья цель в перспективе — установить, существует ли такая биохимия и можно ли ее воспроизвести в лабораторных условиях.

Жизнь на Земле зависит от обеспечивающих целостность клетки клеточных мембран, основа которых — фосфолипиды. «Головка» фосфолипидов гидрофильна, а «хвосты» гидрофобны, что позволяет при нахождении в водной среде образовывать двойной слой фосфолипидных молекул. Понятно, что у жизни на основе метана будет другой способ формировать клетки. Коллектив ученых Корнеллского университета под руководством инженера-химика Полетт Клэнси в 2015 году продемонстрировал, что маленькие молекулы, состоящие из азота, углерода и водорода, могут создавать клетки, способные выжить в условиях Титана.

Затем исследователи НАСА подтвердили наличие в атмосфере Титана винилцианида, органического соединения, которое может создавать клеточные мембраны. Так что (по крайней мере в теории) такие клетки могли бы существовать в условиях Титана и создать в его метановых океанах жизнь, совершенно не похожую на земную. «В определенном смысле та жизнь, которую мы видим на Земле, — дело случая», — говорит Тереза Фишер, астробиолог из государственного университета Аризоны (США). Существует невероятное количество потенциальных вариантов жизни, которые мы можем встретить в других мирах, считает она.

«Если предположить, что эти существа разовьются во что-то такое же социальное, умное и умеющее общаться, как земные китообразные или слоны, такое же сообразительное, как земные шимпанзе или орангутаны, то я не вижу причин, почему бы им в конце концов не эволюционировать дальше и не продвинуться к обладанию технологиями и культурой», — добавляет Сара Блэффер Херди, почетный профессор антропологии Калифорнийского университета в Дэвисе.

Лорен Саллан, палеонтолог Пенсильванского университета, напротив, считает, что внеземная жизнь — это многообразные микроорганизмы. Что же касается многоклеточных инопланетян, говорит она, то тут всё не так просто. «Мы могли бы заключить, что они делают то же, что и мы, поскольку всё в жизни крутится вокруг потребления энергии или потребления чего-то, что снабжает нас энергией, — объясняет она. — Но вот способы, к которым для этого прибегают жители другой планеты, могут оказаться непредсказуемыми».

«Мы и в самом деле не знаем, каковы рамки того, что мы называем жизнью», — говорит Дэвид Шарбонно, профессор астрономии Гарвардского университета. Поэтому, по его словам, нам и надо отправлять больше космических зондов к спутникам планет Солнечной системы. Хорошая новость состоит в том, что уже существуют планы как раз на этот счет. НАСА объявило летом 2019-го, что миссия Dragonfly («Стрекоза») отправится к Титану в 2026 году, чтобы прибыть туда в 2034-м. Титан будет обследован с помощью летательного аппарата типа дрона на предмет признаков жизни. Мы и в самом деле не знаем, каковы рамки того, что мы называем жизнью.

Кроме того, НАСА исследует возможность отправки на Титан автономной субмарины, с помощью которой надеется исследовать море Кракена — крупнейшее углеводородное море, находящееся в северном полушарии. Шириной оно примерно в 1000 км, глубина достигает, по некоторым оценкам, 300 метров — по размерам оно похоже на Великие озера в Северной Америке. Это может стать первой возможностью исследовать море на другой планете. Миссия пока в стадии разработки концепции, у ученых есть еще пара десятилетий на то, чтобы понять, как вообще построить подобный подводный аппарат.

Что интригует еще больше в отношении Титана — так это то, что там под поверхностью льда может быть настоящий водный океан. Это означает, что, кроме экзотических, метановых форм жизни, есть шанс найти там и жизнь, похожую на океаническую земную. Еще один подобный многослойный мир — это Ганимед, спутник Юпитера. Некоторые ученые считают, что у этого небесного тела — несколько слоев океана, разделенных разными типами льда, сформированного на разной глубине и под разным давлением. Если это действительно так, то в каждом из этих слоев может быть разная жизнь, адаптировавшаяся к конкретным условиям своего слоя.

В 2022 году на Ганимед должна отправиться межпланетная станция JUICE Европейского космического агентства. Два других спутника Юпитера — Каллисто и Европа — тоже будут исследованы на наличие жизни. Тем временем автоматическая межпланетная станция НАСА Europa Clipper, как планируется, должна выйти на орбиту Юпитера и несколько раз облететь вокруг Европы, чтобы понять, есть ли там условия для возникновения жизни. Старт миссии запланирован на 2023 год.

В НАСА также обсуждают возможность отправки на Европу спускаемого аппарата — уже в 2025 году. Есть и планы частной компании, поддерживаемой НАСА, отправить миссию к Энцеладу. Если в этом году ей будет дан зеленый свет, миссия стартует в 2025-м. Но чтобы точно узнать, какого рода жизнь существует в этих инопланетных океанах, нам надо отправить туда подводный аппарат. Сделать это крайне трудно, поскольку придется бурить несколько километров льда — и это только для того, чтобы добраться до океана. НАСА финансирует ряд концептуальных исследований того, как это сделать.

Одна из таких концепций была представлена в 2018 году во время заседания Американского геофизического союза в Вашингтоне учеными из университета Иллинойса (Чикаго) и представителями НАСА. Предлагается отправить на поверхность Европы так называемого туннельного робота с ядерным реактором, который мог бы бурить лед, одновременно собирая образцы льда и воды и посылая информацию на поверхность по оптоволоконному кабелю.

Возможно, жизни там просто нет. Никакой. Во всяком случае, пока. Однако если формы жизни окажутся по-настоящему неземными, нам, видимо, будет трудно распознать их. Кроме того, возможно, жизни там просто нет. Никакой. Во всяком случае, пока. В отдаленном будущем, лет этак миллиардов через пять, когда у нашего Солнца закончится водородное топливо и оно начнет расширяться, превращаясь в красного гиганта (конечный этап эволюции звезды) перед тем, как погибнуть, оно растопит льды на спутниках, о которых мы сейчас рассказывали, и превратит их в гораздо более похожие на нынешнюю Землю небесные тела.

Там будет и вода на поверхности, и куда более умеренный климат, что, возможно, даст толчок развитию жизни. Или хотя бы откроет возможность людям бежать на эти планеты с Земли, которую погибающее Солнце превратит в выжженный шар. В этом отдаленном будущем, если мы хотим уцелеть как человечество, нам всем придется стать эмигрантами. Остается надеяться, что новые миры, уже пригодные для жизни, примут нас, поскольку наш собственный мир к тому времени станет слишком жарким для жизни в нем.

Источник