Если в Солнечной системе за пределами Земли есть жизнь, то, скорее всего, именно в подледных океанах Европы или Энцелада. Там гипотетические организмы имеют довольно комфортные условия: необходимые химические элементы и защиту от радиации в виде толстого слоя льда. Тот же лед затрудняет для нас их поиск, однако, согласно новой статье, химические компоненты клеток — аминокислоты — вполне могут храниться на его поверхности миллионами лет.
Изображение Европы, составленное из нескольких фото / © NASA, Kevin M. Gill
Поиск внеземной жизни (возможно, даже цивилизаций) веками привлекал людей. К сожалению, все попытки до сих пор были безуспешны, что отнюдь не останавливает ученых. Тем более что сохраняется шанс найти живые организмы вне Земли, но в пределах Солнечной системы.
Главные кандидаты на обитаемость — это, безусловно, ледяные луны газовых гигантов, такие как Европа (спутник Юпитера) и вращающийся вокруг Сатурна Энцелад. Они не имеют значимой атмосферы и находятся в очень суровых условиях, но под их поверхностью скрываются огромные океаны жидкой воды. Несмотря на холод вдали от Солнца, недра Европы и Энцелада согреты за счет приливных сил, возникающих из-за притяжения огромных Юпитера и Сатурна, соответственно.
На обеих ледяных лунах происходит криовулканизм — извержения вулканов в условиях низких температур. Также спутники могут содержать принесенный кометами углерод и другие нужные для зарождения жизни элементы. На Энцеладе также удалось обнаружить фосфор. Поэтому оба космических океана продолжают привлекать внимание астробиологов, ищущих признаки внеземной жизни. Их интересуют биомаркеры, или биосигнатуры, — такие химические вещества или иные признаки, которые говорят о присутствии живых организмов.
Если на Европе или Энцеладе действительно завелась жизнь, то пробиться к ней через многокилометровый лед будет непросто. Впрочем, можно ожидать наличия биомаркеров и в толще льда, который связан с океаном, или в выбросах криовулканов. Например, грандиозного «фонтана» у южного полюса Энцелада, благодаря которому лед и различные примеси попадают в космос. Однако оба подхода вызывают затруднения. Первый — при бурении льда, второй — при точном захвате образца космическим аппаратом.
Авторы новой статьи в журнале Astrobiology решили экспериментальным путем выяснить, насколько велики шансы биомаркеров уцелеть на самой поверхности спутников. Они воссоздали условия на Европе и Энцеладе в лаборатории, используя жидкий азот и гамма-излучение.
Авторы предположили, что гамма-лучи разрушают органику примерно так же, как и корпускулярная радиация, хотя в космосе преобладает именно она. Так, поверхность Европы бомбардируют прежде всего электроны с высокой энергией, а также протоны из радиационных поясов Юпитера. В то же время гигант лучше защищает свой спутник от радиации галактических источников. Тем временем для Энцелада важнее радиация, которые поступает извне Солнечной системы, — прежде всего протоны и альфа-частицы, то есть ядра гелия.
Объектом исследования стали отдельные аминокислоты — глицин и изовалин (который земные клетки не используют). Одни чистые препараты смешали со льдом (в котором на Европе и Энцеладе нет недостатка), другие поместили в среду кварцевого стекла. Также использовали остатки мертвых бактерий — кишечной палочки Escherichia coli и сильно отличающейся от нее Acetobacterium woodii. Все образцы запаивали в стеклянные пробирки без доступа воздуха и погружали в особый сосуд с жидким азотом. Он имеет температуру около -196 градусов Цельсия, примерно как на поверхности ледяных спутников.
Далее замороженные пробирки облучали. Поглощенные образцами дозы радиации были очень велики — один, два, три или четыре мегагрей (миллионов грей). Для сравнения: 10-15 грей более чем достаточно, чтобы убить человека. От такого обращения стекло некоторых пробирок треснуло или даже взорвалось.
Изучение уцелевших пробирок показало, что после дозы в один мегагрей чистые аминокислоты не разрушались. Глицина не стало меньше даже после четырех мегагрей, а вот изовалина убавилось примерно на 40 процентов. При этом препараты чистых аминокислот в кварцевом стекле разрушались гораздо быстрее, чем окруженные водяным льдом.
В препаратах мертвых кишечных палочек содержание аминокислот плавно падало с ростом дозы радиации. Иначе повели себя препараты A. woodii — зависимость их концентрации от дозы описывает ступенчатая кривая. После быстрого разрушения на дозе один мегагрей они далее не распадались даже при максимальном уровне радиации. При этом 85 процентов молекул аминокислот уцелели после облучения дозой три мегагрей, за исключением более чувствительных аргинина и гистидина.
Авторы пришли к выводу, что такие биомаркеры как аминокислоты могут на протяжении миллионов лет сохраняться во льду у поверхности Европы (на глубине около 20 сантиметров). При этом речь о слабо бомбардируемых метеоритами участках того полушария спутника, которое всегда обращено к Юпитеру. На Энцеладе аминокислоты могут храниться прямо на поверхности и в любой части луны.
