Земные микроорганизмы «выжили» в океане Энцелада
В океане Энцелада вполне могут выживать микроорганизмы, подобные земным археям. Лабораторный эксперимент показал, что они способны расти и питаться в среде, напоминающей условия на спутнике Сатурна.
Энцелад — небольшая ледяная луна Сатурна диаметром около 500 километров. Это одно из наиболее интересных мест Солнечной системы: из трещин коры в районе южного полюса в космос выбрасываются водяной пар и частицы льда. Эти выбросы зонд «Кассини» обнаружил в 2005 году. Последующие исследования выявили в них органические соединения, молекулярный водород и метан, а позже — фосфаты.
Такой набор веществ интересен с точки зрения возможной жизни: органика и фосфаты дают необходимый для нее строительный материал, а молекулярный водород может служить источником энергии для микроорганизмов. Дальнейший анализ данных «Кассини» показал, что под ледяной оболочкой спутника скрыт глобальный океан жидкой воды с каменистым дном. Правда, признаки самой жизни под толстой ледяной корой искать трудно, а метан может иметь как биологическое, так и не биологическое происхождение.
Недавно сразу две научные группы подробнее изучили условия на Энцеладе и его потенциальную обитаемость. Чтобы проверить, сможет ли земной микроорганизм выжить в предполагаемых условиях его океана, авторы первого исследования воспроизвели в лаборатории условия вблизи океанского дна.
В полученную среду поместили архею Methanothermococcus okinawensis. На Земле этот микроорганизм обитает возле глубоководных гидротермальных источников. Энергию она получает из молекулярного водорода, использует углекислый газ как источник углерода, а в процессе выделяет метан.
Вот только условия на Энцеладе заметно отличаются от привычной среды этой археи. Его океан, по оценкам, сильно щелочной: pH воды может достигать 11,6. При таком показателе углекислого газа в воде становится мало — большая часть растворенного неорганического углерода пребывает в форме карбонатов и бикарбонатов. Поэтому ученые не знали, сможет ли архея получать достаточно углерода для роста.
Выяснить это помог аналог океанической воды с добавлением минералов, что имитируют породы каменного ядра Энцелада. Смесь выдерживали при температуре 65 градусов Цельсия без кислорода. При взаимодействии воды с железосодержащими минералами образовался молекулярный водород — потенциальный источник энергии для архей. После добавления в рассол M. okinawensis микроорганизмы начали этот водород потреблять, производя метан.
Причем археи росли даже при pH 11, хотя прежде верхней границей для этого вида считался pH 8,5. Через 48 часов их концентрация достигла примерно 140 тысяч клеток на миллилитр. Анализ активности генов показал, что при нехватке углекислого газа археи эффективнее захватывали его из окружающей среды.
Чтобы уточнить, насколько точно выбросы Энцелада отражают состав его океана, авторы второго исследования изучили данные «Кассини» о 961 соленой ледяной частице. Считается, что они образуются из капель океанской воды, которые попадают в выбросы и замерзают.
Их состав сильно различался: одни частицы были богаты хлоридами, другие — карбонатами, фосфатами, гидроксидами натрия или соединениями калия. Лабораторные эксперименты выявили возможную причину такого разнообразия: при медленном замерзании капель океанической воды растворенные соли разделяются и концентрируются в разных участках льда.
Ученые предположили, что крупные капли океанской воды поднимаются по трещинам и постепенно замерзают. Соли при этом распределяются внутри льда неравномерно, а замерзшие капли дробятся о стенки на мелкие частицы разного состава, которые и вылетают в космос.
Значит, состав отдельной льдинки не обязательно точно отражает состав океана. Более того, при замерзании могут разделяться не только соли, но и органические вещества, представляющие особый интерес для будущих поисков жизни.
Сами исследования не доказывают существование жизни на Энцеладе. Они лишь показали, что известные земные микроорганизмы способны выживать в смоделированных условиях его океана, а потенциально интересные для поисков жизни вещества могут концентрироваться в отдельных частицах выбросов. Проверить выводы ученых смогут будущие миссии к луне Сатурна.
Результаты научных работ опубликованы в журнале Science Advances (здесь и здесь).
Telegram 
Дзен 
VK 
