В октябре 2024 года NASA намерено направить к Европе, спутнику Юпитера, космический аппарат с целью выяснить, существуют ли на этом небесном теле условия, благоприятные для жизни. Однако, согласно новому исследованию, научный инструмент, который будет установлен на зонде, сможет выявить известные нам формы жизни, если таковые присутствуют. Этот прибор способен обнаруживать бактериальные клетки или их остатки в частицах льда, выбрасываемых в космос в результате столкновений с микрометеоритами. Таким образом, этот научный инструмент представляет собой перспективный способ поиска внеземной жизни на ледяных спутниках.
Европа является четвертым по величине спутником Юпитера. По мнению ученых, поверхность этой луны лишена признаков жизни: атмосферное давление на ней составляет лишь одну триллионную часть земного, а средняя температура опускается до минус 160 градусов Цельсия.
Однако за десятки лет наблюдений астрономы установили, ученые полагают, что поверхность этой луны состоит из ледяного покрова, толщина которого составляет как минимум 20 километров. Под ним предположительно находится соленый океан в жидком состоянии. По оценкам исследователей, его глубина достигает 100 километров, а объем воды превышает суммарный объем всех океанов Земли в два раза. Однако остается неясным, содержатся ли в этом океане химические соединения, которые могли бы способствовать возникновению жизни.
Для определения того, располагает ли Европа подходящими условиями для существования, NASA собирается запустить к ней космическую станцию Europa Clipper, которая будет изучать спутник с удалённого расстояния. Аппарат направят на вытянутую, изогнутую орбиту вокруг Юпитера, что позволит зонду регулярно приближаться к юпитерианской луне и совершить от 44 до 49 сближений. Запуск Europa Clipper намечен на октябрь 2024 года, а прибытие к Европе — на апрель 2030-го. Планируется, что зонд будет исследовать спутник 109 дней.
Инженеры уже разместили на автоматической станции все запланированные научные приборы, их девять. Они будут выполнять картографирование поверхности Европы, исследовать ледяной покров, подповерхностный океан, водяной пар (гейзеры), прорывающийся сквозь лед, а также разреженную атмосферу, состоящую преимущественно из пыли и продуктов радиолиза частичек льда, которые выбиваются в космос при ударах микрометеоритов.
Инструменты создавались исключительно для того, чтобы помочь исследователям определить, какие условия действуют на Европе, и могут ли они быть благоприятными для существования жизни. Иными словами, их главная задача – сбор научных данных» Europa Clipper изначально не предполагала сам поиск внеземных живых организмов.
Но команду инженеров из США и Германии возглавил Фрэнк Постберг ( Frank Postberg) из Свободного университета Берлина сделали неожиданное открытие. Исследователи выяснили, что один из приборов, разрабатывавшегося ими для зонда, представляет собой анализатор поверхностной пыли Surface Dust Analyzer (SUDA), — способен обнаруживать бактериальные клетки и их компоненты (ДНК, РНК, цитоплазматическая мембрана), которые могут свидетельствовать о наличии жизни. Устройство может искать такие признаки даже в отдельных ледяных частицах, выброшенных с поверхности. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
Прибор SUDA — масс-спектрометр предназначен для анализа состава мельчайших твердых частиц, выбрасываемых из недр Европы, как если бы они были выброшены микрометеоритами, или гейзерами. Чтобы лучше понять его функциональность, Постберг и его соавторы провели тестирование прибора в вакуумной камере.
В ходе эксперимента ученые направляли в вакууме узкий поток жидкой воды, обладающий значительной кинетической энергией, который сталкивался с SUDA и распадалась на капли. Предварительно в воду ученые поместили образцы бактерии Sphingopyxis alaskensis, эти бактерии встречаются в водах Аляски. Благодаря способности выживать в условиях низкой температуры и дефицита питательных веществ, они рассматриваются как наиболее вероятные кандидаты на роль «внеземной жизни», которая потенциально может существовать на ледяных спутниках Сатурна или Юпитера.
После этого Постберг использовал лазерный луч, чтобы разделить капли на ещё более мелкие частицы, имитируя таким образом кристаллы льда, которые затем достигали детектора SUDA. Учёные установили, что при помощи устройства возможно выявлять в этих крупицах фрагменты клеточной структуры, в том числе жирные кислоты, составляющие клеточные мембраны, и аминокислоты.
«Нами было продемонстрировано, что SUDA способен выявлять клеточный материал даже в одной из сотен тысяч ледяных частиц, сталкивающихся с вашим прибором в космосе. Скорость этих частиц составляет от четырех до шести километров в секунду. Это позволит нам различать клеточный материал от других органических молекул и солей», — объяснил Постберг.
В скором времени исследователи планируют повторить эксперимент, используя другие типы клеточных культур.