Если вне Земли в Солнечной системе существует жизнь, то наиболее вероятным местом ее обитания являются подледные океаны Европы или Энцелада. В этих условиях гипотетическим организмам доступно достаточно комфортное окружение: необходимые химические элементы и защита от радиации, обеспечиваемая толстым слоем льда. Этот же лед создает трудности в поиске, однако, как утверждается в новой публикации, химические компоненты, составляющие основу клеток — аминокислоты — могут сохраняться на его поверхности на протяжении миллионов лет.
Идеи о существовании жизни за пределами Земли (возможно, даже целых цивилизаций) всегда вызывали огромный интерес у людей. Несмотря на то, что все предпринятые до сих пор попытки оказались безрезультатными, это не прекращает работу ученых. При этом сохраняется вероятность обнаружения живых существ за пределами нашей планеты, но в пределах Солнечной системы.
Среди наиболее вероятных мест, где может существовать жизнь, выделяются ледяные луны, обращающиеся вокруг газовых гигантов, например, Европа, спутник Юпитера, и вращающийся вокруг Сатурна Энцелад. У этих спутников практически отсутствует атмосфера, и они существуют в крайне неблагоприятных условиях, однако под их поверхностью располагаются обширные океаны жидкой воды. Несмотря на удаленность от Солнца и, следовательно, низкие температуры, внутренние слои Европы и Энцелада поддерживаются в теплом состоянии благодаря приливным силам, вызванным гравитационным воздействием Юпитера и Сатурна.
На обоих ледяных лунах наблюдается криовулканизм, который представляет собой извержения вулканов в условиях низких температур. Кроме того, спутники, возможно, содержат углерод, доставленный кометами, и другие вещества, необходимые для зарождения жизни элементы. На Энцеладе также удалось обнаружить фосфор. По этой причине оба космических океана по-прежнему вызывают интерес у астробиологов, занимающихся поиском признаков жизни за пределами Земли. Их внимание сосредоточено на биомаркерах, также известных как биосигнатуры, — это химические соединения или другие индикаторы, свидетельствующие о наличии живых организмов.
Если на Европе или Энцеладе существует жизнь, то преодоление многокилометрового ледяного покрова станет серьезной задачей. Однако можно предположить, что биомаркеры могут присутствовать и в толще льда, находящемся в связи с океаном, или в выбросах, образующихся в результате криовулканизма. К примеру, мощный «фонтан» у южного полюса Энцелада позволяет ледяные 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 отсутствует в клетках земных организмов). Чистые препараты смешали со льдом, которого в изобилии на Европе и Энцеладе, другие поместили в среду, состоящую из кварцевого стекла. Кроме того, использовали остатки погибших бактерий, в частности, кишечной палочки Escherichia coli и сильно отличающейся от нее Acetobacterium woodii. Образцы помещали в герметичные стеклянные пробирки, исключавшие доступ воздуха, после чего погружали в специальный сосуд с жидким азотом. Температура данного вещества составляет приблизительно -196 градусов Цельсия, что сопоставимо с температурой на поверхности ледяных спутников.
Затем замороженные пробирки подвергали облучению. Образцы поглотили значительные дозы радиации, достигавшие одного, двух, трех или четырех мегагреев (миллионов грей). К сведениям: для летального исхода человеку достаточно 10-15 грей. В результате такого воздействия стекло некоторых пробирок треснуло, а некоторые даже взорвались.
Анализ сохранившихся образцов выявил, что после воздействия дозы в один мегагрей чистые аминокислоты не подверглись разрушению. Содержание глицина не уменьшилось даже после воздействия четырех мегагрей, однако концентрация изовалина снизилась приблизительно на 40 процентов. При этом препараты чистых аминокислот в кварцевом стекле разрушались гораздо быстрее, чем окруженные водяным льдом.
В образцах, полученных из погибших кишечных палочек, концентрация аминокислот постепенно уменьшалась при увеличении дозы радиации. Другое наблюдалось в препаратах A. woodii — зависимость их концентрации от дозы представлена ступенчатой кривой. После быстрого разрушения при дозе в один мегагрей, дальнейшего распада не наблюдалось даже при максимальном уровне радиации. Во время облучения дозой в три мегагрей сохранилось 85 процентов молекул аминокислот, за исключением более чувствительных аргинина и гистидина.
Согласно результатам исследования, авторы полагают, что аминокислоты и другие биомаркеры способны сохраняться в ледяном слое, расположенном на поверхности Европы на глубине примерно 20 сантиметров. Это относится к областям, которые подвергаются незначительному воздействию метеоритов на полушарии спутника, постоянно обращенном к Юпитеру. На Энцеладе аминокислоты могут храниться прямо на поверхности и в любой части луны.