Недавнее исследование, опубликованное в журнале Предполагается, что концентрация метана, измеренная «Кассини» в шлейфах Энцелада, могла возникнуть из-за биологических процессов. Вместе с тем, производство метана может быть результатом небиологических геохимических процессов, неизвестных на Земле.
Откуда берется метан на Энцеладе?
Энцелад, спутник Сатурна, — маленький ледяной шар диаметром 500 километров. Несмотря на размеры, это популярный объект для исследований в экзобиологии. Американский зонд «Кассини» показал, что из недр Энцелада исходят струи пара, что указывает на наличие глобального океана между его ядром и ледяной оболочкой.
В процессе полёта над шлейфами Сатурна и забора проб «Кассини» также обнаружил молекулы, связанные с земными гидротермальными источниками: дигидроген, метан и углекислый газ. Количество метана оказалось особенно неожиданным.
Гидротермальная активность на Земле появляется, когда холодная морская вода проникает под дно океана и движется рядом с источником тепла, таким как магматическая камера. Затем нагретая вода циркулирует через гидротермальные источники.
Гидротермальная активность способна генерировать метан благодаря микроорганизмам — археям, осуществляющим метаболизм водорода и углекислого газа (метаногенез).
Реджис Ферриер и его группа из Университета Аризоны изучили, могут ли микроорганизмы, подобные земным, которые усваивают водород и выделяют метан (биологический метаногенез), объяснить изобилие метана, зарегистрированное «Кассини».
Проверка гипотезы в реальных условиях сейчас недоступна. Исследователи этой работы используют математические модели для расчёта вероятности разных процессов, таких как биологический метаногенез, которые могли бы объяснить измерения «Кассини».
Исследователи оценили, какое гидротермальное производство водорода лучше всего совпадает с данными «Кассини». Затем изучили возможность этого производства обеспечить достаточное количество питательных веществ для поддержания популяции метаногенных микроорганизмов земного типа и может ли определённый набор химических условий (концентрация дигидрогена, температура и так далее) создать подходящую среду для их роста.
Исследователи также выяснили, как данное микробиологическое сообщество может влиять на окружающую среду, например, на скорость выбросов метана в атмосферу.
Возможный признак жизни
По данным этих моделей, даже самый высокий уровень абиотического производства метана без биологической помощи, основанный на известной гидротермальной химии, не позволяет объяснить концентрацию метана, измеримую в шлейфах Кассини. Добавление в уравнение биологического метаногенеза дает количество метана, измеренное зондом.
«Мы не утверждаем, что жизнь существует в океане Энцелада. «, — сразу предупреждает Режис Феррьер, — «Цель нашего исследования состояла в определении вероятности того, что гидротермальные источники Энцелада могут поддерживать жизнь микроорганизмов, подобных земным.
На основе данных «Кассини» наши модели показывают, что такая биологическая среда может быть реальностью. «.
Зондируемые концентрации метана тоже могут объясняться геохимическими процессами, отсутствующими на Земле.
Метан может образовываться из химического разложения первичного органического вещества в ядре Энцелада. Часть этого вещества может превращаться в водород, метан и углекислый газ под действием гидротермальных процессов. Если бы известно, что Энцелад формировался в основном из вещества, богатого органикой, поступающего от комет, эта гипотеза получила бы поддержку.