Какой может быть жизнь в инопланетных океанах?

В настоящее время имеются данные о наличии водных океанов на нескольких спутниках, включая Европу, Энцелад, Каллисто и Ганимед. Согласно одному исследованию, опубликованному в июне этого года, возраст океана Энцелада (спутник Сатурна) составляет около одного миллиарда лет. Другие предположили, что ему могут быть миллиарды лет – достаточно времени для развития жизни.

Соленые океаны

Кроме того, есть вероятность, что вода на спутниках соленая. Миссия НАСА "Кассини", например, обнаружила молекулы в водных шлейфах Энцелада, которые намекают на существование гидротермальных источников на дне океана луны.

Подобные источники существуют в глубоких океанах Земли, где магма встречается с соленой водой и обеспечивает тепло, химические вещества и субстрат, полезный для сложной химии, которые некоторые ученые считают необходимыми для жизни. Глубоко под поверхностью океана Земли практически нет солнечного света, как это было бы в случае с океанами спутников Юпитера и Сатурна. Но это не значит, что там нет никакой жизни. На Земле такие источники изобилуют жизнью.

Около 20 лет назад в документальном фильме BBC, было высказано предположение, что целые экосистемы могут быть основаны на глубоководных термальных источниках на спутнике Европа. Группа ученых предположила, что бактерии образуют основу пищевой цепи, используя хемосинтез для извлечения энергии из вентиляционных отверстий, поднимающихся на много километров над океанским дном.

Даже на Земле в течение примерно 90 % истории нашей планеты единственная жизнь, которая существовала здесь, была микробной, как утверждает Эндрю Кнолль, профессор наук о земле и планетах в Гарвардском университете. "Таким образом, если есть жизнь в космосе, скорее всего, она будет микробной, - говорит Кнолль. - И в таких местах, как Европа или Энцелад, ей придется полностью полагаться на хемосинтез энергии, поэтому, вероятно, она может поддерживать только небольшую биомассу. Еще одна луна, которую мы планируем посетить, представляет собой совершенно другую головоломку".

Жизнь, основанная на метане

Когда зонд Гюйгенса из миссии Кассини приземлился на спутнике Сатурна, Титане, в 2005 году, он отправил назад фотографии похожего на Землю пейзажа: русла рек и морей.

Но вместо воды облака, дожди и моря Титана состоят из жидкого метана и этана, составляющих природный газ на Земле. Любая вода, которая существует там, затвердевает в скалы и горы, потому что ее температура поверхности составляет около -180 °C.

Это означает, что, хотя его ландшафт может показаться знакомым, фактические условия совершенно чужды. Если там есть жизнь, она будет зависеть от метана, а не от воды, и будет экзотической – жизнью, какой мы ее не знаем. Это настоящие инопланетяне.

Жизнь на Земле зависит от клеточных мембран, состоящих из фосфолипидов: молекулярных цепей с фосфорно-кислородными головками и хвостами углеродных цепей, которые связываются друг с другом, образуя гибкую мембрану в воде.

Жизнь на основе метана будет нуждаться в альтернативном способе формирования клеток.

Команда Корнельского университета во главе с инженером-химиком Полетт Клэнси доказала в 2015 году, что небольшие молекулы, состоящие из азота, углерода и водорода, могут строить клетки, пригодные для выживания в условиях Титана.

С тех пор исследователи НАСА подтвердили наличие винилцианида в атмосфере Титана - органического соединения, которое могло бы обеспечить такие клеточные мембраны. Таким образом, по крайней мере теоретически, клетки, которые могли бы сформировать различную жизнь в обширных океанах метана на Титане, могли бы физически существовать там.

"Мы действительно не знаем, каковы границы жизни"

”Мы действительно не знаем, каковы пределы жизни", - говорит Дэвид Шарбонно, профессор астрономии Гарвардского университета, который добавляет, что именно поэтому нужно отправить больше зондов для изучения спутников планет.

НАСА объявило этим летом, что его миссия Dragonfly запустится в 2026 году и прибудет на Титан в 2034 году. Там будет приземляться на беспилотный летательный аппарат, чтобы исследовать десятки перспективных мест и искать признаки жизни.

НАСА также изучает возможность отправки автономной подводной лодки для изучения самого большого северного моря Титана, Kraken Mare, которое составляет около 1000 км (621 миль) в ширину, с глубинами, оцениваемыми в 300 м (1000 футов), аналогичными по размеру Великим Озерам Северной Америки. Это была бы первая возможность исследовать море на другой планете, и это могло бы послужить основой для разработки будущих подводных лодок для исследования подземных вод Европы и других спутников.

Найти жизнь поможет подводный аппарат

Любопытно, что Титан также считается спутником, имеющим жидкий океан воды глубоко под своим ледяным внешним слоем, что означало бы, что в дополнение к его экзотической поверхностной жизни, основанной на жидком метане, под его поверхностью могли бы существовать микроорганизмы, похожие на земные.

Другим похожим спутником является Ганимед, луна Юпитера. Некоторые ученые считают, что эта луна имеет несколько различных слоев океана, разделенных различными типами льда, которые формируются на разных глубинах и давлениях. Если это так, то каждый слой теоретически может содержать различные формы жизни, адаптированные к местным условиям на этой глубине.

Визит миссии Европейского космического агентства на Ганимед планируется на 2022 год. Также планируется посетить два других спутника Юпитера - Каллисто и Европу – для изучения их обитаемости и поиска признаков жизни.

Тем временем, аппарат НАСА планируют вывести на орбиту Юпитера и запустить мимо Европы несколько раз, чтобы исследовать, есть ли там условия, подходящие для жизни. НАСА также обсуждает возможность отправки спускаемого аппарата на Европу уже в 2025 году.

Но чтобы действительно выяснить, какая жизнь может существовать в этих чужеродных океанах, нужно будет отправить подводный аппарат, что будет сложно, поскольку такому кораблю придется пробурить несколько километров льда, чтобы даже достичь океана. НАСА финансирует некоторые концептуальные исследования на этот счет.

Одна из концепций для ядерного "туннельного робота" для поиска жизни на Европе была представлена в 2018 году на встрече Американского геофизического союза в Вашингтоне учеными из Университета Иллинойса в Чикаго и НАСА. Их робот будет пробивать лед и воду, когда он будет спускаться, посылая информацию обратно на поверхность по волоконно-оптическому кабелю.

Через 5 миллиардов лет лед растает

Однако в далеком будущем, примерно через пять миллиардов лет, когда наше Солнце исчерпает водородное топливо и начнет расширяться в фазу красного гиганта, прежде чем в конечном итоге умрет, оно растопит лед на этих лунах и превратит их в более похожие на Землю места. Там должна быть жидкая вода на их поверхности и более умеренный климат, открывающий возможность развития жизни там.

В далеком будущем, если мы хотим выжить, нам всем придется стать мигрантами и надеяться, что эти новые обитаемые миры примут нас, поскольку наш собственный станет слишком «горячим» для жизни.