Може би ще успеем да открием живот на Енцелад, без дори да кацаме

Луната на Сатурн Енцелад е едно от местата в Слънчевата система, където може да се развие извънземен живот. Тя е заобиколена от огромен солен океан, чието нагряване отвътре теоретично поддържа температури, подходящи за извънземна морска екосистема. Но този океан е под дебела ледена обвивка, чиято дебелина в най-тънката точка се оценява на 5 километра, а океанът под нея е дълбок 10 километра. Да се пробие това е много трудно тук, на Земята, а какво да се каже за луна, отдалечена на половин Слънчева система.

Екип от изследователи обаче стига до заключението, че в крайна сметка може да не се наложи да се полагат усилия за пробиване на обвивката на Енцелад. Новото проучване показва, че би трябвало да може да се открие живот на ледената луна в изригващите от повърхността й гейзери солена вода - дори и там да няма толкова много живот.

Според новото проучване, ръководено от изследователи от Университета на Аризона, загадката дали микробен извънземен живот може да обитава Енцелад, една от 83-те луни на Сатурн, може да бъде разгадана от орбитална космическа сонда. В статия, публикувана в списание The Planetary Science Journal, изследователите описват как една хипотетична космическа мисия би могла да даде категорични отговори.

^{Снимка на Касини-Хюйгенс на гейзери, изригващи от ледената обвивка на Енцелад. Кредит:NASA/JPL/Space Science Institute}

Когато през 1980 г. космическият апарат "Вояджър 1" на НАСА първоначално изследва Енцелад, той изглежда като малка, не особено вълнуваща "снежна топка" в небето. По-късно, между 2005 и 2017 г., сондата "Касини" на НАСА обикаля Сатурновата система и изучава сложните пръстени и луни на Сатурн в безпрецедентни подробности. Учените бяха изненадани, когато "Касини" открива, че дебелият слой лед на Енцелад крие огромен, топъл солен океан, изпускащ метан - газ, който обикновено се изпуска от микробния живот на Земята.

Метанът, заедно с други органични молекули, които изграждат основите на живота, бяха открити, когато Касини прелетя през гигантските водни гейзери, изригващи от повърхността на Енцелад. Докато малката луна обикаля около газовия гигант с пръстени, тя е притискана и привличана от огромното гравитационно поле на Сатурн, което нагрява вътрешността ѝ поради триенето. В резултат на това от пукнатините и цепнатините на ледената повърхност на Енцелад в космоса се изхвърлят впечатляващи водни струи.

Миналата година екип от учени от Университета на Аризона и Парижкия университет за наука и изкуство изчислява, че ако на Енцелад е могъл да се появи живот, има голяма вероятност присъствието му да обясни защо луната бълва метан.

"За да разберем дали това е така, трябва да се върнем на Енцелад и да потърсим", коментира Реджис Фериер (Régis Ferrière), водещ автор на новата статия и доцент в катедрата по екология и еволюционна биология на Университета в Аризона.

В последната си статия Фериер и неговите сътрудници съобщават, че макар хипотетичната обща маса на живите микроби в океана на Енцелад да е малка, посещението на орбитален космически апарат е всичко, което ще е необходимо, за да се разбере със сигурност дали подобни на Земята микроби обитават океана на Енцелад под неговата обвивка.

"Ясно е, че изпращането на робот, който да пълзи през ледените пукнатини и да се гмурка дълбоко до морското дъно, няма да е лесно", посочва Фериер и обяснява, че са разработени по-реалистични мисии, които ще използват модернизирани инструменти, за да вземат проби от шлейфовете, както направи "Касини", или дори да кацнат на повърхността на луната.

_{Тази графика показва как според учените водата взаимодейства със скалите на дъното на океана на Енцелад, за да се създадат системи от хидротермални отвори. Същите подобни на комини отвори се намират по границите на тектоничните плочи в океаните на Земята, на около 2 км под повърхността. Кредит: NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute}

"Чрез симулиране на данните, които по-подготвен и усъвършенстван орбитален космически апарат би събрал само от емисиите, нашият екип показа, че този подход би бил достатъчен, за да се определи с увереност дали в океана на Енцелад има живот, без да се налага да се изследват дълбините на луната", заявява Фериер. "Това е вълнуваща перспектива."

Разположен на около 1 300 милиона км от Земята, Енцелад извършва една обиколка около Сатурн на всеки 33 часа. Въпреки че тази луна не е голяма, тя визуално се откроява заради повърхността си - подобно на замръзнало езеро, което блести на слънцето, Енцелад отразява светлината както никой друг обект в Слънчевата система. Покрай южния ѝ полюс поне 100 гигантски водни изригвания през пукнатини в ледения пейзаж подобно на лава от активен вулкан.

Учените смятат, че водните пари и ледените частици, изхвърлени от тези подобни на гейзери структури, допринасят за един от емблематичните пръстени на Сатурн. Тази изхвърлена смес, която издига газове и други частици от дълбоките слоеве на океана на Енцелад, е взета за проба от космическия кораб "Касини".

Излишъкът от метан, който Касини констатира в струите, предизвиква асоциации с необикновените екосистеми, открити в тъмните дълбини на земните океани около хидротермалните извори. Тук, на ръба на две съседни тектонични плочи, горещата магма под морското дъно нагрява океанската вода в порестата скала, създавайки "бели пушачи" - отвори, изхвърлящи изгарящо гореща, наситена с минерали морска вода. Без достъп до слънчева светлина организмите зависят от енергията, съхранена в химичните съединения, отделяни от белите пушачи, за да се изхранват.

"На нашата планета хидротермалните извори гъмжат от живот, голям и малък, въпреки тъмнината и безумното налягане", разказва Фериер. "Най-простите живи същества там са микроби, наречени метаногени, които се захранват с енергия дори при липса на слънчева светлина."

Метаногените преобразуват водород и въглероден диоксид, за да получат енергия, като отделят метан като страничен продукт. Изследователската група на Фериер моделира своите изчисления въз основа на хипотезата, че на Енцелад има метаногени, които обитават океански хидротермални извори, подобни на тези, които се намират на Земята. По този начин изследователите изчисляват каква би била общата маса на метаногените на Енцелад, както и вероятността техните клетки и други органични молекули да бъдат изхвърлени през гейзерите.

"Бяхме изненадани да открием, че хипотетичното изобилие от клетки би се равнявало само на биомасата на един-единствен кит в глобалния океан на Енцелад", заявява първият автор на статията, Антонин Афхолдър (Antonin Affholder), постдокторант в Университета в Аризона, който е бил в Paris Sciences & Lettres, когато е правил това изследване. "Биосферата на Енцелад може да е много рядка. И все пак нашите модели показват, че би била достатъчно продуктивна, за да захранва гейзерите с достатъчно органични молекули или клетки, които да бъдат уловени от инструментите на борда на бъдещ космически апарат."

Напоследък Енцелад привлича вниманието като място, което един ден ще бъде посетено отново и изследвано по-обстойно. Едно от предложенията, "Enceladus Orbilander", разработено от Лабораторията по приложна физика "Джонс Хопкинс", предвижда мисия, която да събере обширни данни за Енцелад, като кацне на това небесно тяло и го обиколи от 2050 г. нататък.

"Изследванията ни показват, че ако в океана на Енцелад има биосфера, признаци за нейното съществуване могат да бъдат засечени в материала от гейзерите, без да е необходимо да се каца или да се правят сондажи", посочва Афхолдър, "но такава мисия ще изисква орбиталният апарат да прелети многократно през гейзер, за да събере повече океански материал."

Документът включва препоръки за минималното количество материал, което трябва да се събере от гейзерите, за да се търси уверено както микробни клетки, така и определени органични молекули. Наблюдаваните клетки биха показали преки доказателства за живот.

"Възможността да бъдат открити реални клетки може да е малка", смята Афхолдър, "защото те ще трябва да оцелеят в процеса на изхвърляне на газове, който ги пренася чрез гейзерите от дълбокия океан до вакуума на космоса - доста голямо пътуване за една малка клетка."

Вместо това авторите предполагат, че откритите органични молекули, като например определени аминокиселини, ще послужат като косвено доказателство за или против среда, изобилстваща с живот.

"Като се има предвид, че според изчисленията евентуалното наличие на живот на Енцелад би било изключително оскъдно, все още има голяма вероятност никога да не открием достатъчно органични молекули в гейзерите, за да заключим недвусмислено, че той е там", коментира Фериер. "Така че, вместо да се съсредоточим върху въпроса колко е достатъчно, за да докажем, че там има живот, ние се запитахме: "Какво е максималното количество органични вещества, които биха могли да присъстват при липса на живот?".

Ако всички измервания се върнат над определен праг, това може да е сигнал, че животът е сериозно възможен, според авторите.

"Окончателното доказателство за живи клетки, попаднали на чужд свят, може да остане недостижимо за поколенията", смята Афхолдър. "Дотогава фактът, че не можем да изключим съществуването на живот на Енцелад, вероятно е най-доброто, което можем да направим."

Справка:  Antonin Affholder et al 2022 Planet. Sci. J. 3 270
DOI 10.3847/PSJ/aca275

Източник: 

We May Be Able to Find Life on Enceladus Without Even Landing, sciencealert

What it would take to discover life on Saturn's icy moon Enceladus, Kylianne Chadwick, The University of Arizona