На Титане может быть жизнь, но лишь в небольших количествах, — новое исследование
Титан, крупнейший спутник Сатурна, представляет собой странный, чуждый мир. Его поверхность покрыта реками и озёрами жидкого метана, ледяными валунами и дюнами, напоминающими сажу «песок». Его топография давно привлекает внимание учёных и заставляет их задаваться вопросом: могут ли формы жизни скрываться под плотной туманной атмосферой спутника?
Международная группа исследователей под руководством Антоненна Аффолдера из кафедры экологии и эволюционной биологии Аризонского университета и Питера Хиггинса из кафедры наук о Земле и планетах Гарвардского университета попыталась разработать реалистичный сценарий того, как могла бы выглядеть жизнь на Титане, если бы она существовала, где она наиболее вероятна и в каком количестве может присутствовать.
«В нашем исследовании мы фокусируемся на том, что делает Титан уникальным по сравнению с другими ледяными спутниками: его богатом органическом составе», — говорит Аффолдер, научный сотрудник по постдокторантуре.
Используя биоэнергетическое моделирование, команда обнаружила, что подповерхностный океан Титана, глубина которого, по оценкам, составляет около 300 миль, может поддерживать формы жизни, потребляющие органический материал. В своём исследовании, опубликованном в журнале The Planetary Science Journal, они пришли к выводу, что, хотя на Титане потенциально может существовать простая микроскопическая жизнь, в целом он, скорее всего, может поддерживать лишь несколько фунтов биомассы.
Часто описываемый как «похожий на Землю снаружи и океанский мир внутри», Титан является целью будущих исследований в рамках миссии NASA «Dragonfly». Хотя было много предположений о возможных сценариях возникновения живых организмов на Титане, основанных на богатой органической химии спутника, предыдущие оценки страдали от того, что Аффолдер считает чрезмерно упрощённым подходом.
«Было такое ощущение, что из-за обилия органики на Титане нет недостатка в источниках пищи, которые могли бы поддерживать жизнь», — говорит Аффолдер. — «Мы указываем, что не все органические молекулы могут быть источниками пищи, океан действительно большой, и обмен между океаном и поверхностью, где находится вся эта органика, ограничен. Поэтому мы выступаем за более детальный подход».
В основе исследования лежит подход «вернёмся к основам», который пытается разработать правдоподобный сценарий возникновения жизни на Титане, предполагающий один из простейших и наиболее замечательных биологических метаболических процессов — ферментацию. Знакомый землянам по использованию в выпечке хлеба на закваске, пивоварении и, что менее желательно, по роли в порче забытых остатков еды, процесс ферментации требует наличия только органических молекул, но не «окислителя», такого как кислород, который необходим для других метаболических процессов, например, для дыхания.
«Ферментация, вероятно, возникла на раннем этапе развития жизни на Земле и не требует от нас открытия каких-либо дверей в неизвестные или гипотетические механизмы, которые могли или не могли произойти на Титане», — говорит Аффолдер, добавляя, что жизнь на Земле, возможно, впервые возникла благодаря питанию органическими молекулами, оставшимися после формирования Земли.
«Мы задались вопросом: могут ли существовать подобные микробы на Титане? Если да, то какой потенциал имеет подповерхностный океан Титана для биосферы, питающейся за счёт, казалось бы, обширного запаса абиотических органических молекул, синтезированных в атмосфере Титана, накапливающихся на его поверхности и присутствующих в ядре?»
Исследователи сосредоточили внимание на одной органической молекуле — глицине, простейшей из всех известных аминокислот.
«Мы знаем, что глицин был относительно распространён в любом виде первозданной материи в Солнечной системе, — говорит Аффолдер. — Когда вы смотрите на астероиды, кометы, облака частиц и газа, из которых образуются звёзды и планеты, подобные нашей Солнечной системе, мы обнаруживаем глицин или его предшественники практически во всех этих местах».
Однако компьютерное моделирование показало, что лишь небольшая часть органического материала Титана может быть пригодна для потребления микроорганизмами. Микробы, потребляющие глицин в океане Титана, будут зависеть от постоянного поступления аминокислоты с поверхности через толстую ледяную оболочку. Предыдущая работа той же группы показала, что падающие на лёд метеориты могут оставлять после себя «талые бассейны» с жидкой водой, которая затем просачивается сквозь лёд и доставляет поверхностные материалы в океан.
«Наше новое исследование показывает, что такого снабжения может быть достаточно лишь для поддержания очень небольшой популяции микробов общим весом не более нескольких килограммов — это эквивалентно массе небольшой собаки, — говорит Аффолдер. — Такая крошечная биосфера будет насчитывать в среднем менее одной клетки на литр воды во всём огромном океане Титана».
Для будущей миссии на Титан шансы найти жизнь — если она действительно там есть — могут быть невелики, если потенциальная пригодность Титана для жизни не будет обнаружена где-либо ещё, помимо его поверхностного органического состава, предполагают исследователи.
«Мы приходим к выводу, что уникально богатый органический запас Титана не может играть той роли в обитаемости спутника, о которой можно было бы подумать интуитивно», — говорит Аффолдер.
Исследование финансировалось Международным институтом космических наук в Берне, Швейцария.
Источник: Аризонский университет.