Органические молекулы на Энцеладе и Европе могут выдержать радиацию
Ученые уже давно подозревают, что под ледяной поверхностью спутника Юпитера Европы и спутника Сатурна Энцелада есть океаны, в которых может скрываться жизнь. Недавний эксперимент NASA показал, что признаки жизни в виде органических молекул могут сохраняться под поверхностью льда даже несмотря на сильную радиацию. Причем будущим посадочным аппаратам, которые отправятся на эти небесные тела, не придется копать глубоко, чтобы найти аминокислоты.
Жизнь на холодных поверхностях двух спутников, вероятнее всего, невозможна из-за излучения высокоскоростных частиц, захваченных магнитными полями их планет-хозяев, а также из-за таких явлений, как взрывы звезд. Однако в своих недрах они могут скрывать океаны, которые нагреваются приливными силами под действием гравитационного притяжения Сатурна и Юпитера, а также соседних спутников. Именно в этих водоемах, по мнению ученых, могла бы существовать жизнь, но только при условии, что в них содержатся необходимые органические элементы.
Группа американских ученых преимущественно из Центра космических полетов NASA им. Годдарда, провела эксперимент, выбрав аминокислоты в качестве образцов биологических молекул Энцелада и Европы. Такое решение не случайно, поскольку аминокислоты, которые образуют белки, могут происходить как от живых существ, так и в результате небиологических химических процессов. Обнаружение определенных видов аминокислот на двух спутниках подтверждало бы существование на них жизни, поскольку они используются земной жизнью в качестве компонента для создания белков.
Белки необходимы для жизни, поскольку они используются для выработки ферментов, ускоряющих или регулирующих химические реакции. По мнению исследователей, аминокислоты и другие соединения из подземных океанов могут быть выброшены на поверхность в результате активности гейзеров или медленного движения ледяной корки. Чтобы оценить выживаемость органических соединений на холодных спутниках, ученые в герметичных флаконах без доступа воздуха смешали образцы аминокислот со льдом, охлажденным до температуры примерно -196 градусов Цельсия. Затем колба подверглась воздействию гамма-лучей в различных дозах.
Поскольку в океанах может существовать, скорее всего, микроскопическая жизнь, специалисты также проверили, насколько аминокислоты могут выжить в «мертвых» бактериях во льду. Наконец, они протестировали образцы органических молекул во льду, смешанном с силикатной пылью, чтобы рассмотреть возможность смешивания материала из метеоритов или из недр с поверхностным льдом.
Проведенные эксперименты позволили получить определить, с какой скоростью происходит расщепление аминокислот, называемых константами радиолиза. Добавив к полученным данным сведения о возрасте поверхности льда и радиационной обстановке на Европе и Энцеладе, они рассчитали «безопасную» глубину для бурения, чтобы получить образцы, а также определили места, где аминокислоты могли бы пережить радиолиз – разрушение под действием излучения.
Подсчеты показали, что оптимальной глубиной для сбора проб аминокислот на Европе будет около 20 см. Бурить поверхность можно будет в высоких широтах полушария, противоположного направлению движения спутника вокруг Юпитера – в районе, где поверхность не сильно пострадала от ударов метеоритов. На Энцеладе же бурить не нужно будет вообще, поскольку местные молекулы способны выдерживать радиолиз в любой точке спутника.
Ученые также выяснили, что аминокислоты разлагаются быстрее при смешивании с пылью, но медленнее при выделении из микроорганизмов. Это подтверждает необходимость отправки посадочных аппаратов на Европу и Энцелад для проведения измерений, считают они. «Наши результаты показывают, что скорость потенциальной деградации органических биомолекул в богатых кремнеземом областях как на Европе, так и на Энцеладе, выше, чем в чистом льду. Следовательно, возможные будущие аппараты, которые отправятся на Европу и Энцелад, должны быть осторожны при отборе проб в местах, богатых кремнеземом, на обоих ледяных спутниках», - отметили исследователи.
Потенциальным объяснением, почему аминокислоты дольше сохраняются в бактериях, связано с тем, как ионизирующее излучение изменяет молекулы — напрямую, разрушая их химические связи, или косвенно, создавая реакционноспособные соединения. Вполне возможно, что клеточный материал бактерий защищал аминокислоты от активных соединений, образующихся в результате облучения.
Хотя подобные эксперименты по изучению выживаемости аминокислот во льду проводились и раньше, это первый случай, когда в эксперименте использовались более низкие дозы облучения, которые не разрушают аминокислоты полностью. Это также первый эксперимент с использованием условий Европы и Энцелада для оценки жизнеспособности органических соединений в микроорганизмах и первая проверка на выживание аминокислот, смешанных с пылью.
