Энцелад выбрасывает в космос ледяные частицы, в которых могут концентрироваться следы жизни

Под ледяной корой Энцелада, вероятно, скрывается глобальный океан, а глубже лежит каменное ядро. Через трещины у южного полюса вода и лед вырываются на сотни километров в космос. Аппарат NASA «Кассини» не раз пролетал сквозь эти выбросы и исследовал их состав. Так ученые получили возможность напрямую изучить материал внеземного океана, не пробурив ледяную кору. В частицах они нашли соли и органические соединения; более ранние данные также указывали на гидротермальные процессы на дне океана.

Группа под руководством планетолога Свободного университета Берлина Франка Постберга выясняла, как океанская вода превращается в частицы, которые встречал «Кассини». Ученые сопоставили данные аппарата с длительными лабораторными опытами и теоретическими моделями. По их реконструкции, у поверхности океана всплывают и лопаются пузырьки газа. Возникают капли, которые водяной пар уносит вверх по трещинам в ледяной коре.

Раньше исследователи предполагали, что капли замерзают почти мгновенно. Новая работа показывает, что они могут замерзать медленно. За это время растворенные вещества расходятся по разным участкам капли: отдельно оказываются органические соединения и соли, в том числе хлорид натрия и карбонат натрия. По пути к поверхности замерзшие капли разгоняются до 1000 км/ч. Если они ударяются о стенки трещин, то распадаются на фрагменты размером всего в несколько микрометров. Поэтому отдельная частица может содержать преимущественно одно вещество — зато в высокой концентрации.

Намек на жизнь: в ледяных гейзерах Энцелада нашли сложные органические молекулы

Для поиска жизни это означает и возможность, и ограничение. Если в океанской капле были бы компоненты микробных клеток, после распада капли они могли бы попасть лишь в небольшую долю ледяных частиц. Будущему аппарату пришлось бы проверить много частиц по отдельности. Но в подходящей частице такие компоненты могли бы оказаться достаточно концентрированными для приборов, которые уже существуют. Лаборатория Постберга ранее показала, что специализированные приборы способны обнаруживать клеточный материал в отдельных частицах ледяных выбросов. Поиск следов жизни входит в планы миссии ЕКА L4 к Энцеладу, которую сейчас разрабатывают.

Во второй работе ученые из Мюнхенского университета Людвига — Максимилиана при участии Постберга и его коллеги Нозаира Хаваджи проверили другую сторону вопроса: может ли микроорганизм жить в подобных условиях. Они создали лабораторную среду с очень низким содержанием кислорода, большим количеством карбонатов и высокой щелочностью — pH 10–11. Ученые также воспроизвели взаимодействие воды с каменистым дном, которое сопровождает гидротермальные процессы. Затем в эту среду поместили Methanothermococcus okinawensis — земную архею, которая обитает возле глубоководных гидротермальных источников, не нуждается в кислороде и производит метан из водорода и углекислого газа.

В обычной питательной среде при столь высоком pH архея не росла: ей не хватало растворенного углекислого газа. В среде, похожей на океан Энцелада, она продолжила расти и производить метан. Водород для этого давали реакции воды с породой; микроорганизмы также приспособили свой обмен веществ к малому количеству углекислого газа. Опыт не доказывает, что в океане Энцелада есть жизнь. Он показывает, что один из земных способов получать энергию может работать при условиях, которые исследователи воспроизвели для этого океана.

Фото NASA