Крижані викиди супутника Сатурна можуть концентрувати сліди життя

Крижані викиди Енцелада — супутника Сатурна — здатні природним чином розділяти й концентрувати речовини з прихованого під поверхнею океану, що може суттєво полегшити майбутній пошук слідів позаземного життя. Такий висновок випливає з нового аналізу даних зонда Cassi­ni, а паралельне лабораторне дослідження показало, що земна метаногенна архея здатна виживати в умовах, змодельованих за характеристиками океану Енцелада. Жодна з робіт не стверджує, що життя на супутнику існує, — проте обидві доводять: воно теоретично могло б там бути, а його сліди виявити реальніше, ніж вважалося раніше.

Енцелад давно вважається одним із найперспективніших об’єктів Сонячної системи для пошуку позаземного життя. Під крижаною корою супутника ховається глобальний океан рідкої води, що контактує з кам’яним дном. Із тріщин біля південного полюса водяна пара й крижані частинки злітають на сотні кілометрів у відкритий космос. Cassi­ni кілька разів пролітав крізь ці струмені й зафіксував там солі, органічні сполуки та ознаки гідротермальної активності.

Міжнародна група під керівництвом Франка Постберга зі Вільного університету Берліна повторно вивчила виміри аналізатора космічного пилу Cassi­ni — близько 1000 мас-спектрів окремих багатих солями крижаних частинок, що є замерзлими краплями підповерхневого океану. Виявилося разюче хімічне різноманіття: в різних зернах переважали хлориди, карбонати, фосфати, гідроксиди та інші солі. Лабораторні експерименти й термодинамічні розрахунки пояснили цей феномен: якщо крапля більша за 10 мікрометрів і охолоджується повільніше ніж приблизно на 20 кельвінів за хвилину, різні розчинені речовини кристалізуються в різних частинах краплі ще до повного замерзання.

Далі газовий потік розганяє замерзлі краплі у вузьких крижаних каналах до швидкостей понад 100 метрів на секунду. Зіткнення зі стінками дроблять їх на дрібні частинки розміром у кілька мікрометрів. У підсумку окреме крижане зерно, що вилітає в космос, може містити переважно один тип солі або інший компонент океанської води в помітно підвищеній концентрації — саме такий розподіл і спостерігав Cassi­ni.

Для пошуку слідів життя цей механізм особливо цікавий. Якщо крапля океанської води містила молекули або клітинний матеріал мікроорганізмів, при замерзанні вони також можуть відокремитися від решти компонентів. Таке зерно потенційно міститиме концентрований набір біологічних маркерів — значно вищий, ніж у вихідній воді. Відповідно, майбутньому апарату потрібно буде аналізувати велику кількість окремих зерен, але шанс натрапити на інформативну частинку цілком реальний.

Паралельна робота, опублікована в Sci­ence Advances, перевіряла іншу сторону питання: чи може земний організм взагалі використовувати передбачувані хімічні умови океану Енцелада. Дослідники відтворили в лабораторії сильно лужне, насичене карбонатами й майже безкисневе середовище та помістили в нього Methan­oth­er­mo­coc­cus oki­nawen­sis — метаногенну архею з глибоководних гідротермальних джерел Землі. Цей мікроорганізм живиться воднем і вуглекислим газом без доступу кисню. У звичайному живильному середовищі при pH 11 ріст зупинявся — проте в хімічній моделі океану Енцелада архея продовжувала рости й виробляти метан навіть за такої лужності.

Аналіз генної активності показав: клітини пристосувалися до нестачі CO₂, посиливши біохімічний шлях, що дозволяє ефективніше зв’язувати вуглекислий газ за дуже низьких концентрацій. Джерелом водню слугували реакції між модельною водою Енцелада й мінералами — без жодної участі живих організмів. Обидва результати разом окреслюють сценарій, за яким геохімія супутника здатна підтримувати один із найдавніших типів земного метаболізму. Це безпосередньо впливає на вимоги до майбутніх місій: Європейське космічне агентство розглядає відправлення апарата до Енцелада, і нові дані підказують, що аналіз великої кількості окремих крижаних частинок може виявитися ефективнішим, ніж дослідження усередненого складу всього викиду.