Эксперимент НАСА: на спутниках Энцелад и Европа возможна жизнь

Впечатляющие шлейфы, как большие, так и маленькие, разбрызгивают водяной лед и пар из многих мест вдоль знаменитых «тигровых полос» возле южного полюса спутника Сатурна Энцелада. Автор: NASA/JPL/Space Science Institute

«Исходя из наших экспериментов, «безопасная» глубина отбора аминокислот на Европе составляет почти 8 дюймов (около 20 сантиметров) на высоких широтах ведомого полушария (полушария, противоположного направлению движения Европы вокруг Юпитера) в районе, где Поверхность не сильно пострадала от ударов метеоритов», — сказал Александр Павлов из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, ведущий автор статьи об исследовании.

«Для обнаружения аминокислот на Энцеладе не требуется отбор проб под поверхностью — эти молекулы выдержат радиолиз (разрушение радиацией) в любом месте на поверхности Энцелада на расстоянии менее десятой доли дюйма (менее нескольких миллиметров) от поверхности», Павлов продолжил.

Работа опубликована в журнале Astrobiology.

Холодные поверхности этих почти безвоздушных спутников, вероятно, непригодны для жизни из-за излучения как высокоскоростных частиц, захваченных в магнитных полях их планет, так и мощных событий в глубоком космосе, таких как взрывы звезд. Однако под ледяной поверхностью обеих есть океаны, которые нагреваются приливами и отливами из-за гравитационного притяжения планеты-хозяина и соседних лун. Эти подземные океаны могли бы содержать жизнь, если бы у них были другие потребности, такие как энергоснабжение, а также элементы и соединения, используемые в биологических молекулах.

Исследовательская группа использовала аминокислоты в экспериментах по радиолизу как возможные представители биомолекул на ледяных лунах. Аминокислоты могут быть созданы жизнью или небиологической химией. Однако обнаружение определенных видов аминокислот на Европе или Энцеладе было бы потенциальным признаком жизни, поскольку они используются земной жизнью в качестве компонента для построения белков.

Белки необходимы для жизни, поскольку они используются для производства ферментов, которые ускоряют или регулируют химические реакции, а также для создания структур. Аминокислоты и другие соединения из подземных океанов могут быть вынесены на поверхность в результате деятельности гейзеров или медленного взбалтывания ледяной корки.

Этот вид ледяного спутника Юпитера Европы был сделан камерой JunoCam, общественной камерой на борту космического корабля НАСА «Юнона», во время близкого пролета миссии 29 сентября 2022 года. Изображение представляет собой композицию второго, третьего и четвертого изображений JunoCam, сделанных во время пролет, как видно с точки зрения четвертого изображения. Север находится слева. Изображения имеют разрешение чуть более 0,5–2,5 миль на пиксель (от 1 до 4 километров на пиксель). Как и в случае с нашей Луной и Землей, одна сторона Европы всегда обращена к Юпитеру, и именно эта сторона Европы видна здесь. Поверхность Европы испещрена трещинами, хребтами и полосами, стершими рельеф, возраст которого превышает 90 миллионов лет. Гражданский ученый Кевин М. Гилл обработал изображения, чтобы улучшить цвет и контраст. Автор: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Kevin M. Gill CC BY 3.0

Чтобы оценить выживаемость аминокислот на этих мирах, команда смешала образцы аминокислот со льдом, охлажденными примерно до минус 321 по Фаренгейту (-196 по Цельсию), в запечатанных безвоздушных флаконах и бомбардировала их гамма-лучами, разновидностью высокоэнергетического света., в различных дозах. Поскольку в океанах может существовать микроскопическая жизнь, они также проверили выживаемость аминокислот в мертвых бактериях во льду. Наконец, они протестировали образцы аминокислот во льду, смешанные с силикатной пылью, чтобы рассмотреть потенциальное смешивание материала из метеоритов или недр с поверхностным льдом.

Эксперименты предоставили важные данные для определения скорости распада аминокислот, называемой константой радиолиза. С их помощью команда использовала возраст поверхности льда и радиационную среду на Европе и Энцеладе, чтобы рассчитать глубину бурения и места, где 10% аминокислот переживут радиолитическое разрушение.

Хотя эксперименты по проверке выживаемости аминокислот во льду проводились и раньше, в них впервые используются более низкие дозы радиации, которые не полностью расщепляют аминокислоты, поскольку достаточно лишь изменить или разложить их, чтобы сделать невозможным определение если они являются потенциальными признаками жизни. Это также первый эксперимент с использованием условий Европы и Энцелада для оценки выживаемости этих соединений в микроорганизмах и первый эксперимент по проверке выживаемости аминокислот, смешанных с пылью.

На этом изображении показаны экспериментальные образцы, загруженные в специально сконструированный дьюар, который вскоре после этого будет заполнен жидким азотом и помещен под гамма-излучение. Обратите внимание, что запаянные пробирки обернуты хлопчатобумажной тканью, чтобы держать их вместе, потому что пробирки всплывают в жидком азоте и начинают плавать в дьюаре, мешая правильному радиационному воздействию. Автор: Candace Davison

Команда обнаружила, что аминокислоты разлагаются быстрее при смешивании с пылью, но медленнее при попадании в организм микроорганизмов.

«Медленные темпы разрушения аминокислот в биологических образцах в условиях поверхности, подобных Европе и Энцеладу, подкрепляют аргументы в пользу будущих измерений обнаружения жизни с помощью миссий по высадке на Европу и Энцелад», — сказал Павлов. «Наши результаты показывают, что скорость деградации потенциальных органических биомолекул в богатых кремнеземом регионах как на Европе, так и на Энцеладе выше, чем в чистом льду, и, таким образом, возможные будущие миссии на Европу и Энцелад должны быть осторожны при отборе проб из богатых кремнеземом мест на планете. обе ледяные луны».

Потенциальное объяснение того, почему аминокислоты живут дольше в бактериях, связано с тем, как ионизирующая радиация изменяет молекулы — напрямую, разрывая их химические связи, или косвенно, создавая рядом реактивные соединения, которые затем изменяют или разрушают интересующую молекулу. Возможно, клеточный материал бактерий защищает аминокислоты от реактивных соединений, образующихся под воздействием радиации.

Больше информации: Alexander A. Pavlov et al, Radiolytic Effects on Biological and Abiotic Amino Acids in Shallow Subsurface Ices on Europa and Enceladus, Astrobiology (2024). DOI: 10.1089/ast.2023.0120

Источник: NASA