На Титане, спутнике Сатурна, возможна жизнь

Эта художественная концепция озера на северном полюсе спутника Сатурна Титана иллюстрирует приподнятые края и валообразные особенности, которые видны с космического корабля НАСА «Кассини». Автор: NASA/JPL-Caltech

Международная группа исследователей под руководством Антонина Аффхолдера с кафедры экологии и эволюционной биологии Университета Альберты и Питера Хиггинса с кафедры наук о Земле и планетах Гарвардского университета приступила к разработке реалистичного сценария того, как могла бы выглядеть жизнь на Титане, если бы она действительно существовала, где она вероятнее всего могла бы возникнуть и в каком количестве.

«В нашем исследовании мы сосредоточились на том, что делает Титан уникальным по сравнению с другими ледяными лунами: его обильное органическое содержимое», — сказал Аффхолдер, научный сотрудник, имеющий докторскую степень.

Используя биоэнергетическое моделирование, группа обнаружила, что подповерхностный океан Титана, глубина которого оценивается примерно в 300 миль, может поддерживать формы жизни, потребляющие органический материал.

В своем исследовании, опубликованном в журнале The Planetary Science Journal, они пришли к выводу, что, хотя на Титане, возможно, и может существовать простая микроскопическая жизнь, общая биомасса на нем, скорее всего, составит всего несколько фунтов.

Часто описываемый как «землеподобный на поверхности, океанический мир внутри», Титан является целью будущих исследований с помощью миссии Dragonfly от NASA. Хотя было много предположений о возможных сценариях, которые могли бы привести к появлению живых организмов на Титане на основе обильной органической химии луны, предыдущие оценки страдали от того, что Аффхолдер считает чрезмерно упрощенным подходом.

Это составное изображение показывает инфракрасный вид Титана с космического аппарата НАСА «Кассини», полученный во время пролета на большой высоте в 6200 миль над Луной 13 ноября 2015 года. На изображении показаны параллельные, темные, заполненные дюнами регионы, называемые Фенсал (на севере) и Ацтлан (на юге). Автор: NASA/JPL/University of Arizona/University of Idaho

«Существовало ощущение, что поскольку на Титане так много органики, то нет недостатка в источниках пищи, которые могли бы поддерживать жизнь», — сказал Аффхолдер. «Мы отмечаем, что не все эти 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 тонкий подход».

В основе исследования лежит подход «возврата к основам», который пытается разработать правдоподобный сценарий существования жизни на Титане, предполагающий один из самых простых и самых замечательных из всех биологических метаболических процессов: ферментацию.

Известное своим применением в закваске для хлебопечения, пивоварении и — что менее желательно — своей ролью в порче забытых остатков, брожение требует только органических молекул, но не «окислителя», такого как кислород, который является важнейшим условием для других метаболических процессов, таких как дыхание.

«Ферментация, вероятно, развилась на ранних этапах истории жизни на Земле и не требует от нас открывать дверь неизвестным или предполагаемым механизмам, которые могли или не могли иметь место на Титане», — сказал Аффхолдер, добавив, что жизнь на Земле могла изначально возникнуть в результате питания органическими молекулами, оставшимися со времен формирования Земли.

«Мы спросили, могут ли подобные микробы существовать на Титане?» — сказал Аффхолдер. «Если так, то какой потенциал имеет подповерхностный океан Титана для биосферы, питающейся, казалось бы, огромным запасом абиотических органических молекул, синтезированных в атмосфере Титана, накапливающихся на его поверхности и присутствующих в ядре?»

Исследователи сосредоточили свое внимание на одной органической молекуле — глицине, самой простой из всех известных аминокислот.

Являясь частью программы NASA New Frontiers, миссия Dragonfly теперь запланирована к запуску в 2028 году и прибытию на спутник Сатурна Титан в 2034 году. Автор: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

«Мы знаем, что глицин был относительно распространен в любой первичной материи в Солнечной системе», — сказал Аффхолдер. «Когда вы смотрите на астероиды, кометы, облака частиц и газа, из которых формируются звезды и планеты, подобные нашей Солнечной системе, мы находим глицин или его предшественников практически во всех этих местах».

Однако компьютерное моделирование показало, что лишь небольшая часть органического материала Титана может быть пригодна для микробного потребления. Микробы, потребляющие глицин в океане Титана, будут зависеть от постоянного снабжения аминокислотой с поверхности через толстый ледяной панцирь.

Предыдущие исследования той же группы показали, что метеориты, падающие на лед, могут оставлять после себя «талые лужи» жидкой воды, которые затем тонут в льду и выносят поверхностные материалы в океан.

«Наше новое исследование показывает, что этого запаса может быть достаточно только для поддержания очень небольшой популяции микробов, общий вес которых составляет всего несколько килограммов, что эквивалентно массе небольшой собаки», — сказал Аффхолдер. «Такая крошечная биосфера в среднем будет содержать менее одной клетки на литр воды во всем огромном океане Титана».

По мнению группы, вероятность обнаружения жизни в ходе будущей миссии на Титан (если она там действительно есть) может быть сравнима с поиском иголки в стоге сена, если только потенциальная возможность существования жизни на Титане не будет обнаружена где-то еще, кроме его поверхностного органического содержимого.

«Мы пришли к выводу, что уникально богатый органический запас Титана на самом деле не может играть той роли, которая важна для обитаемости луны, как можно было бы интуитивно предположить», — сказал Аффхолдер.

Больше информации: Antonin Affholder et al, The Viability of Glycine Fermentation in Titan's Subsurface Ocean, The Planetary Science Journal (2025). DOI: 10.3847/PSJ/adbc66

Источник: University of Arizona