У 2018 р. в частинках льоду, викинутих з поверхні супутника Сатурна Енцелада, були виявлені дуже великі органічні молекули. Досі неясно, чи свідчать вони про існування життя, чи були утворені якимось іншим чином. Цілком можливо, що умови, які підтримують або зберігають життя в позаземних океанах, можуть залишити молекулярні сліди в частинках льоду.

Щоб відповісти на ці запитання, науковці Берлінського університету на чолі з доктором Нозаїром Хаваджою (Nozair Khawaja) виконали нещодавно спеціальне дослідження. Його результати опубліковано в журналі Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences.

Колиска життя на Землі, ймовірно, містилася в джерелі гарячої води на дні океану. «У дослідженнях ми також говоримо про гідротермальне поле», — пояснив д-р Нозаїр Хаваджа (нині він працює в Інституті космічних систем Штутгартського університету). «Є переконливі докази того, що в таких ділянках переважають умови, важливі для появи або підтримки простих форм життя».

Цілком можливо, що такі джерела існують і на небесному тілі, яке за космічними мірками розташоване не так далеко від нашої планети: супутнику Сатурна Енцеладі. Діаметр цього небесного тіла становить близько 500 кілометрів, а його поверхня вкрита крижаною оболонкою товщиною 30 кілометрів.

У 2005 р. вчені виявили величезну хмару частинок льоду над його Південним полюсом. Через три роки крізь цю хмару пролетів космічний зонд NASA Cassini («Кассіні»). Вимірювальні прилади зонда виявили щось дивовижне: склад частинок переконливо свідчив про наявність рідкого водяного океану під крижаною корою Енцелада.

Океан Енцелада містить органічні молекули

Хаваджа працював разом із планетологом, професором Френком Постберґом (Frank Postberg) із Вільного університету Берліна, щоб детально проаналізувати дані місії «Кассіні». Вони пояснюють: «У 2018 і 2019 роках ми зіткнулися з різними органічними молекулами, зокрема й з тими, які зазвичай є будівельними блоками біологічних сполук».

Дані були отримані за допомогою вимірювального приладу з низькою роздільною здатністю. Однак, це може означати, що океан на Енцеладі містить органічні молекули. «А це означає: цілком можливо, що там відбуваються хімічні реакції, які згодом можуть привести до появи життя».

Дослідники також підозрюють, що на дні океану Енцелада є гідротермальні поля. Раніше було незрозуміло, чи утворилися виявлені органічні молекули в цих полях. Хаваджа разом зі своїми колегами Люсією Гортал (Lucia Hortal) і Томасом Салліваном (Thomas Sullivan) шукав спосіб відповісти на це питання.

Схема виявлення гідротермально змінених біосигнатур на Енцеладі. Авторські права на зображення: Південно-західний дослідницький інститут NASA, JPL. Фото з сайту https://phys.org.

«З цією метою ми змоделювали параметри можливого гідротермального поля на Енцеладі в лабораторії Берлінського університету», — сказав Хаваджа. «Потім ми дослідили, як ці умови впливають на простий ланцюжок амінокислот». Амінокислоти є основними будівельними блоками білків і основою всього життя, яким ми його знаємо.

У випробувальному апараті переважали температури від 80 до 150 градусів за Цельсієм і тиск від 80 до 100 бар — приблизно в сто разів вище, ніж на поверхні Землі. У цих екстремальних умовах ланцюги амінокислот змінювалися з часом характерним чином.

Але чи можливо взагалі виявити ці зміни за допомогою вимірювальних приладів на космічних зондах? Іншими словами, чи залишають вони безпомилковий маркер, який ми зможемо знайти в даних «Кассіні» (або майбутніх космічних місій)?

Гідротермальні поля залишають чіткі сліди в даних вимірювань

Вимірювальний прилад на облавку космічного зонда Cassini, аналізатор космічного пилу, аналізував пил і частинки льоду Енцелада в космосі, які рухалися зі швидкістю до 20 кілометрів за секунду. Високошвидкісні зіткнення між цими частинками спричиняють випаровування речовини, а молекули в ній руйнуються. Фрагменти втрачають електрони і стають позитивно зарядженими. Їх можна притягнути до негативно зарядженого електрода, і що вони легші, то швидше його досягають.

Вимірюючи час проходження всіх фрагментів, можна отримати так званий «мас-спектр». Потім це можна використати, щоб зробити висновки про початкову молекулу. Однак цей метод вимірювання важко застосувати в лабораторії. «Замість цього ми вперше застосували альтернативний метод вимірювання під назвою LILBID для частинок льоду, що містять гідротермально змінену речовину», — пояснив Хаваджа.

«Це забезпечує дуже схожі мас-спектри з тими, які було отримано за допомогою приладу Cassini. Ми використовували це для вимірювання амінокислотного ланцюга до і після експерименту. І натрапили на характерні сигнали, які були спричинені реакціями в нашому змодельованому гідротермальному полі». Тепер дослідники повторять цей експеримент з іншими органічними молекулами в розширених геофізичних умовах в океані Енцелада.

Знахідки науковців дають змогу шукати такі маркери в даних «Кассіні» (або в даних майбутніх місій). Якщо їх знайдуть, це стане ще одним доказом існування гідротермального поля на Енцеладі. Це також збільшує ймовірність того, що життя може там розвинутися та вижити.

За інф. з сайту https://phys.org