Жизнь на Энцеладе: волнение нарастает

Холодная луна Сатурна Энцелад — удивительный мир. Многие ученые уверены, что Энцелад может быть лучшим местом в нашей Солнечной системе для поиска жизни. Космический аппарат NASA «Кассини», в настоящее время вращающийся на орбите Сатурна, сделал интересное наблюдение ледяных струй, выбрасываемых предположительным подземным жидким океаном этого любопытного мира. А где есть океан, там может быть — пока только может быть — и жизнь.

Путешествие «Кассини» подойдет к концу в 2017 году, и ученые серьезно намереваются отправить отдельную миссию на Энцелад, в рамках которой можно будет поискать следы жизни. Некоторые уже всерьез начали думать о том, как именно должна протекать подобная миссия — включая планетолога Кэролин Порко, руководителя команды визуализации «Кассини». В начале этого месяца она собрала группу ученых — океанографов, органических химиков и астробиологов — в Калифорнийском университете в Беркли, чтобы выработать стратегию поиска внеземной жизни на Энцеладе. Этот вопрос, по словам Порко, «будет чертовски сложно решить» (и это мягкий перевод ее слов).

Хотя Энцелад небольшой и окружен толстым слоем льда, он вполне может быть обитаемым: у него есть источник энергии в виде трения, создаваемого за счет притяжения Сатурном, органические соединения, которые так любит жизнь, и океан жидкой воды под толщей льда. Но только то, что Энцелад приветлив к жизни, не означает, что она там есть; потребуется проделать много работы, чтобы точно это подтвердить. На встрече в Беркли ученые обсудили данные об Энцеладе, собранные «Кассини» — анализы его гейзеров, измерения ледяной оболочки, мысли о том, каким может быть океан, и другое. И несмотря на все эти свежие данные и модели, которые имеются в распоряжении ученых, они даже близко не нашли организмов на Энцеладе. Поэтому нужна космическая миссия.

Обнаружить жизнь на Энцеладе — значит точно подтвердить, что мы не одиноки в космосе. Кроме того, открытие организмов или отсутствие таковых могло бы ответить на более глубокую тайну: как жизнь появилась на Земле. На встрече ученые представили две основные соперничающие теории о том, как появилась жизнь (в океане или на суше), и обсудили, как исследование Энцелада могло бы помочь выбрать победителя. «Миссия позволила бы проверить одну из идей на тему происхождения жизни», говорит Порко. Конкретно, идею того, что земная жизнь вышла из воды. Например, если в океане Энцелада присутствуют и процветают организмы, это сказало бы в пользу того, что жизнь на Земле родилась у гидротермальных источников (горячих, богатых питательными веществами, глубоководных источников на дне океана), а не в лужах на суше.

Энцелад также мог бы рассказать нам много другого о генезисе в нашей Солнечной системе. «Вы не просто ищете жизнь, вы ищете понимание самой природы жизни и ее сравнения с земной жизнью», говорит Крис Маккей, планетолог Исследовательского центра Эймса в NASA. Например, если мы обнаружим, что создания на Энцеладе не похожи на земных — если их биохимия совершенно другая — это будет означать, что две этих формы жизни развивались отдельно и независимо, а значит где-то в космосе могут быть и другие инопланетяне. «Если жизнь как минимум дважды появилась в нашей Солнечной системе, можно с уверенностью сказать, что ее полно во Вселенной», — говорит Маккей.

Если же мы обнаружим, что существа на Энцеладе до боли похожи на земных, это может говорить в пользу того, что жизнь появилась в другом месте и была занесена на оба мира. Если же Энцелад бесплоден, теория о том, что жизнь появилась на суше, а не в океане, получит больше баллов. Что бы мы ни нашли, все будет полезно и увлекательно.

Погружаемся в гейзер

На Энцеладе более 90 гейзеров, которые извергают шлейфы соленого водяного пара, органических соединений и частиц льда из подземного океана в воздух. Они представляют прекрасную возможность для посещения космическим аппаратом, которому не придется приземляться в поисках жизни (что будет дорого и трудно), а можно будет пролететь прямо через гейзер и захватить образцы. «Гейзер выходит прямо из океана, — объясняет Маккей. — Зачем же нам приземляться? Мы можем заполучить самый свежий материал прямо из источника».

Впрочем, даже если жизнь на Энцеладе есть, она может и не показаться в гейзерных образцах. Если пелагический океан (то есть зона открытого моря, которая находится далеко от морского дна) на Земле аналогичен океану на ледяном спутнике Сатурна, результаты будут неутешительными: пелагическая зона имеет крайне низкую плотность жизни даже на нашей планете. «Если океан Энцелада будет таковым, поймать организм за хвост будет тяжело», говорит Порко. Ученым придется пропустить огромное количество воды, чтобы уловить хоть что-то.

К счастью, несколько месяцев назад один микробиолог рассказал Порко об исследовании десятилетней давности, которое вселило в нее оптимизм. На встрече в Беркли она описала это исследование процессом «пузырькового выскребания», который происходит в океанах Земли и может протекать на Энцеладе. Оказалось, что когда пузырьки поднимаются через воду, они выскребают колонны воды, поэтому организмы и органические материалы скапливаются на поверхности. И когда пузырьки лопаются (как в струях на Энцеладе), они выбрасывают микробов как спрей. Так что если на Энцеладе существует жизнь, шлейфы гейзеров могут содержать более высокие концентрации организмов, чем другие частиц океана — благодаря пузырькам.

«Даже если океан Энцелада будет так же беден микробами, как пелагический океан на Земле, а это в худшем случае, у нас все еще будут шансы найти организмы в шлейфах», говорит Порко. Правда, этот сценарий тут же преподносит новую проблему: космический аппарат должен будет найти способ захвата образцов, не разбив деликатные организмы на кусочки, поскольку будет проходить через струи на высокой скорости.

В поисках жизни на Энцеладе

Как только космический аппарат возьмет образец с Энцелада, каким будет их проверка на жизнь? Этот процесс куда сложнее, чем определение чего-то живого — в конце концов, ученые годами пытались вывести определение жизни. В охоте на внеземную жизнь ученым придется быть креативными. «Если вы отправитесь на Марс и найдете на земле мертвого кролика, он будет мертвым, неживым, но он будет жизнью, — говорит Маккей. — Мы не ищем что-то живое, мы ищем молекулы, которые использует жизнь. Другими словами, мы ищем тело мертвого кролика».

Молекулы, которые Маккей и другие ученые считают самыми важными, — это аминокислоты, строительные блоки белка. «Они встречаются на кометах и метеоритах, поэтому если на Энцеладе будет первичный бульон, в нем должны быть и аминокислоты, — говорит Маккей. — Они настолько полезны и хороши в воде, что жизнь наверняка возьмет их на вооружение».

Но что, если организмы Энцелада не состоят из аминокислот? Маккей в шутку ответил Порко: «Значит мы пропали, а природа извращенка. Придется сдаться и стать поэтами». Он имел в виду, что в научном сообществе практически все считают, что аминокислоты будут полезны в охоте на жизнь — и если эта точка зрения окажется неверной, что ж, значит большинство ученых дураки.

Еще одна важная сигнатура, которую надеются обнаружить ученые, это липиды, которые клетки используют для строительства внешних стенок. «История та же, что и с аминокислотами, — объясняет Альфонсо Давила, ученый SETI Institute. — Они были во время зарождения жизни, так считают, и клетки должны их использовать». Конечно, ученым придется не просто определить аминокислоты и белки на Энцеладе — эти молекулы существуют много где, с жизнью или без. Но астробиологи могут определять различные структуры и распределения аминокислот и липидов, которые уникальны для жизни. «Молекулы и структуры, которые создает жизнь, отличаются от случайной мешанины, которую создает химия», отмечает Маккей.

В списке возможных предметов для поиска также находятся крупные органические соединения и фотографии реальных организмов, сделанные космическим аппаратом. К примеру, это могут быть фотографии кушающего или пьющего животного. Такая находка могла бы стать самым прямым доказательством чего-то «живого», но надеяться на это точно не стоит, говорит Давила. «Это весьма рискованный и оправданный эксперимент. Вероятность плохого результата крайне высока. Может быть сложно отличить клетку от точки, которая является просто частицей».

В конечном итоге, как думают ученые, потребуется целый ряд доказательств, чтобы подтвердить наличие жизни. И, конечно же, стоимость и технологии будут накладывать ограничения на проводимые эксперименты. Охота будет невероятно сложной, особенно с учетом того, что организмы на Энцеладе могут выглядеть или функционировать совсем не так, как на Земле. «Мы идем по тонкому лезвию, разделяющему то, что мы знаем на основе земной жизни, и то, что ожидаем найти на другой планете, — говорит Давила. — Это мешает нам выработать хорошую стратегию».

В общем, будет непросто.