Ледяные океаны на некоторых лунах Сатурна и Юпитера, которые покрыты льдом, — основные кандидаты для поиска внеземной жизни. Новое исследование, проведённое Вашингтонским университетом в Сиэтле и Свободным университетом Берлина, показывает, что отдельные ледяные «зёрна» могут содержать достаточно материала, чтобы инструменты, отправленные туда, могли обнаружить признаки жизни, если они присутствуют.
«Мы показали, что даже небольшая фракция клеточного материала может быть идентифицирована с помощью масс-спектрометра на борту зонда. Наши результаты дают уверенность в том, что с помощью новых инструментов мы сможем обнаруживать формы жизни, аналогичные земным, которые, как мы всё больше верим, могут присутствовать на океанских лунах», — сказал Фабиан Кленнер, ведущий автор исследования, постдокторант Университета Вашингтона в области наук о Земле и космосе. Исследование было опубликовано 22 марта в журнале Science Advances.
Источник: NASA/JPL-Caltech
Миссия «Кассини», которая завершилась в 2017 году, обнаружила трещины возле южного полюса спутника Сатурна — Энцелада. Из этих трещин исходят газ и разлетаются частицы льда. Миссия NASA Europa Clipper, запланированная на октябрь, будет оснащена дополнительными инструментами для более детального изучения спутника Юпитера — Европы.
Чтобы подготовиться к этой миссии, исследователи изучают, что сумеет обнаружить новое поколение инструментов. Технически невозможно напрямую моделировать ледяные зёрна, летящие в космосе со скоростью от 4 до 6 километров в секунду, которые ещё необходимо уловить наблюдательному прибору. Вместо этого авторы использовали экспериментальную установку, которая посылает тонкую струю жидкой воды в вакуум, где она распадается на капли. Затем они использовали лазерный луч для возбуждения капель и применили масс-спектральный анализ, чтобы имитировать работу научных приборов космического зонда.
Результаты показывают, что инструменты будущих миссий, например, анализатор поверхностного материала на борту Europa Clipper, смогут обнаруживать клеточный материал в ледяном зерне.
Исследование было сосредоточено на бактерии Sphingopyxis alaskensis, распространённой в водах Аляски. В отличие от прежних исследований, где в качестве целевого организма использовалась бактерия Escherichia coli, Sphingopyxis alaskensis является более маленьким одноклеточным организмом, который живёт в холодной среде и может выжить при ограниченном количестве питательных веществ. Это делает его наилучшим кандидатом для роли жизни, которая может существовать на ледяных спутниках Сатурна или Юпитера.
Результаты показывают, что инструменты могут обнаружить эту бактерию или признаки её присутствия в одном зерне льда. Исследование показывает, что анализ отдельных ледяных зёрен, в которых может быть концентрирован биоматериал, более успешен, чем усреднение по более крупной выборке, содержащей миллиарды отдельных зёрен.
Недавнее исследование, проведённое теми же исследователями, показало наличие фосфатов на Энцеладе. Он, по-видимому, содержит воду, фосфат, другие соли и органический материал на основе углерода, что повышает вероятность того, что на нём могут существовать формы жизни, похожие на земные.
Авторы исследования предполагают, что если бактериальные клетки находятся в липидной мембране, как на Земле, то они также будут создавать пену на поверхности океана. На ледяной луне, где океан поднимается на поверхность через трещины в ледяной корке, вакуум космического пространства может вызывать кипение подземного океана. Пузырьки газа поднимаются из океана и лопаются на поверхности, благодаря чему клеточный материал попадает в ледяные зёрна, образующие шлейф.
Анализатор поверхностного материала на борту Europa Clipper будет более мощным, чем инструменты предыдущих миссий. Эти и будущие инструменты также способны обнаруживать ионы с отрицательным зарядом, что делает их более подходящими для обнаружения жирных кислот и липидов.
«С помощью соответствующих приборов, таких как анализатор поверхностного материала на космическом зонде NASA Europa Clipper, обнаружение жизни или её следов на ледяных лунах может оказаться проще, чем мы думали. Если жизнь действительно существует и она заключена в ледяные зёрна, которые образуются в подповерхностном резервуаре с водой», — отметил Фрэнк Постберг, профессор планетарных наук в Свободном университете Берлина, один из соавторов исследования.