Спутник Сатурна Титан может быть пристанищем жизни, но в крошечных количествах

Фото из открытых источников

Титан, крупнейший спутник Сатурна, является странным, инопланетным миром. Покрытый реками и озерами жидкого метана, ледяными валунами и дюнами из похожего на сажу «песка», его топография давно завораживала ученых и побуждала рассуждать о том, могут ли формы жизни скрываться под густой, туманной атмосферой луны.

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.

Используя биоэнергетическое моделирование, команда обнаружила, что подповерхностный океан Титана, глубина которого оценивается примерно в 300 миль, может поддерживать формы жизни, потребляющие органический материал. Опубликованное в The Planetary Science Journal, их исследование приходит к выводу, что, хотя Титан, возможно, может быть пристанищем для простой микроскопической жизни, он, вероятно, может поддерживать всего несколько фунтов биомассы в целом.

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 пострадали от того, что Аффхолдер считает чрезмерно упрощенным подходом.

«Существовало ощущение, что поскольку на Титане так много органики, 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 пытался придумать правдоподобный сценарий жизни на Титане, предполагающий один из самых простых и самых замечательных из всех биологических метаболических процессов: ферментацию. Знакомая землянам по ее использованию в закваске для хлеба, пивоварении и — что менее желательно — по ее роли в порче забытых остатков, ферментация требует только органических молекул, но не «окислителя», такого как кислород, важнейшего требования для других метаболических процессов, таких как дыхание.

«Ферментация, вероятно, развилась на ранних этапах истории жизни на Земле и не требует от нас открывать дверь в неизвестные или предполагаемые механизмы, 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.

«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, такие как наша Солнечная система, мы находим глицин или его предшественников практически во всех этих местах».

Однако компьютерное моделирование показало, что только небольшая часть органического материала Титана может быть пригодна для микробного потребления. Микробы, потребляющие глицин в океане Титана, будут зависеть от постоянного притока аминокислоты с поверхности через толстый ледяной панцирь. Предыдущая работа той же группы показала, что метеориты, ударяющиеся о лед, могут оставлять после себя «талые бассейны» жидкой воды, которые затем тонут сквозь лед и доставляют 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 максимум — эквивалентно массе небольшой собаки», — сказал Аффхолдер. «Такая крошечная биосфера в среднем содержала бы 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.