Глубоководные вулканические жерла могут дать подсказки о внеземной жизни

Фото из открытых источников

Если где-либо ещё в нашей Солнечной системе и будет обнаружена жизнь, астробиологи полагают, что она, вероятно, будет иметь простую (микробную) природу. Хотя большинство наших астробиологических исследований в настоящее время сосредоточено на Марсе, в ближайшие годы будет отправлено несколько миссий во внешние области Солнечной системы для поиска возможных признаков жизни внутри ледяного спутника Юпитера Европы. 

Десятилетиями учёные предполагали, что жизнь может существовать под поверхностью спутника вокруг гидротермальных источников, расположенных на границе ядра и мантии. Поиск возможных свидетельств существования такой жизни является целью миссии JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) Европейского космического агентства и миссии Europa Clipper НАСА, которые в настоящее время находятся на пути к системе Юпитера.

На основании окаменелых бактерий, обнаруженных вокруг глубоководных жерл, предполагается, что гидротермальная активность сыграла ключевую роль в возникновении жизни примерно 4 миллиарда лет назад. NASA недавно выделило 621 000 долларов США Джеймсу Холдену, исследователю-микробиологу из Школы Земли и устойчивого развития Массачусетского университета в Амхерсте. В рамках этой награды Холден проведет трехлетнее исследование микробов, обитающих вокруг вулканических трещин на дне океана. Цель этого исследования — помочь ученым предсказать, как может выглядеть микробная жизнь внутри Европы, в преддверии того, что могут обнаружить такие миссии, как JUICE и Europa Clipper.

Первые намёки на наличие жидкого океана под ледяной корой Европы учёные получили, когда зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» пролетели через эту систему в 1979 году. С тех пор наблюдения, проведённые несколькими автоматическими миссиями и космическим телескопом «Хаббл», подтвердили наличие струйной активности на поверхности спутника. Подобно спутнику Сатурна Энцеладу и другим «океаническим мирам» Солнечной системы, эти струи являются результатом «криовулканизма» — геологического процесса, при котором летучие вещества (такие как вода, метан и аммиак) извергаются с поверхности тела, а не расплавленная порода.

Холден изучает глубоководные вулканы с 1988 года. При поддержке НАСА он создал лабораторию, имитирующую условия отсутствия света и кислорода, типичные для глубоководных жерл. Именно здесь экстремофилы могут получать необходимую им энергию и питательные вещества из горячих газов и минералов, выбрасываемых из этих жерл. Как объяснил Холден в пресс-релизе Массачусетского университета в Амхерсте: «Чтобы получить оттуда микробы, мы используем подводные лодки — иногда управляемые людьми, иногда роботизированные — которые погружаются на милю под поверхность и доставляют образцы на берег, а затем обратно в мою лабораторию в Университете Массачусетса в Амхерсте. Поскольку условия на Европе могут быть схожи с условиями, в которых обитают эти микробы, мы полагаем, что жизнь на Европе, если она существует, должна быть похожа на наши гидротермальные микробы».

Однако внутренний океан Европы, вероятно, будет во многом отличаться от земного из-за химического состава, размера и силы тяжести спутника (примерно 13,5% от земной). По сути, это означает, что, хотя жизнь внутри Европы будет иметь некоторые общие черты с экстремофилами на Земле, они будут не совсем такими. На Земле экстремофилы, которых изучают Холден и другие микробиологи, расщепляют водород для получения энергии с помощью специальных ферментов, называемых гидрогеназами. Эти ферменты бывают разных типов, которые работают по-разному и могут выполнять разные функции в разных типах клеток. В результате организмы, использующие лишь разные наборы гидрогеназ, могут отличаться друг от друга или функционировать по-разному.

Кроме того, известно, что железо, сера и углерод, выбрасываемые гидротермальными источниками Земли, связываются с водородом, генерируя энергию. Однако учёные не уверены, как эти процессы работают с биологической точки зрения, поскольку количество участвующего водорода варьируется.

«Нас давно интересует, существует ли жизнь за пределами нашей планеты и как она может функционировать. Захватывает мысль, что разгадка тайны может быть здесь, на нашей планете. Поэтому нам необходимо выяснить, какие химические процессы могут использовать европейские микробы для производства энергии. Различные химические процессы могут создавать совершенно разные виды микробов. Наше исследование будет направлено на то, чтобы определить, как различные химические процессы влияют на физиологию организма», - сказал Холден.