Ознаки життя може бути біля поверхонь Енцелада та Європи

Експерименти показують, що ці органічні молекули можуть протистояти радіації просто під льодом, що робить їх доступними для майбутніх роботизованих посадкових апаратів без глибокого буріння.

Дослідження життєвого потенціалу на крижаних місяцях

Європа, супутник Юпітера, і Енцелад, супутник Сатурна, мають докази існування океанів під крижаною кіркою. Експеримент NASA припускає, що якщо ці океани підтримують життя, ознаки цього життя у формі органічних молекул (наприклад, амінокислот, нуклеїнових кислот тощо) можуть вижити просто під поверхнею льоду, незважаючи на жорстку радіацію в цих світах. Якщо роботизовані посадкові апарати відправлять на ці супутники для пошуку ознак життя, їм не доведеться копати дуже глибоко, щоб знайти амінокислоти, які пережили зміни або руйнування радіацією.

«Грунтуючись на наших експериментах, «безпечна» глибина відбору амінокислот на Європі становить майже 8 дюймів (близько 20 сантиметрів) на високих широтах задньої півкулі (півкулі, протилежної напрямку руху Європи навколо Юпітера) у зоні, де поверхня не була сильно порушена ударами метеоритів», — сказав Олександр Павлов з Центру космічних польотів імені Годдарда NASA в Грінбелті, штат Меріленд, провідний автор статті про дослідження, опублікованої 18 липня в журналі Astrobiology.

«Для виявлення амінокислот на Енцеладі не потрібно брати підповерхневі проби — ці молекули витримають радіоліз (руйнування випромінюванням) у будь-якому місці на поверхні Енцелада менше десятої долі дюйма (менше кількох міліметрів) від поверхні».

Холодні поверхні цих майже безповітряних супутників, ймовірно, непридатні для життя через випромінювання як від високошвидкісних частинок, захоплених магнітними полями планети-господаря, так і через потужні події в глибокому космосі, такі як вибухи зірок. Однак під крижаною поверхнею обох є океани, які нагріваються припливами від гравітації планети-господаря та сусідніх супутників. У цих підповерхневих океанах могло б бути життя, якби вони мали інші потреби, такі як джерело енергії, а також елементи та сполуки, що використовуються в біологічних молекулах.

Експериментальні підходи та результати

Дослідницька група використовувала амінокислоти в експериментах з радіолізу як можливі представники біомолекул на крижаних супутниках. Амінокислоти можуть бути створені життям або небіологічною хімією. Однак виявлення певних видів амінокислот на Європі чи Енцеладі було б потенційною ознакою життя, оскільки вони використовуються земним життям як компонент для побудови білків. Білки необхідні для життя, оскільки вони використовуються для створення ферментів, які прискорюють або регулюють хімічні реакції, а також для створення структур. Амінокислоти та інші сполуки з підповерхневих океанів можуть бути винесені на поверхню гейзерами або повільним рухом крижаної кірки.

Щоб оцінити виживання амінокислот у цих світах, команда змішала зразки амінокислот з льодом, охолодженим приблизно до мінус 321 за Фаренгейтом (-196 за Цельсієм ) у герметичних безповітряних флаконах, і бомбардувала їх гамма-променями, різновидом високоенергетичного випромінювання. світло, в різних дозах. Оскільки в океанах може бути мікроскопічне життя, вони також перевірили виживання амінокислот у мертвих бактеріях у льоду. Нарешті, вони протестували зразки амінокислот у льоду, змішаному з силікатним пилом, щоб розглянути можливість змішування матеріалу з метеоритів або внутрішньої частини з поверхневим льодом.

Наслідки для майбутніх космічних місій

Експерименти дали ключові дані для визначення швидкості розпаду амінокислот, які називаються константами радіолізу. За допомогою цих даних команда використовувала вік поверхні льоду та радіаційне середовище в Європі та Енцеладі, щоб розрахувати глибину буріння та місця, де 10 відсотків амінокислот переживуть радіолітичне руйнування.

Хоча експерименти з перевірки виживання амінокислот у льоду проводилися раніше, це перший, у якому використовуються менші дози опромінення, які не розщеплюють амінокислоти повністю, оскільки просто змінити або розкласти їх достатньо, щоб неможливо визначити якщо це потенційні ознаки життя. Це також перший експеримент із використанням умов Європи/Енцелада для оцінки виживання цих сполук у мікроорганізмах і перший експеримент, у якому перевірено виживання амінокислот, змішаних із пилом.

Команда виявила, що амінокислоти розкладаються швидше, коли змішуються з пилом, але повільніше, коли надходять від мікроорганізмів.

«Повільні темпи руйнування амінокислот у біологічних зразках в умовах, схожих на поверхню Європи та Енцелада, підкріплюють аргументи для майбутніх вимірювань виявлення життя місіями посадкових модулів Європи та Енцелада», — сказав Павлов. «Наші результати вказують на те, що темпи деградації потенційних органічних біомолекул у багатих кремнеземом регіонах як на Європі, так і на Енцеладі вищі, ніж у чистому льоду, і, таким чином, можливі майбутні місії до Європи та Енцелада повинні бути обережними при відборі проб із багатих кремнеземом місць на обидва крижані місяці».

Потенційне пояснення того, чому амінокислоти вижили довше в бактеріях, полягає в тому, як іонізуюче випромінювання змінює молекули — безпосередньо шляхом розриву їхніх хімічних зв’язків або опосередковано шляхом створення реакційноздатних сполук поблизу, які потім змінюють або руйнують потрібну молекулу. Цілком можливо, що бактеріальний клітинний матеріал захищав амінокислоти від реакційноздатних сполук, які виробляються радіацією.