Вчені довели, що біомаркери можуть зберігатися на поверхні крижаних супутників, незважаючи на радіацію

Якщо в Сонячній системі за межами Землі є життя, то, найімовірніше, саме в підлідних океанах Європи чи Енцелада. Там гіпотетичні організми мають доволі комфортні умови: необхідні хімічні елементи та захист від радіації у вигляді товстого шару льоду. Той самий лід ускладнює для нас їхній пошук, однак, згідно з новою статтею, хімічні компоненти клітин — амінокислоти — цілком можуть зберігатися на його поверхні мільйонами років.

Пошук позаземного життя (можливо навіть цивілізацій) століттями приваблював людей. На жаль, усі спроби досі були безуспішними, що аж ніяк не зупиняє вчених. Тим більше, що зберігається шанс знайти живі організми поза Землею, але в межах Сонячної системи.

Головні кандидати на житло — це, безумовно, крижані місяці газових гігантів, такі як Європа (супутник Юпітера) і Енцелад, що обертається навколо Сатурна. Вони не мають значної атмосфери і знаходяться в дуже серйозних умовах, але під їх поверхнею ховаються великі океани рідкої води. Незважаючи на холод далеко від Сонця, надра Європи та Енцеладу зігріті шляхом приливних сил, що виникають через тяжіння величезних Юпітера та Сатурна, відповідно.

На обох крижаних місяцях відбувається криовулканізм — виверження вулканів в умовах низьких температур. Також супутники можуть містити принесений кометами вуглець та інші необхідні для зародження життя елементи. На Енцеладі також вдалося виявити фосфор. Тому обидва космічні океани продовжують привертати увагу астробіологів, які шукають ознаки позаземного життя. Їх цікавлять біомаркери, чи біосигнатури, — такі хімічні речовини чи інші ознаки, що говорять про присутність живих організмів.

Якщо на Європі чи Енцеладі справді завелося життя, то пробитися до нього через багатокілометровий лід буде непросто. Втім, очікується наявність біомаркерів і в товщі льоду, який пов’язаний з океаном, або у викидах кріовулканів. Наприклад, грандіозного «фонтану» біля південного полюса Енцелада, завдяки якому лід та різні домішки потрапляють у космос. Проте обидва підходи викликають складнощі. Перший – при бурінні льоду, другий – при точному захопленні зразка космічним апаратом.

Автори нової статті в журналі Astrobiology вирішили експериментальним шляхом з’ясувати, наскільки великі шанси біомаркерів уціліти на поверхні супутників. Вони відтворили умови на Європі та Енцеладі в лабораторії, використовуючи рідкий азот та гамма-випромінювання.

Автори припустили, що гамма-промені руйнують органіку приблизно так, як і корпускулярна радіація, хоча в космосі переважає саме вона. Так, поверхня Європи бомбардують насамперед електрони з високою енергією, а також протони з радіаційних поясів Юпітера. Водночас, гігант краще захищає свій супутник від радіації галактичних джерел. Тим часом для Енцеладу важливіша радіація, що надходить ззовні Сонячної системи, — насамперед протони та альфа-частинки, тобто ядра гелію.

Об’єктом дослідження стали окремі амінокислоти – гліцин та ізовалін (який земні клітини не використовують). Одні чисті препарати змішали з льодом (у якому на Європі та Енцеладі не бракує), інші помістили в середу кварцового скла. Також використовували залишки мертвих бактерій — кишкової палички Escherichia coli і Acetobacterium woodii, що сильно відрізняється від неї. Усі зразки запаювали у скляні пробірки без доступу повітря та занурювали в особливу посудину з рідким азотом. Він має температуру близько -196 градусів за Цельсієм, приблизно як на поверхні крижаних супутників.

Далі заморожені пробірки опромінювали. Поглинені зразками дози радіації були дуже великі — один, два, три чи чотири мегагри (мільйонів грей). Для порівняння: 10-15 грей більш ніж достатньо, щоб вбити людину. Від такого звернення скло деяких пробірок тріснуло чи навіть вибухнуло.

Вивчення вцілілих пробірок показало, що після дози до одного мегагрею чисті амінокислоти не руйнувалися. Гліцину не поменшало навіть після чотирьох мегагрей, а ось ізоваліну поменшало приблизно на 40 відсотків. При цьому препарати чистих амінокислот у кварцовому склі руйнувалися набагато швидше, ніж оточені водяним льодом.

У препаратах мертвих кишкових паличок вміст амінокислот плавно падало із зростанням дози радіації. Інакше повелися препарати A. woodii — залежність їхньої концентрації від дози описує ступінчаста крива. Після швидкого руйнування на дозі один мегагрей вони не розпадалися далі навіть при максимальному рівні радіації. При цьому 85 відсотків молекул амінокислот вціліли після опромінення дозою три мегагри, за винятком більш чутливих аргініну та гістидину.

Автори дійшли висновку, що такі біомаркери, як амінокислоти, можуть протягом мільйонів років зберігатися у льоду біля поверхні Європи (на глибині близько 20 сантиметрів). При цьому йдеться про слабко бомбардовані метеоритами ділянки тієї півкулі супутника, яка завжди звернена до Юпітера. На Енцеладі амінокислоти можуть зберігатися прямо на поверхні та в будь-якій частині місяця.