Художественное представление космического корабля, пролетающего сквозь гейзеры вблизи южного полюса Энцелада
© NASA / JPL-Caltech
Энцелад, один из удивительных спутников Сатурна, давно удерживает звание главного кандидата на обнаружение внеземной жизни. Новейшие научные изыскания лишь укрепили эту репутацию, указывая на потенциальное присутствие микроорганизмов в огромном океане, скрытом под его многокилометровой ледяной оболочкой. Однако, несмотря на обнадеживающие данные, ряд экспертов призывают к взвешенному и осторожному подходу в окончательных выводах.
Маленький мир с огромной активностью
Несмотря на свои скромные размеры – диаметр Энцелада составляет всего около 500 километров, – это космическое тело является одним из самых геологически активных объектов в нашей Солнечной системе. Под его ледяной поверхностью находится глубоководный океан, заполненный жидкой водой, которая остается в таком состоянии, несмотря на колоссальное расстояние от Солнца. Этот удивительный феномен объясняется мощными приливными силами, возникающими под воздействием гравитации Сатурна, которые вызывают постоянное растяжение и сжатие ядра Энцелада, генерируя значительное количество тепла.
Одной из наиболее поразительных особенностей Энцелада являются его криовулканы – мощные гейзеры, выбрасывающие водный пар и частицы льда прямо в космос через трещины в ледяной коре. Денис Беляев, старший научный сотрудник Института космических исследований Российской академии наук, сравнивает это явление с выходом пара из городского колодца зимой на Земле, но отмечает, что на Энцеладе процесс происходит при значительно меньших температурах, давлении и гравитации, что позволяет выброшенным частицам подниматься на сотни километров над поверхностью спутника.
Иллюстрация Энцелада и космического аппарата `Кассини`. 14 апреля 2017 года
© NASA / JPL-Caltech
Эти выбросы являются основным источником материала для формирования предпоследнего кольца Сатурна, известного как кольцо E. В период с 2005 по 2017 год автоматическая межпланетная станция Cassini многократно пролетала как сквозь это кольцо, так и непосредственно над областями гейзеров Энцелада. Информация, собранная приборами космического аппарата, оказалась чрезвычайно перспективной: в образцах были обнаружены органический углерод и азот – фундаментальные элементы, абсолютно необходимые для зарождения и поддержания жизни.
Наличие жидкой воды, внутреннего источника энергии и жизненно важных органических соединений дало ученым НАСА основания назвать Энцелад `наиболее благоприятным местом` для потенциального существования внеземных форм жизни. Проводятся параллели с земными гидротермальными источниками, расположенными на дне океанов, где, в полном отсутствии солнечного света, процветают уникальные экосистемы. Более того, одна из научных гипотез предполагает, что именно в таких экстремальных условиях зародилась жизнь на нашей планете, о чем свидетельствуют некоторые особенности последнего универсального общего предка (LUCA) – древнейшего микроорганизма, обладавшего высокой устойчивостью к высоким температурам.
`Тигровые полосы` на поверхности спутника Сатурна Энцелад делают его не похожим ни на одно планетное тело в Солнечной системе
© Фото : NASA, ESA, JPL, SSI, Cassini
Пять из шести элементов жизни обнаружены
Однако существует вероятность того, что оптимистичные выводы, сделанные на основе первоначальных открытий Cassini, могли оказаться преждевременными. Органические соединения могли образоваться не в океане, а на орбите Сатурна под воздействием космического излучения. В стремлении опровергнуть эту версию, немецкий астроном Нозаир Хаваджа в сотрудничестве с коллегами предпринял новое, углубленное исследование. Результаты их работы, опубликованные в престижном журнале Nature Astronomy, убедительно доказывают, что найденные органические вещества действительно происходят из подледного океана Энцелада.
Органика на Энцеладе
© Jonah S. Peter Tom A. Nordheim Kevin P. Hand
Команда Хаваджи с исключительной тщательностью переанализировала данные анализатора космической пыли (CDA) аппарата Cassini, полученные в 2008 году, и выявила следы органических молекул, которые ранее были пропущены. Среди них обнаружено множество новых классов соединений: алифатические и (гетеро)циклические эфиры/щелочи, простые эфиры/этил и, предположительно, соединения, содержащие азот и кислород. На Земле эти молекулы являются важными звеньями в цепочке химических реакций, приводящих к образованию основных строительных блоков жизни.
Это открытие свидетельствует о присутствии на Энцеладе пяти из шести основных элементов, абсолютно необходимых для жизни и известных как CHNOPS: углерод, водород, азот, кислород и фосфор. Недостающим элементом остается только сера. Важно отметить, что, хотя эти соединения образуются абиотическим путем (то есть имеют небиологическое происхождение), без них жизнь – в известных нам формах – невозможна.
Ученые также отмечают, что скорость столкновения молекул с прибором CDA является дополнительным доказательством их происхождения из океана, а не из химических реакций на орбите. Частицы, выброшенные из гейзеров, разгонялись до 18 метров в секунду, в то время как частицы в кольце Е (подверженном радиации) достигали скорости до 14 метров в секунду. Более того, схожий химический состав элементов, обнаруженных в кольце Е, также подтверждает их океаническое происхождение.
Кольцо из частиц водяного льда
© Nature Astronomy (2023)
«Огромное открытие» или ложная надежда?
Несмотря на оптимизм, существует и более сдержанная, если не сказать пессимистичная, точка зрения. Грейс Ричардс из Национального института астрофизики Италии и ее исследовательская группа предложили альтернативную гипотезу: многие органические молекулы, обнаруженные в шлейфах гейзеров, могли образоваться не в глубоком океане, а на самой поверхности спутника под интенсивным воздействием мощного магнитного поля Сатурна. Эти выводы были подкреплены лабораторными экспериментами, проведенными в Венгрии, где были воссозданы миниатюрные условия, имитирующие среду Энцелада. Ричардс подчеркивает, что ее работа не исключает возможность существования жизни на Энцеладе, но напоминает о необходимости крайне осторожного отношения к интерпретации данных, полученных аппаратом Cassini.
Денис Беляев, в свою очередь, акцентирует внимание на еще одном критическом факторе: «Безусловно, наличие органических веществ может указывать на присутствие микроорганизмов в подледном океане Энцелада. Гидротермальные процессы, которые генерируют углеводороды, вполне способны обеспечивать необходимую энергию для поддержания оптимальной температуры в недрах. Здесь напрашиваются явные параллели с подледным озером Восток в Антарктиде, где условия весьма схожи. Однако, остается открытым ключевой вопрос: каково необходимое количественное содержание органических соединений для полноценного поддержания жизни в условиях океана Энцелада?»
Схема образования гейзеров Энцелада
© NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute
Важнейшим аспектом является также достаточное количество кислорода, который служит окислителем для органики, что является фундаментальным биологическим признаком. Для сравнения, на Титане, другом спутнике Сатурна, углеводородов, в особенности метана, присутствует в изобилии. Тем не менее, говорить о жизни на Титане не приходится из-за крайне низкого содержания кислорода, а сам метан имеет исключительно химическое (небиологическое) происхождение.
Беляев подводит итог: «Аппарат `Кассини` действительно зафиксировал кислородсодержащие компоненты на Энцеладе, в том числе органические. Но ключевой вопрос вновь заключается в количестве – достаточно ли его для осуществления необходимых окислительных реакций, чтобы мы могли утверждать о биологическом происхождении органики. В этом контексте обнаруженные химические соединения могут, к сожалению, породить ложную надежду». По его словам, несмотря на то, что новые исследования подтверждают наличие гидротермальных и геохимических процессов в недрах Энцелада, однозначно говорить о существовании жизни на этом ледяном спутнике пока еще слишком рано.
Тем не менее, Нозаир Хаваджа уверен, что любой исход поисков внеземной жизни на Энцеладе станет значительным достижением. «Даже если жизнь не будет обнаружена, это все равно будет огромным открытием, поскольку оно поставит перед нами серьезнейшие вопросы о причинах ее отсутствия в такой, казалось бы, подходящей для жизни среде», – объясняет он.
Для получения окончательных и неоспоримых ответов существует лишь один путь – осуществить высадку на Энцелад и взять образцы свежего льда непосредственно с его поверхности. Европейское космическое агентство уже рассматривает планы по отправке к спутнику Сатурна орбитального аппарата и посадочного модуля. Однако, ожидание обещает быть долгим: предполагаемое прибытие миссии на Энцелад запланировано не ранее 2054 года.
