Астрономия

Воссоздав условия, предположительно, царящие в недрах Энцелада — ледяного спутника Сатурна, — исследователи выяснили, что горячая вода под толщей льда могла буквально «варить» аминокислоты и другие органические соединения, необходимые для зарождения жизни. Похожие процессы, вероятно, проходили и на других ледяных лунах, что делает их главными кандидатами на роль потенциально обитаемых миров за пределами Земли.

Энцелад — один из самых загадочных спутников Сатурна. Этот мир диаметром около 500 километров славится своими гейзерами, выбрасывающими в космос струи воды, льда и органических веществ. Гигантские фонтаны, которые вырываются из трещин в южной полярной области, впервые зафиксировали в 2005 году с помощью зонда «Кассини». Проанализировав их состав, ученые предположили, что под поверхностью луны скрывается глобальный океан жидкой воды с каменистым дном.

Водород, аммиак, метан, углекислый газ и сложные органические соединения — классические признаки активных химических процессов, которые наблюдаются в гидротермальных источниках на дне земных океанов. Такие условия считаются одними из наиболее благоприятных для возникновения жизни: тепло, жидкая вода и богатый набор химических элементов создают естественную «лабораторию» для синтеза органики.

Чтобы проверить эту теорию, международная исследовательская группа под руководством Максвелла Л. Крэддока (Maxwell L. Craddock) и Ясухито Сэкинэ (Yasuhito Sekine) из Токийского технологического института (Япония) провела серию экспериментов, имитирующих процессы в подповерхностном океане Энцелада. Для этого использовали растворы, состав которых повторял «химический профиль» выбросов, зафиксированных «Кассини».

Воду с аммиаком, метаном, диоксидом углерода, циановодородом, формальдегидом, гликолевым альдегидом, фосфатами и бензолом поместили в герметичные золотые капсулы и нагревали до 150 градусов Цельсия при давлениях до 20 мегапаскалей — это соответствует условиям на глубинах до 150 километров под ледяной коркой Энцелада. Затем, моделируя естественные циклы нагревания и замерзания в ледяной коре спутника, растворы охлаждали и даже замораживали до минус 40 градусов Цельсия.

Результаты показали, что именно в таких условиях формировалось множество органических соединений, включая аланин, глицин, серин и другие аминокислоты. При этом образование глицина — простой аминокислоты, известной как один из базовых «кирпичиков» белков — происходило без воздействия высоких температур даже при длительном замораживании.

Сравнив полученные образцы с данными спектрометра Cosmic Dust Analyzer, установленного на борту «Кассини», исследователи обнаружили, что синтезированные соединения совпадают по ряду характеристик с веществами, выявленными в струях Энцелада. Но поскольку аминокислоты, активно синтезируемые в экспериментах, не были обнаружены в органически богатых выбросах Энцелада, Сэкинэ и Крэддок предположили, что они либо скрыты в соленых «зернах» (частицах), либо их концентрация очень низкая.

Крупные органические макромолекулы, содержащие ароматические кольца и длинные углеводородные цепи, в лабораторных условиях воспроизвести не удалось. Они, судя по всему, сохранились с момента формирования луны или образовались в более экстремальных условиях: например, при температурах выше 150 градусов Цельсия в присутствии каталитических (природных) минералов на дне океана.

Результаты научной работы, опубликованной в журнале Icarus, предполагают, что химическая эволюция Энцелада шла так же, как на ранней Земле: от простых неорганических веществ к аминокислотам и более сложным органическим соединениям. Если выводы ученых верны, подобные процессы могут происходить и на других лунах газовых гигантов, включая Европу и Титан.