Когда винтокрылый аппарат NASA Dragonfly спустится сквозь густую золотую дымку на спутнике Сатурна Титане, он обнаружит пугающе знакомую местность. Дюны огибают экватор Титана. Облака плывут по его небу. Моросит дождь. Реки текут, образуя каньоны, озера и моря.
Но не все так знакомо, как кажется. При температуре минус 292 градуса
по Фаренгейту дюнные пески состоят не из силикатных зерен,
а из органического материала. Реки, озера и моря содержат жидкий метан
и этан, а не воду. Титан — холодный мир, полный органических молекул.
Однако Dragonfly, винтокрылый летательный аппарат размером с автомобиль, запуск которого запланирован не ранее 2028 года, будет исследовать
этот холодный мир, чтобы потенциально ответить на один из главных вопросов науки: как зародилась жизнь?
Поиск ответов о жизни в месте, где она, скорее всего, не сможет выжить, кажется странным. Но в этом-то и суть.
«Миссия Dragonfly не заключается в обнаружении жизни — это миссия по исследованию химии, которая существовала до биологии здесь, на Земле», — сказал Зиби Тертл, главный исследователь Dragonfly и планетолог
из Лаборатории прикладной физики имени Джона Хопкинса в Лореле,
штат Мэриленд. «На Титане мы можем исследовать химические процессы, которые могли привести к возникновению жизни на Земле, без усложнения картины жизнью».
На Земле жизнь переделала почти все, похоронив своих химических предшественников под эпохами эволюции. Даже сегодняшние микробы полагаются на множество реакций, чтобы продолжать извиваться.
«Нужно было бы перейти от простой химии к сложной, прежде чем переходить к биологии, но мы не знаем всех шагов», — сказал Тертл. «Титан позволяет нам раскрыть некоторые из них».
Титан — это нетронутая химическая лаборатория, где все ингредиенты известной жизни — органика, жидкая вода и источник энергии — взаимодействовали в прошлом. То, что раскроет Dragonfly, прольет свет
на прошлое, стертое с Земли, и улучшит наше понимание обитаемости и того, является ли химия, которая зажгла здесь жизнь, универсальным правилом — или чудесной космической случайностью.
До миссии NASA Кассини-Гюйгенс* исследователи не знали, насколько богат Титан органическими молекулами. Данные миссии в сочетании
с лабораторными экспериментами выявили молекулярный шведский стол — этан, пропан, ацетилен, ацетон, винилцианид, бензол, цианоген
и многое другое.
Эти молекулы падают на поверхность, образуя толстые отложения на ледяном основании Титана. Ученые полагают, что химия, связанная с жизнью, могла бы зародиться там — если бы там была жидкая вода, например, от удара астероида.
В кратер Селк, место падения метеорита шириной 50 миль, входит ключевое направление Dragonfly не только потому, что оно покрыто органикой,
но и потому, что там могла быть жидкая вода в течение длительного времени.
Удар, который сформировал Селк, растопил ледяную коренную породу, создав временный бассейн, который мог оставаться жидким сотни или тысячи лет под изолирующим слоем льда, как зимние пруды на Земле. Если бы в него был добавлен природный антифриз, такой как аммиак, бассейн мог бы оставаться незамерзшим еще дольше, смешивая воду с органикой и кремнием, фосфором, серой и железом ударника, чтобы сформировать первичный суп.
«По сути, это долгосрочный химический эксперимент», — сказала Сара Хёрст, химик-атмосферщик из Университета Джонса Хопкинса и соисследователь
в научной группе Dragonfly. «Вот почему Титан так интересен.
Это естественная версия наших экспериментов по зарождению жизни —
за исключением того, что он длится гораздо дольше
и в планетарном масштабе».
Десятилетиями ученые моделировали ранние условия Земли, смешивая воду
с простой органикой, чтобы создать «пребиотический суп» и запуская реакции электрическим током. Проблема во времени. Большинство испытаний длятся недели, может быть, месяцы или годы.
Однако расплавленные бассейны в кратере Селк, возможно, просуществовали десятки тысяч лет. Это все еще меньше, чем сотни миллионов лет,
которые потребовались для возникновения жизни на Земле, но потенциально достаточно времени для возникновения критической химии.
«Мы не знаем, заняла ли земная жизнь так много времени, потому что условия должны были стабилизироваться, или потому что самой химии требовалось время», — сказал Хёрст. «Но модели показывают, что если бросить органику Титана в воду, то для химии хватит десятков тысяч лет».
Dragonfly проверит эту теорию. Приземлившись около Селка, он будет летать
от места к месту, анализируя химию поверхности, чтобы исследовать замороженные остатки того, что могло быть пребиотической химией
в действии.
Морган Кейбл, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA
в Южной Калифорнии и соисследователь Dragonfly, особенно взволнован прибором Dragonfly Mass Spectrometer (DraMS). Разработанный Центром космических полетов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд,
с ключевой подсистемой, предоставленной CNES (Centre National d'Etudes Spatiales), DraMS будет искать индикаторы сложной химии.
«Мы ищем не точные молекулы, а закономерности, которые предполагают сложность», — сказал Кейбл. Например, на Земле аминокислоты — фундаментальные для белков — появляются в определенных закономерностях. Мир без жизни в основном производил бы самые простые аминокислоты
и формировал бы меньше сложных.
В целом Титан не считается пригодным для жизни: там слишком холодно
для существования химии жизни в том виде, в котором мы ее знаем,
а на поверхности, где существуют органические вещества и вероятные источники энергии, нет жидкой воды.
Тем не менее, ученые предположили, что если в месте есть ингредиенты жизни и достаточно времени, сложная химия — и в конечном итоге жизнь —
должна возникнуть. Если Титан докажет обратное, это может означать,
что мы что-то неправильно поняли о начале жизни, и она может быть более редкой, чем мы думали.
«Мы не узнаем, насколько легко или сложно осуществить эти химические шаги, если мы не пойдем, поэтому нам нужно пойти и посмотреть», — сказал Кейбл. «В этом и заключается забавность путешествия в мир, подобный Титану.
Мы как детективы с увеличительными стеклами, смотрим на все и гадаем,
что это такое».
Dragonfly проектируется и строится под руководством Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса (APL), которая управляет миссией для NASA.
В команду входят ключевые партнеры из Центра космических полетов имени Годдарда и Лаборатории реактивного движения NASA. Dragonfly управляется Центром космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, для Управления научных миссий агентства в штаб-квартире NASA в Вашингтоне.
*Касси́ни-Гю́йгенс[2] (англ. Cassini–Huygens) — автоматическая межпланетная станция (АМС), созданная совместно НАСА, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством для исследования планеты Сатурн, его колец и спутников
Информация взята с сайта nasa.gov
Спасибо, что ознакомились, ваш Павел М.