Вода оказалась заурядной жидкостью в Солнечной системе. Но вот с Энцеладом случай особый. Когда в 1980 году «Вояджер-1» прислал снимок этого спутника, он выглядел скучнейшим местом — крошечный, неестественно яркий «снежок» диаметром всего 500 километров. А потом, в 2005 году, прилетел «Кассини» и перевернул всё с ног на голову. Оказалось, что под ледяной скорлупой плещется глобальный солёный океан, который через трещины на южном полюсе выстреливает в космос гигантскими гейзерами. Вода. Соль. Органика. Метан. Всё это есть, и теперь мы мучительно пытаемся ответить на вопрос: а есть ли там кто?
С благодарностью постоянному читателю — эта статья для вас.
Спасибо, что вдохновляете!
Там, где не нужно Солнце
На Земле, куда ни ткни, жизнь рано или поздно упирается в энергию фотонов. Растения ловят свет, травоядные едят растения, хищники едят травоядных. Это работает везде, кроме кромешной тьмы. На Энцеладе толща льда над океаном составляет, по разным оценкам, от пяти до тридцати километров. Там царит вечная, первозданная ночь. Фотосинтез невозможен чисто физически. Значит, если в этом океане что-то шевелится, оно должно питаться не светом, а химией.
И ключ к этой химии — гидротермальные источники на дне океана. «Кассини» обнаружил в шлейфах гейзеров молекулярный водород и крохотные частицы кремнезёма. А это уже серьёзная улика. На Земле такие частицы образуются только в одном месте — вокруг «чёрных курильщиков», где раскалённая (под 90 градусов) вода контактирует с горными породами. Там, на нашей планете, в кромешной темноте и под диким давлением, живут целые ковры экосистем, которые не просто выживают — они процветают. И в основе их пищевой пирамиды лежат не фотосинтетики, а хемосинтетики. Простейшая схема, которую мог бы нарисовать любой астробиолог: есть водород (H₂), есть углекислый газ (CO₂). Если смешать их в подходящем ферментативном «реакторе», можно получить метан (CH₄) и уйму химической энергии на собственные нужды.
На Земле это делают археи-метаногены. Так вот, метана в гейзерах Энцелада столько, что простыми геологическими реакциями его объяснить трудно. Он не пассивный, он «биогенно подозрительный». И не исключено, что на дне океана Энцелада, вокруг таких же «белых» или «чёрных курильщиков», живут свои сообщества микроорганизмов, которые превращают водород из гидротерм в топливо для жизни.
Мир «медленной жизни»
Давайте теперь попробуем представить, как должна быть устроена жизнь, выбравшая такой дом. Во-первых, это жизнь на голодном пайке. Энергии от хемосинтеза не в пример меньше, чем даёт солнечный свет на Земле. Если у нас в океане биомасса измеряется гигатоннами, то на Энцеладе, как подсчитали исследователи из Университета Аризоны в одной недавней работе, вся совокупная масса микробов в глобальном океане этой луны может быть равна… биомассе одного кита. Одного-единственного. Мир-океан размером с планету, а живого вещества в нём — как несколько десятков тонн, распылённых в тысячах кубических километров воды.
Это неизбежно накладывает отпечаток на темп жизни. Забудьте о стремительной эволюции и бурном размножении, как в приповерхностных водах Земли. Здесь метаболизм должен быть предельно экономным, «медленным». Я представляю себе микробные колонии, где клетка может делиться не раз в полчаса, а раз в несколько месяцев или даже лет. Жизненный цикл, исчисляемый столетиями.
И про холод нужно сказать отдельно. Даже у самого жерла температура воды быстро падает при удалении от источника. Клеточная машинерия должна работать при температурах, близких к точке замерзания солёной воды. А значит, без «биологических антифризов» там не обойтись. Специальные белки, которые не дают кристаллам льда рвать клеточные мембраны, или насыщение цитоплазмы особыми солями-криопротекторами, как это делают некоторые земные рыбы и насекомые. Это могла бы быть биохимия, приспособленная к существованию на грани замерзания, но при этом с молниеносной реакцией на локальное тепло.
Можно ли это вообще увидеть?
Обычно, когда мы говорим об изучении подлёдных океанов — Европы или того же Энцелада — мы представляем фантастические буровые платформы или атомные субмарины-зонды, которые плавят лёд годами. Это дорого, невероятно сложно и в ближайшие десятилетия, увы, нереализуемо. Но Энцелад уникален. Он сам показал нам свой океан.
Через тигровые полосы на южном полюсе (глубокие трещины в коре) вода, насыщенная газами, с огромной скоростью выбрасывается в космос, мгновенно замерзая в микроскопические ледяные песчинки. Значительная часть этого материала попадает в кольцо Е Сатурна, но часть можно поймать, просто пролетая сквозь шлейф, как это делал «Кассини». И вот представьте: внутри этих крошечных крупинок, словно мухи в янтаре, могут быть законсервированы частички океанской воды, соли и — теоретически — обломки клеток или целые споры.
Что именно нужно искать? Ответ не так прост. Конечно, хочется поймать целую клетку в объектив микроскопа. Но шанс на то, что хрупкая органика переживёт путь со дна океана до вакуума космоса, ничтожен. Скорее всего, она превратится в молекулярный «фарш». Поэтому астробиологи делают ставку на химический анализ. Есть определённые аминокислоты с характерной хиральностью. Есть специфические изотопные соотношения углерода (живые системы предпочитают лёгкий изотоп C12). Есть сложные липидные хвосты, характерные для мембран. Если мы найдём в шлейфе смесь молекул, которая не может существовать в абиогенной среде, и при этом их распределение масс будет смещено в «биологическую» сторону — это станет доказательством, не требующим посадки.
Ограничения и невидимые соседи
Но давайте честно: несмотря на весь оптимизм, разумный скепсис здесь не помешает. Океан Энцелада, возможно, не так стар, как земной. Гидротермальная активность может быть нестабильной. Мы не знаем, есть ли там фосфор, сера и прочие микроэлементы в нужной форме — на днях, кстати, появляются противоречивые данные о доступности фосфатов, которые критичны для ДНК и АТФ. Если геохимические циклы там беднее наших, это серьёзный тормоз для эволюции.
Даже если жизнь там есть, она почти наверняка застряла на прокариотическом уровне. Энергии в системе слишком мало, чтобы прокормить что-то, напоминающее червя или рачка. Максимум, на что я могу решиться в своих фантазиях, — это очень тонкие бактериальные маты, окутывающие «курильщики», или хлопья «снега» из пассивно дрейфующих клеток в толще воды, которые используют конвективные потоки как лифт, курсируя между тёплым ядром и ледяной коркой.
Ответы, которые ближе, чем кажутся
Мы стоим на потрясающе странном этапе. И чтобы ответить на вопрос «есть ли жизнь на Энцеладе?», не нужно бурить лёд. Нужен орбитальный аппарат с масс-спектрометрами и пылеуловителями нового поколения, который сможет нырнуть в эти струи не один, а несколько раз, тщательно профильтровав материал. Миссии вроде предложенного недавно «Enceladus Orbilander» могут наконец отделит улики геологии от улик биологии.
Когда мы найдём ответ, он будет прост: либо «да», либо «нет». Но оба варианта грандиозны. Если «нет» — перед нами лаборатория предбиотической химии, не сумевшая перешагнуть барьер. Если «да» — это будет означать, что наша Галактика просто кишит жидкой водой и базовыми формами жизни. В любом случае, Энцелад из унылой точки на небесной сфере превратился для всех в самый волнующий детектив нашего времени. И разгадка уже совсем близко — она буквально летает в кольце Е.
Статья специально