В Солнечной системе есть несколько миров, где под твердой поверхностью скрывается океан. С момента их открытия ученые задаются вопросом: могла ли там возникнуть жизнь? Авторы новой работы смоделировали выживание простейших на Титане, спутнике Сатурна.
Титан — крупнейший спутник Сатурна. Как показали данные, собранные миссией «Кассини», на поверхности этой луны встречаются углеводородные озера, а под поверхностью, вероятно, есть огромный океан. Важное отличие Титана от других спутников со скрытыми океанами (Энцелада, Ганимеда и Европы) — наличие плотной атмосферы.
В результате фотохимических реакций в атмосфере Титана образуются органические соединения, в том числе сложные структуры. Эти молекулы падают на поверхность и в озера, формируя богатый органикой рельеф. Под «пылью» органики скрывается кора — вероятно, смесь водяного льда и гидрата метана толщиной 100 километров. Еще ниже находится жидкий океан.
Условия на поверхности Титана довольно некомфортные для жизни, но если органика с поверхности просачивается в океан, то в жидкой толще могла появиться жизнь. Для успешного существования и размножения простейшим формам жизни необходимы два «ингредиента»: элементы для синтеза биомолекул и энергия от окислительно-восстановительных реакций.
Ученые провели уже несколько исследований, моделируя условия для жизни на Энцеладе, другом спутнике Сатурна. Используя биоэнергетические модели, они оценили, какая популяция простейших сможет выжить при заданном обилии элементов и энергии. Авторы новой научной работы, опубликованной в журнале The Planetary Science Journal, адаптировали метод под условия Титана.
Ключом к жизни на Титане может быть ферментация. Окислительно-восстановительные реакции требуют наличия «получателя» электронов. Например, при аэробном дыхании им выступает кислород, при анаэробном — нитраты. Ферментация не требует присутствия внешнего «получателя», электроны передаются продуктам ферментации, таким как водород и ацетаты. В общем, ферментирующаяся органика, попавшая в океан с поверхности, может быть источником энергии и необходимого углерода.
Авторы нового исследования сфокусировались на ферментации глицина (аминоэтановой кислоты). Причина в том, что на Земле «потребители — ферментеры» глицина и подобные им организмы встречаются повсеместно еще с незапамятных времен и выживают даже в самых сложных условиях.
«Мы знаем, что глицин достаточно распространен в первичном веществе Солнечной системы. Мы находим глицин или его исходные составляющие почти везде: в астероидах, кометах, облаках частиц и газа, из которых формируются звезды и планеты», — объяснил Антонин Аффхолдер, соавтор исследования из Аризонского университета (США).
По результатам ранее проведенных исследований, падающие на Титан метеориты могут растапливать кору, образуя небольшие «озера». По трещинам жидкость вместе с поверхностной органикой — в частности, глицином — может стекать в скрытый океан. К сожалению, как показало новое моделирование, такого «снабжения» недостаточно.
Глицина с поверхности Титана хватит на поддержание популяции в 1014 — 1017 клеток, или нескольких килограммов «жизни», если считать по углероду, как вычислили авторы новой статьи. В масштабах океана — менее одной клетки на килограмм жидкости.
В общем, океан Титана не может быть заселен глицин-ферментирующими простейшими — маловато падающих метеоритов. Возможно, эти «инопланетяне» живут колониями в областях с достаточным притоком необходимых элементов, например на нижней стороне коры. Конечно, в основе их существования может быть не глицин, а другие соединения. Для проверки новых гипотез необходимо больше узнать об органике на Титане.
Автор: Дарья Губина