Внеземная жизнь: Солнечная система

Есть ли жизнь в космосе? Всем это интересно.

Но когда люди говорят о внеземной жизни, они обычно представляют далёкие-далёкие звёзды и планеты, похожие на Землю. А сама Солнечная система при этом считается голой и безжизненой, за исключением нашей планеты, конечно.
И правда, как может появиться жизнь на газовых гигантах со сверх-высокой гравитацией или на ледяных гигантах? Меркурий вообще без атмосферы, а Венера чересчур горячая. Разве только Марс, но там, похоже, всё пусто.

Но нет, Марс считается одним из основных кандидатов на оплот инопланетной жизни. Это правда, что на Марсе нет жидкой воды: низкие температура и давление приводят к тому, что жидкая вода либо замерзает, либо испаряется. Да и существовавшие некогда марсианские моря были в 10–100 раз солоней, чем земные моря (Tosca, 2008). Правда и то, что космическая радиация выжигает всё на поверхности красной планеты (Dartnell, 2007). Но внутри Марса вполне могли остаться водохранилища с более-менее пресной водой, защищённые от радиации многими метрами грунта.
Напрямую жизнь на Марсе искали только в далёких 1970х, когда марсоход Викинг провел противоречивый анализ грунта. С одной стороны, грунт подавал признаки фотосинтеза, газообмена и питания при увлажнении. Что особенно интересно, нагревание или охлаждение понижало и необратимо устраняло эти эффекты, подобно тому, как стерилизация убивает бактерии. С другой ­ — в грунте не было найдено следов органики и обнаруженные эффекты приписали неорганическим, неживым реакциям. Как выяснилось после миссии Феникс в 2007, сложная марсианская органика могла быть уничтожена при пробоподготовке к анализу (Navarro-González, 2010) из-за окисления перхлоратом грунта при высоких температурах. В свете этих новых данных следы хлорметана в пробах Викинга перестали рассматривать просто как загрязнение с Земли.
К тому же в 2012 марсоход Курьёзити обнаружил в атмосфере колебания концентраций метана неизвестной природы (Webster, 2015). А если вспомнить про обнаружение бактерио-подобных отложений в метеоритах, прилетевших к нам с Марса (Xavier, 2015), то сказки о метаногенах, плещущихся в глубинах Марса, перестают быть такими невероятными.
Чтобы раз и навсегда окончить спор об обитаемости нашего ближайшего космического соседа в 2016 стартует совместная российско-европейская миссия Экзо-Марс.

Но не стоит забывать, что в Солнечной системе есть не только планеты, но и их спутники, порой гораздо более пригодные для жизни.
Самый известный из таких спутников — спутник Юпитера, Европа. Она покрыта толстым слоем льда, а температура на поверхности опускается ниже -200С. Более того, сильное магнитное поле Юпитера направляет космическую радиациию как раз на орбиту Европы. Зато приливное растяжение, вызванное движением вокруг газового гиганта, разогревает внутренний жидкий океан. Что происходит под коркой льда пока неясно. И вряд ли скоро станет ясным, ведь пробуриться сквозь лёд толщиной по крайней мере несколько километров под жёстким излучением — задача далеко непростая. Тем не менее там могут существовать микробные сообщества, подобные глубоководным сообществам на Земле.

Есть и другие небесные тела, похожие на Европу. Например, спутник Нептуна Тритон, про который известно совсем мало, или ещё один спутник Юпитера Каллисто. Горяздо перспективней выглядит спутник Сатурна Энцелад. Его гейзеры питают одно из колец Сатурна. Чтобы получить информацию о составе подлёдного океана Энцелада, не надо ничего бурить или вообще спускаться на поверхность — достаточно пролететь рядом с испускающимся гейзером и взять пробу воды. В рамках программы Дискавери НАСА идёт конкурс проектов по полёту на Энцелад, победитель которого будет объявлен в 2016 год. Запуск зонда запланирован на 2021 год: медлить нельзя, ведь гейзеры непостоянны, да и гравитационные маневры уже не сыграют на руку (Tsou, 2012).
Во всех описанных случаях условия среды чем-то напоминают экстремофильные земные сообщества, а стало быть на Европе, Марсе, Энцеладе или Тритоне ожидается найти жизнь, биохимически похожую на земную. Но на крупнейшем спутнике Сатурна, Титане, может существовать принципиально иная жизнь.

Титан — единственное тело в Солнечной системе кроме Земли, на поверхности которого имеются реки и озёра. Но состоят они не из воды, а из углеводородов, конденсирующихся при сверхнизких температурах. На Титане действуют криовулканы, извергающие «расплавленные» воду с аммиаком и метан. Также на этом спутнике есть плотная атмосфера и времена года. В общем и целом, Титан многим похож на Землю, только очень-очень холодную Землю. Гипотетически, на нём может быть жизнь, живущая за счёт окисления водорода ацетиленом (McKay, 2005). Эта гипотеза согласуется с данными о крайне низких концентрации этих газов у поверхности спутника. Вполне возможно, что их там поглощает нечто живое. Может, даже нечто клеточное: в 2015 учёным удалось сконструировать аналог клеточной мембраны, стабильный при сверхнизких температурах и состоящий из встречающегося на Титане акрилонитрила (Stevenson, 2015).

В итоге получается, что люди пока не имеют и малейшего представления о распространении жизни во Вселенной. Может быть, мы даже не одни в Солнечной системе. Что уж говорить о всей галактике, в которой астрономы открывают всё новые и новые экзопланеты. Конечно, многие из них непригодны для жизни, но ведь никто не проверял их спутники, верно?

Источники:
Dartnell, L. R., Desorgher, L., Ward, J. M., & Coates, A. J. (2007). Modelling the surface and subsurface Martian radiation environment: Implications for astrobiology. Geophysical Research Letters, 34(2), 1–6. http://doi.org/10.1029/2006GL027494
Irwin, L. N., & Schulze-Makuch, D. (2001). Assessing the plausibility of life on other worlds. Astrobiology, 1(2), 143–60. http://doi.org/10.1089/153110701753198918
McKay, C. P. (2011). The search for life in our Solar System and the implications for science and society. Philosophical Transactions. Series A, Mathematical, Physical, and Engineering Sciences, 369(1936), 594–606. http://doi.org/10.1098/rsta.2010.0247
McKay, C. P., & Smith, H. D. (2005). Possibilities for methanogenic life in liquid methane on the surface of Titan. Icarus, 178(1), 274–276. http://doi.org/10.1016/j.icarus.2005.05.018
McKay, D. S., Gibson, E. K., Thomas-Keprta, K. L., Vali, H., Romanek, C. S., Clemett, S. J., … Zare, R. N. (1996). Search for past life on Mars: possible relic biogenic activity in martian meteorite ALH84001. Science (New York, N.Y.), 273(5277), 924–930. http://doi.org/10.1126/science.273.5277.924
Navarro-González_2010.pdf. (n.d.).
Schlebusch, C. M., Skoglund, P., Sjödin, P., Gattepaille, L. M., Hernandez, D., Jay, F., … Jakobsson, M. (2012). References and Notes 1., 1187(1998), 1204–1207. http://doi.org/10.5061/dryad.rd70f
Stevenson, J., Lunine, J., & Clancy, P. (2015). Membrane alternatives in worlds without oxygen: Creation of an azotosome. Science Advances, 1(February), e1400067–e1400067. http://doi.org/10.1126/sciadv.1400067
Tsou, P., Brownlee, D. E., McKay, C. P., Anbar, A. D., Yano, H., Altwegg, K., … Kanik, I. (2012). LIFE: Life Investigation For Enceladus A Sample Return Mission Concept in Search for Evidence of Life. Astrobiology, 12(8), 730–742. http://doi.org/10.1089/ast.2011.0813
Webster, C. R., Mahaffy, P. R., Atreya, S. K., Flesch, G. J., Mischna, M. A., Meslin, P., … Gellert, R. (2015). Mars methane detection and variability at Gale crater. Science, 347(6220), 415–417. http://doi.org/10.1126/science.1261713
Интересное рассуждение на тему потоков этина и водорода на Титане из первых рук