Нова научна работа затвърди тезата, че на Енцелад има всички необходими съставки за живот

Спътникът на Сатурн Енцелад е не само светъл и красив. Под този лед се крие океан, който съдържа необходимите за живота химични вещества.

Океанският спътник на Сатурн Енцелад привлича все по-голямо внимание в търсенето на извънземен живот в нашата Слънчева система. Голяма част от това, което знаем за Енцелад и неговия леден океан, идва от мисията „Касини“. Изследването на системата на Сатурн от „Касини“ приключи през 2017 г., но учените все още работят с неговите данни.

Новите изследвания, базирани на данните от „Касини“, затвърждават идеята, че на Енцелад има всички химични вещества, необходими за съществуването на живот.

По време на своята мисия „Касини“ откри подобни на гейзери водни шлейфове, изригващи от ледената обвивка на Енцелад. През 2008 г. „Касини“ направи едно близко прелитане и анализира тези потоци с помощта на анализатора на космически прах (CDA). CDA показа, че водата в шлейфовете съдържа интересна смесица от летливи вещества, включително въглероден диоксид, водни пари и въглероден оксид. Открити са и следи от молекулярен азот, прости въглеводороди и сложни органични вещества.

Данните от „Касини“ обаче продължават да се анализират след цели шест години от приключването на мисията му и изпращането му да загине в атмосферата на Сатурн. В нова статия, озаглавена „Наблюдения на елементния състав на Енцелад в съответствие с обобщените теоретични модели на екосистемите“ (Observations of Enceladus’ elemental composition consistent with generalised theoretical ecosystem models), са представени някои нови резултати. Водещ автор е Даниел Мураторе, докторант в Института Санта Фе.

Научната работа се фокусира върху откриването на амоняк и неорганичен фосфор в океана на Енцелад. Изследователите използват екологична и метаболитна теория и моделиране, за да разберат как тези химически вещества могат да направят Енцелад обитаем.

„В допълнение към разсъжденията за праговите концентрации на биологично активните съединения, необходими за поддържане на екосистемите, метаболитната и екологичната теория могат да осигурят мощна теоретична рамка за оценка на съвместимостта на извънземните среди с живите екосистеми“, обясняват авторите.

Ключов компонент на екологичната теория е съотношението на Редфийлд. То е кръстено на американския океанограф Алфред Редфийлд. През 1934 г. Редфийлд публикува констатации, че съотношението между въглерода и азота и фосфора (C:N:P) в океанската биомаса е забележително постоянно – 106:16:1. Други изследователи са установили, че това съотношение варира в известна степен в зависимост от района и наличните видове фитопланктон. В някои по-нови разработки това съотношение е уточнено на 166:22:1.

Точните цифри не са толкова важни, важен е изводът, до който е достигнал Редфийлд. Съотношението на Редфийлд показва забележителното единство между химичния състав на живите организми в дълбокия океан и самия океан. Той предполага, че съществува равновесие между океанската вода и хранителните вещества на планктона, основано на биотична обратна връзка. Той описва химическата основа на хранителните вещества и най-простите живи организми.

„Каквото и да е обяснението, съответствието между количеството биологично достъпен азот и фосфор в морето и пропорциите, в които те се използват от планктона, е явление от голям интерес“, каза Редфийлд в заключение на статията си.

И така, как се отнася откриването на амоняк и фосфор в океана на Енцелад към корелацията на Редфийлд и биологичния потенциал на Енцелад?

Съотношението на Редфийлд често се среща в „Дървото на живота“ на Земята.

„Поради тази очевидна повсеместност съотношението на Редфийлд се счита за целева характеристика за откриване на астробиологичен живот, особено на океански светове като Европа и Енцелад“, пишат авторите на новата статия.

Когато става въпрос за живот, единственото, което имаме за пример, е Земята. Затова е разумно да се използват фундаменталните аспекти на химията на живота на Земята като основа за изучаване на други потенциално обитаеми светове.

Анализите на данните от Касини от гейзерите на Енцелад показват високи нива на неорганичен фосфат в океана. Други геохимични симулации, базирани на данните от Касини, показват същото.

„Тези доклади за наличието на фосфор следват предишна научна работа, при която бяха открити множество елементи на земния живот (C, N, H, O) от гейзера на Енцелад“, обясняват авторите.

Още по-подробни анализи показват, че океанът съдържа много химикали, характерни за живите организми, като например предшественици на аминокиселини, амоний и въглеводороди.

По този начин океанът на Енцелад има богат химичен състав и много химични вещества корелират с химията на живота. По-специално, съществува хипотеза, че на Енцелад може да се наблюдава метаногенеза. Земните археи извършват метаногенеза при най-различни условия на околната среда на Земята и го правят вече над три милиарда години, което доказва тяхната жизнеспособност. Биохимичното моделиране показва, че метаногените на Земята са подобни на тези, които се намират в океана на Енцелад.

Изследователите са разработили нов, по-подробен модел на метаногените на Енцелад, за да проверят дали те могат да оцелеят и да се развиват и там. Моделът им разчита в голяма степен на съотношението на Редфийлд. Те установиха, че макар фосфорът да присъства във високи концентрации в океана на спътника, общото съотношение „може да е ограничаващо за клетките от земен тип“.

„Високите постоянни запаси от тези хранителни вещества може да са свързани с непълното изчерпване на биосферата поради малкия ѝ размер или бавния ѝ метаболизъм, това е биосфера с наскоро зародил се живот или други причини, които биха могли да предизвикат дисбаланс“ – казват учените.

И така, какви са перспективите за живот на Енцелад?

Ние сме едва в началото на пътя на науката за биосигнатурите. Можем да идентифицираме отделни химични вещества, но от такова голямо разстояние не можем да измерим прецизно цялостния химичен състав на Енцелад. Новите изследвания на биосигнатурите, включително тази нова научна работа, имат за цел да разкрият как биологичните процеси реорганизират химичните елементи по начини, които са видими „там“. Разглеждайки цели екосистеми, както е направил Редфийлд, учените могат да открият нови биосигнатури, които са по-еднозначни.

Ако успеем да направим това, може да открием, че неземните форми на живот реорганизират химичните елементи по много различни начини.

Изследването е част от новите усилия да се открият не само отделни химични биосигнали, някои от които могат да бъдат фалшиво положителни. Така например метанът може да е биосигнатура, но може да се произвежда и абиотично. Има и други, като например наскоро открития фосфин на Венера.

Следващата стъпка е да разберем екосистемите като цяло. Има огромен брой фактори, които трябва да се вземат предвид. Размер на клетките, наличието на хранителни вещества, радиацията, солеността, температурата и т.н. Но за да разберем цялостната химическа среда на Енцелад, Европа или където и да било другаде, се нуждаем от по-подробни данни.

За щастие научните инструменти продължават да се усъвършенстват и предстоящите мисии до Европа ще предоставят по-пълна картина. Според авторите следващата стъпка изисква по-пълни данни и по-обобщен подход.

„Предлагаме два приоритета за по-нататъшните астробиологични изследвания, за да разберем по-добре последиците от тези открития“, пишат те. „Първо, ние повтаряме предишните призиви в астробиологичната литература да се изследват по-обобщени концепции за метаболизма и физиологията“.

Те също така предполагат, че търсенето на директни паралели със земния живот под формата на биохимия може да не е най-добрата стратегия за откриване на живот на Енцелад.

„На второ място, препоръчваме да се разшири обхватът на земните аналози, за да се включат среди с екстремни съотношения на ресурсите, каквито се предполага, че съществуват на Енцелад“, обясняват те.

Нашето разбиране за обитаемостта постепенно нараства, както ясно показва това изследване. Но вероятно не бива да очакваме нови откровения от новите открития.

Природата е създала огромен брой светове, всеки от които има свой собствен химичен състав. И макар използването на инструменти като съотношението на Редфийлд като рамка да е един от начините да разгледаме тези светове в целия им уникален блясък, не може да се допуска затваряне на очите.

Въпреки че повечето фантазии за живот на други светове са причудливи и малко вероятни, животът на Енцелад може би е намерил друг начин да се развие. Може би животът би могъл да съществува и да преработва химическата среда по съвсем различен начин.

Да напомним, че НАСА подготвя мисия до Европа през следващата година, за да проучи в детайли този океански свят. Разглеждат се и други мисии за търсене на признаци на живот на Енцелад. Сред обсъжданите предложения е мисията Orbilander, в рамките на която космическа сонда от ново поколение ще обикаля около спътника в продължение на година и половина, след което ще кацне на южния му полюс и ще носи със себе си инструменти за молекулярен анализ, както и ДНК секвенатор и микроскоп. Друго предложение включва разработването на автономна роботизирана змия, която ще може да пълзи под леда на Енцелад и да изследва океана.