Новое лабораторное исследование, проведенное Вашингтонским университетом в Сиэтле (США) и Свободным университетом в Берлине (Германия), показывает, что отдельные ледяные зерна, выброшенные из этих планетных тел, могут содержать достаточно материала для направленных туда инструментов. Осенью они обнаруживают признаки жизни , если он существует. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
«Впервые мы показали, что даже небольшую часть клеточного материала можно идентифицировать с помощью масс-спектрометра на борту космического корабля», — резюмирует ведущий автор Фабиан Кленнер, постдокторант Вашингтонского университета в области наук о Земле и космосе. «Наши результаты дают нам больше уверенности в том, что с помощью новых инструментов мы сможем обнаружить земные формы жизни, которые, как мы все больше верим, могут присутствовать на лунах с океанами», — добавляет он.
Миссия Кассини, завершившаяся в 2017 году, обнаружила параллельные трещины возле южного полюса спутника Сатурна Энцелада. Из этих трещин выходят столбы, содержащие газ и зерна льда. Миссия НАСА Europa Clipper, запуск которой запланирован на октябрь, будет оснащена дополнительными инструментами для еще более детального исследования ледяной луны Юпитера, Европы.
Чтобы подготовиться к этой миссии, исследователи изучают, что может найти это новое поколение инструментов. Технически невозможно напрямую смоделировать ледяные зерна, летящие в космосе со скоростью от 4 до 6 километров в секунду, чтобы воздействовать на прибор наблюдения, поскольку фактическая скорость столкновения будет такой. Вместо этого авторы использовали экспериментальную установку, которая посылает тонкий луч жидкой воды в вакуум, где она распадается на капли. Затем они использовали лазерный луч для возбуждения капель и масс-спектральный анализ, чтобы имитировать то, что обнаружат инструменты космического зонда.
Недавно опубликованные результаты показывают, что инструменты, запланированные для будущих миссий, такие как анализатор поверхностной пыли на борту Europa Clipper, могут обнаруживать клеточный материал в одной из сотен тысяч ледяных зерен.
Исследование было сосредоточено на Sphingopyxis alaskensis, бактерии, распространенной в водах Аляски. Хотя во многих исследованиях в качестве модельного организма используются бактерии Escherichia coli, этот одноклеточный организм намного меньше, живет в холодной среде и может выжить при небольшом количестве питательных веществ. Все это делает его лучшим кандидатом на потенциальную жизнь на ледяных спутниках Сатурна или Юпитера. «Они чрезвычайно малы, поэтому теоретически могут поместиться в ледяные зерна, выброшенные из океанского мира, такого как Энцелад или Европа», — объясняет Кленнер.
Результаты показывают, что инструменты могут обнаружить эту бактерию или ее части в одном зернышке льда. Разные молекулы попадают в разные ледяные зерна. Новое исследование показывает, что анализ отдельных зерен льда, в которых может быть сконцентрирован биоматериал, более успешен, чем усреднение более крупного образца, содержащего миллиарды отдельных зерен.
Недавнее исследование, проведенное теми же исследователями, показало наличие фосфатов на Энцеладе. Это планетарное тело теперь, по-видимому, содержит энергию, воду, фосфат, другие соли и органический материал на основе углерода, что делает его все более вероятным местом обитания форм жизни, подобных тем, которые встречаются на Земле.
Авторы предполагают, что если бы бактериальные клетки были заключены в липидную мембрану, как на Земле, они бы также образовывали кожу на поверхности океана. «Здесь мы описываем правдоподобный сценарий того, как бактериальные клетки теоретически могут включаться в ледяной материал, который образуется из жидкой воды на Энцеладе или Европе, а затем выбрасываться в космос», — поясняет Кленнер.
Анализатор поверхностной пыли на борту Europa Clipper будет более мощным, чем приборы предыдущих миссий. Этот и будущие приборы также впервые смогут обнаруживать отрицательно заряженные ионы, что делает их более подходящими для обнаружения жирных кислот и липидов.
«При правильном оборудовании, таком как анализатор поверхностной пыли на космическом зонде NASA Europa Clipper, найти жизнь или ее следы на ледяных лунах может быть проще, чем мы думали», — заключает ведущий автор Фрэнк Постберг, профессор планетарных наук в Свободный университет Берлина.