Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, предполагает, что концентрация метана, которую измерил «Кассини» в шлейфах Энцелада, может иметь биологическое происхождение. Это производство метана также может быть результатом небиологических геохимических процессов, неизвестных на Земле.
Откуда берется метан на Энцеладе?
Энцелад, один из многочисленных спутников Сатурна, представляет собой небольшой ледяной шар диаметром 500 километров. Несмотря на свои небольшие размеры, этот объект остается одной из самых излюбленных целей в экзобиологии. И не зря: благодаря американскому зонду «Кассини» мы знаем, что из его недр исходят струи пара, что говорит о наличии глобального океана, зажатого между его скалистым ядром и ледяной оболочкой.
Во время пролета над этими шлейфами и отбора проб «Кассини» также обнаружил некоторые молекулы, связанные с земными гидротермальными источниками, в частности дигидроген, метан и углекислый газ. Особенно неожиданным оказалось количество метана.
На Земле гидротермальная активность возникает, когда холодная морская вода просачивается под дно океана и проходит вблизи источника тепла, например, магматической камеры. Нагретая вода затем рециркулирует через гидротермальные источники.
Мы знаем, что эта гидротермальная активность может затем производить метан с помощью микроорганизмов (архей), которые метаболизируют молекулярный водород и углекислый газ (метаногенез).
В недавнем исследовании Реджис Ферриер и его команда из Университета Аризоны задались вопросом, могут ли похожие на Землю микробы, которые, как известно, потребляют водород и производят метан в качестве побочного продукта (биологический метаногенез), объяснить удивительно большое количество метана, обнаруженное «Кассини».
Иллюстрация пролета зонда «Кассини» через шлейфы Энцелада в октябре 2015 года.
Конечно, проверка этой гипотезы в полевых условиях в настоящее время невозможна. Поэтому в данной работе исследователи опирались на математические модели для расчета вероятности различных процессов, включая биологический метаногенез, которые могли бы объяснить данные «Кассини».
Для этой работы исследователи оценили, какое гидротермальное производство водорода будет лучше всего соответствовать наблюдениям «Кассини». Затем они исследовали, может ли это производство обеспечить достаточно «пищи» для поддержания популяции метаногенных микроорганизмов земного типа, и может ли определенный набор химических условий (концентрация дигидрогена, температура и т.д.) обеспечить подходящую среду для роста этих микробов.
Наконец, исследователи изучили, какое влияние такая микробная популяция может оказывать на окружающую среду, включая скорость утечки метана в шлейфы.
Возможный признак жизни
Согласно этим моделям, даже самая высокая оценка абиотического производства метана — без биологической помощи — основанная на известной гидротермальной химии, далеко не достаточна для объяснения концентрации метана, измеренной в шлейфах Кассини. С другой стороны, если добавить в уравнение биологический метаногенез, то можно получить количество метана, измеренное зондом.
«Мы не делаем вывод о существовании жизни в океане Энцелада», — сразу предупреждает Режис Феррьер, — «Мы просто хотели понять, насколько вероятно, что гидротермальные источники Энцелада могут быть пригодны для жизни микроорганизмов, похожих на земные. Согласно нашим моделям, основанным на данных «Кассини», такая биологическая среда может быть возможна».
Вид поперечного сечения Энцелада, иллюстрирующий возможную гидротермальную активность на основе результатов миссии НАСА «Кассини».
Конечно, измеренные зондом концентрации метана также можно объяснить геохимическими процессами, которых нет на Земле.
Например, метан может образоваться в результате химического разложения первичного органического вещества, которое может присутствовать в ядре Энцелада и которое может быть частично преобразовано в водород, метан и углекислый газ в результате гидротермальных процессов. Эта гипотеза могла бы поддерживаться, если бы мы знали, что Энцелад образовался в основном в результате аккреции вещества, богатого органическим веществом, поставляемым кометами.
Источник:
