Признаки жизни могут сохраниться вблизи поверхностей Энцелада и Европы

НАСА Исследователи обнаружили, что Аминокислотыкоторые являются потенциальными индикаторами жизни, могут выжить вблизи поверхности Европа и Энцелад, спутники Юпитер И Сатурн соответственно.

Эксперименты показывают, что эти органические молекулы могут противостоять радиации прямо подо льдом, что делает их доступными для будущих роботизированных транспортных средств без необходимости глубоких раскопок.

Исследование потенциала жизни на ледяных лунах

Европа, спутник Юпитера, и Энцелад, спутник Сатурна, несут свидетельства существования океанов под своей ледяной коркой. Эксперимент НАСА предполагает, что если эти океаны поддерживают жизнь, признаки этой жизни в виде органических молекул (таких как аминокислоты, нуклеиновые кислоты и т. д.) могут выжить прямо под поверхностью льда, несмотря на интенсивную радиацию на этих мирах. Если бы на эти луны были отправлены автоматические спускаемые аппараты для поиска признаков жизни, не было бы необходимости копать так глубоко, чтобы найти аминокислоты, которые избежали изменения или разрушения радиацией.

«Исходя из наших экспериментов, «безопасная» глубина отбора аминокислот на Европе составляет около 8 дюймов (около 20 сантиметров) на высоких широтах позднего полушария (полушария, противоположного направлению движения Европы вокруг Юпитера) в регионе, где Поверхность не сильно пострадала из-за ударов метеоритов», — сказал Александр Павлов из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, ведущий автор статьи об исследовании, опубликованной 18 июля в журнале. Астробиология«Для обнаружения аминокислот на Энцеладе не требуется отбор проб из недр; эти молекулы переживут радиоактивный распад в любом месте на поверхности Энцелада на расстоянии менее десятой доли дюйма (менее нескольких миллиметров) от поверхности».

Огромные и маленькие шлейфы дыма из водяного льда и пара разбросаны из многих мест вдоль знаменитых «тигровых полос» возле южного полюса спутника Сатурна Энцелада. Изображение предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Институт космических наук.

Ледяные поверхности этих почти безвоздушных спутников, вероятно, непригодны для жизни из-за излучения высокоскоростных частиц, захваченных магнитными полями планеты-хозяина, а также мощных событий в глубоком космосе, таких как взрывы звезд. Однако под ледяной поверхностью обеих планет есть океаны, которые нагреваются гравитационными приливами родительской планеты и соседних лун. Эти подземные океаны могли бы содержать жизнь, если бы у них были другие потребности, такие как энергоснабжение, а также элементы и соединения, используемые в биологических молекулах.

Экспериментальный подход и результаты

Исследовательская группа использовала аминокислоты в экспериментах по радиолизу в качестве потенциальных представителей биомолекул на ледяных лунах. Аминокислоты могут быть созданы в ходе жизни или посредством небиологической химии. Однако обнаружение определенных типов аминокислот на Европе или Энцеладе было бы потенциальным признаком жизни, поскольку они используются земной жизнью в качестве компонента для построения белков. Белки необходимы для жизни, поскольку они используются для производства ферментов, которые ускоряют или регулируют химические реакции и создают структуры. Аминокислоты и другие соединения из подземных океанов могут быть вынесены на поверхность посредством деятельности гейзеров или медленного движения ледяной корки.

Это изображение ледяного спутника Юпитера Европы было получено камерой общественной связи JunoCam на борту космического корабля НАСА «Юнона» во время пролета миссии над планетой 29 сентября 2022 года. Изображение представляет собой композицию второго, третьего и четвертого изображений, сделанных JunoCam. JunoCam во время облёта планеты, вид с ракурса четвертого изображения. Север расположен слева. Изображения имеют разрешение чуть более 0,5–2,5 миль на пиксель (от 1 до 4 километров на пиксель). Как и в случае с нашей Луной и Землей, одна сторона Европы всегда обращена к Юпитеру, и именно эта сторона Европы видна здесь. Поверхность Европы испещрена разломами, хребтами и полосами, которые стерли местность возрастом более 90 миллионов лет. Гражданин учёный Кевин М. Генерация и обработка изображений для улучшения цвета и контрастности. Авторские права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/SwRI/MSSS, Кевин М. Поколение CC BY 3.0

Чтобы оценить выживаемость аминокислот в этих мирах, команда смешала образцы аминокислот со льдом, охлажденным примерно до -321 градуса по Цельсию. Ф (-196 Цельсия) поместили в герметичные безвоздушные флаконы и бомбардировали их гамма-лучами (разновидностью высокоэнергетического света) в различных дозах. Поскольку в океанах может существовать микроскопическая жизнь, они также проверили выживаемость аминокислот в мертвых бактериях во льду. Наконец, они протестировали образцы аминокислот во льду, смешанные с силикатной пылью, чтобы проверить возможное смешивание материала из метеоритов или недр с поверхностным льдом.

Последствия для будущих космических миссий

Эксперименты предоставили важные данные для определения скорости разложения аминокислот, называемой константой радиоактивного распада. Используя эти константы, команда использовала возраст поверхности льда и радиационную среду Европы и Энцелада, чтобы рассчитать глубину кратеров и места, где 10% аминокислот могут пережить радиоактивное разрушение.

Хотя предыдущие эксперименты проводились для проверки выживаемости аминокислот во льду, в этом впервые используются более низкие дозы радиации, которые не полностью расщепляют аминокислоты, поскольку простого их изменения или разложения достаточно, чтобы определить, являются ли они возможными признаками заражения. жизнь невозможна. Это также первый эксперимент, в котором используются условия Европы и Энцелада для оценки выживаемости этих соединений в микроорганизмах, и первый эксперимент, в котором проверяется выживаемость аминокислот, смешанных с пылью.

Команда обнаружила, что аминокислоты разлагаются быстрее при смешивании с пылью, но разлагаются медленнее, когда они поступают из микроорганизмов.

На этом изображении показаны экспериментальные образцы, загруженные в специально сконструированный сосуд Дьюара, который вскоре будет наполнен жидким азотом и помещен под гамма-излучение. Обратите внимание, что герметичные пробирки заворачиваются в марлю, чтобы держать их вместе, потому что пробирки становятся плавучими в жидком азоте и начинают плавать в сосуде Дьюара, мешая правильному радиационному воздействию. Авторское право: Кэндис Дэвисон

«Медленная скорость высвобождения аминокислот» кислый «Уничтожение биологических образцов в условиях поверхности, подобных тем, которые существуют на Европе и Энцеладе, усиливает важность будущих измерений обнаружения жизни с помощью миссий по высадке на Европу и Энцелад», — сказал Павлов. «Наши результаты показывают, что скорость разложения потенциальных органических биомолекул в богатых кремнеземом регионах как на Европе, так и на Энцеладе выше, чем в чистом льду, и поэтому потенциальные будущие миссии на Европу и Энцелад должны быть осторожны при отборе проб из мест, богатых кремнеземом. на обеих лунах».

Возможное объяснение того, почему аминокислоты дольше сохраняются в бактериях, включает в себя методы. Ионное излучение Изменяйте молекулы — напрямую, разрывая химические связи, или косвенно, создавая близлежащие реакционноспособные соединения, которые, в свою очередь, изменяют или разрушают нужную молекулу. Бактериальный клеточный материал, вероятно, защищал аминокислоты от реактивных соединений, образующихся под воздействием радиации.

Ссылка: «Переменные и значительные потери диагностических биомаркеров после моделирования воздействия космической радиации в глинистых и карбонатных почвах». Марс «Аналоговые сэмплы» Анаис Руссель, Эми С. Макадам и Алекс А. Павлов и Кристина А. Кнудсон и Шерри Н. Ахиллес и Деннис И. Востокос и Джейсон Б. Дюркин и С. Андрейковикова, Дина М. Пауэр, Сара Стюарт Джонсон, 18 июля 2024 г., Астробиология.
DOI: 10.1089/ast.2023.0123

Исследование было поддержано НАСА в рамках премии номер 80GSFC21M0002, Программой внутреннего финансирования ученых Отдела планетарных наук НАСА через пакет исследовательских работ основной лаборатории Годдарда и Астробиологией НАСА. n раз Награда 80NSSC18K1140.