[Перевод] Восемь наилучших мест для поиска жизни в Солнечной системе

Жизнь могла быть основана на кремнии вместо углерода, или на аммиаке вместо воды. Она могла создать информационную систему, отличную от ДНК и РНК. Она даже могла развиться по принципам, отличным от дарвиновской эволюции. Но одно качество должно быть присуще жизни в любом месте: термодинамическая неустойчивость. Без этого ничто не «живо» в нашем понимании. По сути, жизнь – это выработанная природой система для рассеивания энергии – для того, чтобы сделать что-нибудь с имеющейся у планеты энергией, будь то солнечный свет, падающий на поверхность, или химические реакции в камнях, морях или воздухе.

В учёных, разыскивающих жизнь в других местах Солнечной системы, такая мысль вселяет надежду. Большинство мест в Солнечной системе термодинамически неустойчивы. Добавив жидкий растворитель и сложную химию, вы создадите условия для жизни. Путешествия по Солнечной системе, мы находим множество окружений, в которых можно представить существование живых организмов. Если мы не обнаружим зародившейся в нашей Солнечной системе жизни где угодно, кроме Земли, это будет более странно, чем если мы её найдём.

Марс

Сегодня Красная планета – замёрзшая пустыня с такой тонкой атмосферой, что водяной лёд при нагревании испаряется, и она не может защитить поверхность от интенсивного солнечного и космического излучения. В ранней истории Марс мог быть более комфортным, там могли быть более густой воздух, приемлемая температура и текущая вода. Учёные считают, что в эти, более ранние годы, на Марсе могла возникнуть жизнь. В таком случае она может сохраняться под землёй. «Глубоко в коре ещё может существовать жидкая вода, так что, может быть, там есть примитивная жизнь, питающаяся водородом», – говорит Джонатан Люнин [Jonathan Lunine], директор Центра астрофизики и планетологии в Корнелловском университете. Существование этих организмов объяснило бы наблюдаемый в атмосфере Марса метан.

Астероиды

Крупнейшие астероиды настолько велики, что их классифицируют, как карликовые планеты. При формировании они нагреваются, в результате чего географические слои разделяются на ядро, мантию и внешний слой. Внутренний разогрев расплавляет лёд до жидкой воды, взаимодействующей с такими минералами, как оливин и пироксен, в результате чего выделяется дополнительное тепло. На самом деле, исходящее тепло может слишком сильно разогреть внутреннюю часть, и она станет слишком горячей для жизни и её предшествующих форм, по крайней мере, временно, хотя ближе к поверхности всё ещё могут происходить интересные химические реакции. «На поверхности Цереры есть минералы филлосиликаты [слоистые силикаты – прим. перев.], изменённые жидкой водой, и это очень здорово, – говорит Люнин. – Есть ли ещё внутри неё жидкая вода, нам неизвестно». Цереру сейчас изучает космический аппарат Dawn [Рассвет].

Венера

Средняя температура на поверхности Венеры составляет 460 ºC, а атмосферное давление в 90 превышает давление у поверхности Земли. Но, возможно, эта планета не всегда была такой жестокой. «Ранняя её история нам неизвестна», – говорит Пенелопа Бостон, директор Астробиологического института НАСА. «Была ли она раньше обитаема?» Да и сегодняшнее существование жизни на ней нельзя полностью исключать. Учёные исследовали возможность существования жизни в облаках Венеры. «Внутрь поступает огромное количество ультрафиолета, поэтому там происходит всяческая фотохимия», – говорит Калеб Шарф [Caleb Scharf], директор астробиологии в Колумбийском университете. «Не нужен даже фотосинтез; можно просто потреблять то, что формируется в атмосфере». В 2006-м научная группа НАСА заключила, что хотя полностью исключать возможность жизни в облаках Венеры нельзя, вероятность её существования крайне низка. Органические молекулы, не говоря уже о целых организмах, не смогли бы изолироваться от экстремальных условий на поверхности планеты, поскольку нисходящие воздушные потоки периодически стаскивали бы их ниже.

Юпитер

После того, как космический аппарат Pioneer в 1973 году прислал нам изображения Юпитера, астрономы Карл Саган и Эдвин Салпетер немного поразмышляли по поводу жизни на газовом гиганте. Атмосфера Юпитера настолько плотна и глубока, что больше напоминает океан. Соответственно, Саган и Салпентер представили себе морскую экосистему «плывунов», организмов с газовыми мешками (типа планктона), «ныряльщиков» (нечто типа рыбы) и «охотников» (вроде крупных хищников). Они подсчитали, что охотники могут вырастать до нескольких километров в длину. Их работа вдохновила Артура Кларка на рассказ «Встреча с Медузой», в котором описаны гигантская медуза, биолюминесцентный воздушный планктон и скаты размером с футбольное поле. А Бен Бова в новелле «Юпитер» описал существ, похожих на воздушные шары, и пауков, летающих на своей паутине. К сожалению, зонд Galileo, опустившись в атмосферу Юпитера в 1995 году, не нашёл никаких свидетельств существования сложной органики, необходимой для биологии.

Европа

Дёрк Шульц-Макух [Dirk Schulze-Makuch] из Технического университета в Берлине считает, что спутник Юпитера Европа – единственное место в Солнечной системе, кроме Земли, на которой может существовать сложная жизнь. Под его поверхностью существует океан и органические молекулы, которые могли соединяться в интересные комбинации. Интенсивное поле излучения Юпитера расщепляет молекулы воды на поверхности на водород и кислород, и последний может просачиваться в океан, подстёгивая химические реакции. Дёрк Шульц-Макух изучал выживание организмов в подводных гидротермальных источниках, использующих метаногенезиз. Они поглощают водород и диоксид углерода, и выделяют метан. Судя по размеру Европы – а её океан в два раза больше Земного – и большой вероятности существования на ней гидротермальных источников, учёный считает, что на спутнике есть достаточно ресурсов для поддержания пищевой системы «хищник/жертва». «Хищники будут размером с морскую креветку, и чтобы наестся, ему понадобится область размером с олимпийский бассейн», – говорит он. Но Джим Кливс, вице-президент международного сообщества изучения возникновения жизни, не так оптимистичен: «Подозреваю – это информированная догадка – что колебания энергии в ледяных мирах будут недостаточными для поддержки экосистемы с несколькими пищевыми уровнями, так что жизнь не сможет стать слишком сложной». Только зонд сможет ответить на все вопросы.

Титан

На затянутой смогом луне Сатурна энергии для жизни наберётся достаточно, несмотря на то, что средняя температура её поверхности составляет -180 ºC. Фотохимические реакции в атмосфере производят ацетилен и молекулярный водород. «При нормальной земной температуре, ацетилен и молекулярный водород – взрывоопасное сочетание», – говорит Шарф. «На Титане они реагируют, но это не взрывная реакция. Так что они могут быть основой потенциального метаболизма». Саган с коллегами опубликовали в 1986 году исследование о пребиотической химии, течение которой возможно на Титане – задолго до того, как миссия Cassini отправила зонд Гюйгенс на поверхность спутника. Зонд не был оборудован техникой для поисков жизни, но подтвердил, что жидкий метан и этан играют на Титане ту же роль, что вода на Земле. И хотя мы не нашли там свидетельств жизни, эта мысль продолжает будоражить воображение. Главный аппарат Cassini также обнаружил под поверхностью спутника океан, как на Европе.

Энцелад

Под поверхностью ледяной луны Сатурна, Энцелада, также существует океан объёмом примерно с озеро Верхнее, и с окрестностей южного полюса луны вода постоянно извергается в космос. Аппарат Cassini пролетел через этот гейзер семь раз, обнаружив песчинки кремниевого песка, а также крупицы ледяного льда с примесью песка – микстура, требующая энергичной геохимической системы на поверхности. «Единственное возможное объяснение – вода, циклически проходящая через камень на дне океана, – говорит Люнин. – Кремний вымывается из камня и попадает в горячую воду. Затем, когда вода попадает обратно в океан, она охлаждается, и кремний выпадает в осадок. Cassini продемонстрировал, что эта окружающая среда может быть обитаемой. Океан солёной воды с органическими молекулами, и вода, проходящая через горячий камень». Разрешение и диапазон работы инструментов Cassini не позволили обнаружить биомолекулы, поэтому Люнин хочет отправить ещё одну экспедицию, которая должна снова пролететь через гейзер. «Возможности поражают воображение, – говорит он. – Можно ожидать, что там есть жизнь. А если мы её там не найдём, это вызовет целый ряд вопросов. Слишком ли она маленькая? Промерзает ли океан? Является ли жизнь чем-то уникальным?»

Кометы

Кометы, хотя их размер и невелик, обладают всем необходимым для жизни. Такие миссии, как Rosetta, обнаруживали на кометах аминокислоты и глицин, а также другие органические молекулы и биологически важные элементы, например, фосфор. У комет, возможно, были радиоактивные источники энергии, по крайней мере, в отдалённом прошлом. Кроме того, на поверхности комет, проходящих близко к солнцу, периодически тает вода. Разумеется, кометы – не самые уютные прибежища для жизни. «Проблема в том, что кометы долго не живут, – говорит Люнин. – Те, что проходят близко к солнцу, и обладают такими красивыми ядром и хвостом, исчезают после десятка или нескольких сотен оборотов. Так что маловероятно, что на кометах могут сформироваться условия для поддержания жизни в течение миллиардов лет».

Многообразие планет Солнечной системы не исчерпывает все возможности. Шульц-Макух отмечает, что поскольку Земля обращается вокруг звезды класса G, мы получаем свет в видимом спектре. Это привело к появлению зрения в людях и других животных, а некоторые из животных, например, пчёлы, могут видеть даже в ультрафиолете. У существ на других планетах точно также должны будут развиться чувства, соответствующие их окружению. И это только пример того, насколько сильно они могут отличаться от привычной для нас жизни. «Я представляю себе живые плавучие острова на водных мирах с большой гравитацией, выполняющие роль циклического обращения вокруг планеты из-за отсутствия тектоники, – говорит Бостон. – Я представляю миры с одной стороной, где всегда светло, и с другой, где темно – и вся экосистема живёт в сумерках на границе дня и ночи. Я могу представить жизнь, покрывающую всю планеты. То, что мы можем представить такие необычные вещи, означает, что если мы как-то когда-нибудь наткнёмся на них, мы сможем их распознать».