Ледяные миры и призраки жизни: смогут ли аминокислоты устоять перед космическим излучением?

В бескрайних просторах Солнечной системы, среди безмолвных ледяных гигантов и стремительных комет, внимание ученых всего мира приковано к двум небесным телам — Европе, спутнику Юпитера, и Энцеладу, спутнику Сатурна. Эти ледяные миры, скованные многокилометровой толщей замерзшей воды, хранят под своей поверхностью тайну — огромные океаны жидкой воды, потенциально способные стать колыбелью жизни.

Однако на пути к разгадке этой тайны стоят серьезные препятствия, и одно из них — проблема радиационной стойкости органических молекул. Поверхность Европы и Энцелада подвергается непрерывной бомбардировке космическими лучами, способными разрушить даже самые устойчивые органические соединения, включая аминокислоты — фундаментальные «кирпичики», из которых построены белки всех живых организмов.

Чтобы оценить шансы на обнаружение следов жизни в этих суровых условиях, ученые NASA провели ряд экспериментов, имитирующих воздействие радиации на аминокислоты.

Модель космической непогоды: гамма-излучение и ледяной плен

В лабораторных условиях была воссоздана модель поверхностного слоя Европы и Энцелада — ледяная матрица с внедренными в нее аминокислотами. Для имитации космического излучения использовалось гамма-излучение, обладающее высокой проникающей способностью. Образцы подвергались облучению при температуре жидкого азота (-196°C), что соответствует экстремально низким температурам, характерным для поверхности этих ледяных миров.

В качестве объектов исследования были выбраны как отдельные аминокислоты, так и аминокислоты в составе органического материала двух видов бактерий — Escherichia coli (E. coli) и Acetobacterium woodii (A. woodii). Выбор пал именно на эти микроорганизмы, поскольку они являются представителями двух основных типов бактерий — грамположительных и грамотрицательных, что позволило учесть особенности строения их клеточных стенок.

Результаты экспериментов превзошли все ожидания, приоткрыв завесу тайны над удивительной стойкостью жизни даже в самых экстремальных условиях.

Неожиданная находка: клетки как «бункеры» для аминокислот

Первое открытие касалось аминокислот, входящих в состав органического материала E. coli. Оказалось, что они демонстрируют значительно более высокую устойчивость к радиации по сравнению со свободными аминокислотами, находящимися в ледяной матрице. Это говорит о том, что клеточные структуры, даже будучи мертвыми, способны частично защищать аминокислоты от разрушительного воздействия радиации.

Однако самые удивительные результаты были получены при изучении образцов с A. woodii. После первоначального резкого снижения концентрации аминокислот при небольшой дозе облучения, дальнейшего разрушения практически не наблюдалось. Создавалось впечатление, что клеточные стенки A. woodii превратились в надежные «бункеры», защищающие аминокислоты от губительного воздействия радиации.

Новые горизонты в поиске жизни: последствия для Европы и Энцелада

Эти результаты имеют огромное значение для планирования будущих миссий к Европе и Энцеладу. Они показывают, что даже в условиях интенсивной радиационной бомбардировки существуют «оазисы», где органические молекулы могут сохраняться в течение длительного времени.

Для Европы, где радиационный фон более интенсивен, потребуется бурение на глубину не менее 20 см, причем наиболее перспективными для посадки являются высокоширотные области на обратной стороне спутника, где радиационный фон наименее интенсивен. Важно также избегать зон, подверженных «космическому садоводству» — перемешиванию поверхностного слоя в результате метеоритных бомбардировок, так как этот процесс может «затащить» облученный материал на большую глубину.

На Энцеладе ситуация обнадеживающая: аминокислоты сохраняются на глубине всего 1 мм практически в любой точке поверхности. Это открывает возможность для более простых и дешевых миссий, которые смогут получить образцы льда без сложного бурения.

В ожидании новых открытий: продолжение следует…

Результаты экспериментов NASA дают надежду на то, что даже в суровых условиях ледяных миров Солнечной системы могут существовать «убежища», где сохранились следы древней жизни.

Однако для окончательного ответа на вопрос о том, существует ли (или существовала ли) жизнь на Европе и Энцеладе, необходимы новые исследования, в том числе и с доставкой образцов на Землю. И кто знает, какие еще секреты хранят эти загадочные ледяные миры, ждущие своего часа, чтобы открыть человечеству новые горизонты познания?