Вселенная

Если жизнь существует на Титане, то она еще более странная, чем мы думаем

Предполагаемые микроорганизмы должны отказаться от мембран или жить под землей.

Луна Сатурна, Титан не будет комфортным местом для земных микробов, попади они туда. Ему не хватает глобального океана, подобного тем, что существуют на Европе и Энцеладе, и у него нет  мягкого (относительно) климата Марса. Но в одном он выглядит поразительно земным: его поверхность покрыта озерами с изрезанной береговой линией. Они заполнены метаном и этаном, а не водой, и землянам, попади он туда, придется иметь дело с температурами, достигающими 190 градусов ниже нуля по Цельсию, но там, где плещется жидкость, жизнь может найти выход.

Некоторые исследователи предположили, что живые организмы могут быть созданы из химических блоков, подходящих суровой окружающей среде Титана. «Многие очень серьезно восприняли это. В астробиологии не так много конкретных предположений», – сказал Мартин Рам, химик из Технологического университета Чалмерса в Швеции. Недавнее его компьютерное моделирование, описанное в научном журнале Science Advances, лишает нас надежды на то, что жизнь на Титане может возникнуть даже в таком виде, как хорошо нам знакомые и любимые микробы. Оказывается, что жизнь на Титане – в том маловероятном случае, что она существует – должна быть чертовски странной.

Поместите любой земной организм в одно из озер Титана и он не станет счастливым туристом. Даже наши самые выносливые одноклеточные существа удерживаются мембранами из жирных молекул, называемых липидами, связаными вместе и образующими барьер, в котором определенные части притягивают молекулы воды, в то время как другие отталкивают их. Эти взаимодействия превращают молекулы в плоские листы, которые могут сворачиваться в контейнеры и не дают внутренним элементам клетки улетучиваться.

Но у озер Титана нет воды, с которой можно взаимодействовать таким образом, а низкие температуры заморозят любой организм с Земли.

Что же делать начинающей протоклетке?

Опустим липиды и попробуем другую молекулу, известную как акрилонитрил. Команда исследователей из Корнелла во главе с Полетт Клэнси, физическим химиком, в настоящее время работающим в Университете Джона Хопкинса, рассчитала в 2015 году, что уникальные химические свойства этой молекулы позволят одной притягивать другую (в отличие от сильного взаимодействия с окружающей жидкостью), образуя мембрану, которая в условиях, подобных Титану, станет единым целым и при этом будет достаточно мягкой, чтобы двигаться.

Два года спустя обсерватория ALMA нашла прямые доказательства наличия молекул акрилонитрила на Титане и в достаточных количествах, чтобы теоретически поддержать миллионы одноклеточных форм. Рама вдохновило предложение команды Корнелла, особенно предсказание: клетки жизни Титана будут основаны на этой единственной молекуле определенной формы. Астробиология (изучение теоретической инопланетной жизни) редко приходит к выводам, достаточным для тестирования с помощью компьютерного моделирования. «Это не значит, что вы можете просто вычислить инопланетянина», – говорит он. Но в этот раз все было иначе.

Группа Корнелла доказала, что клетки на основе акрилонитрила могут выживать на Титане, не разваливаясь, но смогут ли их мембраны соединиться? Липидные мембраны самопроизвольно образуются в воде, а аналоги на Титане должны делать то же самое при замерзании метана. «Это далеко не очевидно», – говорит Рам. Квантово-механические расчеты не тот метод, где вы можете просто посмотреть на молекулы».

Рам и его коллега, Хильда Сандстрём, создали компьютерную программу для имитации действий плавающих молекул акрилонитрила при столкновении с метаном при температуре 190 градусов ниже нуля по Цельсию. Моделирование показало, что молекулы организовались в кристалл, подобный льду или поваренной соли, а не в плоский и гибкий лист, необходимый для обертывания клетки. Они пришли к выводу, что

любая жизнь на Титане не может иметь мягкую оболочку, как у земных клеток.

Джонатан Лунин, член команды Cornell, который первым предложил подобные экзотические мембраны, оценил работу как «превосходную», но сказал, что для оригинальной идеи еще есть место для маневра. Например, расчеты Рама и Сандстрема предполагали наличие чисто метановой среды, но озера Титана содержат этан и другие вещества, которые могут создать клетки с мягким слоем. Лунин также предполагает, что если бы жизнь строилась по-другому, она могла бы разработать инструменты для активного производства мембран, так же, как наши клетки создают белки.

Рам указывает на другие способы существования жизни, хотя подчеркивает, что такие идеи чрезвычайно умозрительны и маловероятны. Прежде всего, Титан, вероятно, таит в себе подземный океан жидкой воды, для которого наши клетки на основе липидов вполне подойдут. Что касается поверхности, то живые клетки могут отказаться от мембран, полагаясь на замерзшую среду Титана, чтобы удерживать их вместе. Такие клетки могут выжить, застряв в скале, ожидая, пока питательные вещества естественным образом распространятся до них.

Есть «сезонные изменения, ветер, отступающие береговые линии», говорит Рам. “На поверхности все движется”. Дискуссия пока остается чисто теоретической. Но когда НАСА направит аппарат «Стрекоза» для исследования Титана в 2030-х годах, возможно, химики подготовят список пожеланий, какие именно молекулы искать.

Подпишитесь на уведомления о новых статьях через форму ниже

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

7 + 13 =