Менее чем через месяц космический аппарат NASA «Кассини» совершит свое 126-е и последнее прохождение мимо крупнейшего спутника Сатурна – Титана. За время своей миссии этот зонд позволил учёным составить подробную карту Титана как геологически активного небесного тела с текущими по его поверхности реками и сложной по химическому составу атмосферой, под ледяным панцирем которого, вероятно, скрыт целый океан.
На сегодняшний день наука выделяет три космических объекта нашей Солнечной системы, на которых теоретически возможно существование жизни – это Европа с Ганимедом (спутники Юпитера) и Титан. Последний превосходит по своим размерам планету Меркурий, обладает плотной атмосферой и стабильными жидкими бассейнами. Вот только жидкость, которая наполняет моря и реки Титана, это не вода, а метан, возможно, смешанный с другими субстанциями вроде жидкого этана, которые на Земле чаще всего присутствуют в газообразном состоянии. Вместо воды с небес Титана изливаются с дождём жидкие углеводороды.
Во многих отношениях Титан – близнец Земли. Как и Земля, он обладает значительной атмосферой, давление которой на поверхности лишь немного меньше земного. Зонд «Кассини» обнаружил огромные озера и даже реки в полярных регионах Титана.
Его море Кракена превосходит своим размерами Каспийское. Учёные знают – как по наблюдениям аппарата, так и по лабораторным экспериментам, – что атмосфера Титана богата теми сложными молекулами, которые можно назвать «строительными кирпичиками жизни». Он может дать нам возможность обнаружить жизнь в незнакомой нам форме, способную существовать не только в водных растворах, но и в углеводородных растворителях. Комбинация органических веществ и жидкости, как в форме воды в подповерхностном океане, так и в форме метана/этана в поверхностных морях, означает, что Титан вполне можно рассматривать как идеальное место в Солнечной системе для проверки гипотез о внеземной жизни и предшествующей ей пребиотической эволюции.
Само название Кракен, которое отсылает к легендарному морскому чудовищу, красноречиво отражает нетерпеливые надежды астробиологов. Кракен – это легендарное мифическое морское чудовище гигантских размеров, головоногий моллюск, известный по описаниям исландских моряков, из языка которых и происходит его название.
Но Титан всё же – это в значительной степени «злой близнец» Земли. Будучи почти в десять раз дальше её от Солнца, на поверхности он практически не прогревается: температура здесь устойчиво держится на отметке в –180 градусов по Цельсию. Вся вода на поверхности Титана замерзла напрочь. Фактически водяной лёд здесь играет ту же роль, которая на Земле отведена богатым кремнием горным породам, представляя собой как бы внешние слои коры Титана.
Если в морях Титана и есть некая жизнь, то она, само собой, должна быть довольно-таки отлична от той, к которой мы привыкли у себя на Земле. Это должна быть инопланетная форма, с органическими молекулами, растворёнными в жидком метане, а не в воде. Возможно ли такое в принципе?
Каждая живая клетка является, по существу, самоподдерживающейся сетью химических реакций, содержащихся в пределах мембран. Учёные задались вопросом – могут ли клеточные мембраны существовать в жидком метане?
Считается, что клеточные мембраны на Земле образовались достаточно давно, а их возникновение могло было быть тем самым первым шагом в происхождении самой жизни. Они состоят из крупных молекул – фосфолипидов. У каждой молекулы фосфолипида есть «голова» и «хвост». Опуская разные технические подробности скажу только, что электрические свойства фосфолипидов приводят к тому, что они собираются в т.н. мембраны, толщиной в две молекулы. Фосфолипидные бислойные мембраны являются основой всех клеточных мембран на Земле. Липосомы могут расти, размножаться и осуществлять определенные химические реакции, необходимые для жизни, поэтому некоторые биохимики считают, что образование липосом, возможно, было первым важным шагом к возникновению жизни на Земле.
Могут ли фосфолипидные бислойные мембраны образоваться в жидком метане Титана? Нет. В отличие от воды, молекула метана имеет равномерное распределение электрических зарядов. Ей не хватает полярных качеств воды, поэтому она не может притягивать полярные головки молекул фосфолипида. В поисках клеточных мембран Титана придётся выйти за пределы привычного школьного курса биологии.
Атмосфера Титана имеет очень сложную химию. Она состоит в основном из азота и всё того же метана. Когда «Кассини» проанализировал её состав с помощью спектроскопии, он нашёл следы различных соединений углерода, азота и водорода, нитрилы и амины. Учёные смоделировали химию атмосферы Титана в лабораторных условиях, подвергая смеси азота и метана воздействию источников энергии, имитирующих солнечный свет на Титане. Так была получена субстанция из органических молекул под названием «толины». Они состоят из соединений водорода и углерода (углеводородов), нитрилов и аминов.
Исследователи увидели в нитрилах и аминах потенциальных кандидатов на клеточные мембраны Титана. Акрилонитрил, присутствующий в атмосфере Титана, как показал «Кассини», в концентрации 10 частей на миллион, способен формировать мембраны с подходящими свойствами. Моделирование показало, что, несмотря на огромную разницу в температурах между криогенными азотосомами и комнатными липосомами, они обладают на удивление схожими свойствами в плане стабильности и отзывчивости на механические воздействия. Клеточные мембраны, выходит, могут сформировать жизнь в жидком метане. Эти предварительные научные выводы – не более чем первый шаг к изучению возможности существования жизни в жидком метане, а также к разработке методов, которые понадобятся будущим космическим аппаратам для поиска её на Титане.
В поисках условий, пригодных для жизни, астрономы обычно ищут экзопланеты в пределах довольно узкого диапазона дистанций, на которых планета с подобием земной атмосферой будет обладать жидкой водой. Если метановая жизнь возможна, звезды также должны иметь потенциально метановую обитаемую зону – область, в которой метан может существовать в жидком состоянии. Иными словами, число «потенциально обитаемых миров» значительно вырастет. Возможно, метановая жизнь эволюционирует в такие сложные причудливые формы, которые нам даже представить себе будет страшно. Что-то подобное мифическим морским чудовищам…
Титан может быть и одним из немногих претендентов в Солнечной системе на постоянное поселение людей. До сих пор большинство исследователей смотрят на Луну и Марс как наиболее соответствующих этой роли. Куда менее подходят для человеческой колонизации Меркурий и Венера. Меркурий расположен слишком близко к Солнцу, перепады температур и другие физические особенности этой планеты люди вряд ли смогут перенести. Атмосфера Венеры ядовита, тяжела и раскалена. Возможно, мы могли бы жить в специальных аэростатах в атмосфере Венеры. Но смогут ли подобные населённые пункты когда-нибудь стать рентабельными и самодостаточными?
Хотя Луна и Марс выглядят как относительно реалистичные объекты колонизации, у них тоже свои проблемы. Они не защищены магнитосферой или атмосферой. Галактические космические лучи (ГКЛ) – энергетические частицы далёких сверхновых, непрерывно и нещадно бомбардируют лунную и марсианскую поверхности. Канцерогенный потенциал этого мощного излучения давно известен, хотя и с трудом поддаётся точной оценке. Облучение подопытных мышей подобной радиацией на уровнях, аналогичных космическим, привело у них к повреждениям головного мозга с потерей когнитивных способностей.
На Земле мы защищены от ГКЛ наличием воды в атмосфере. Но чтобы заблокировать половину ГКЛ, присутствующих в незащищенном пространстве, нужен как минимум двухметровый слой воды. Значит на Луне или на Марсе людям, вероятно, придётся проживать в бункерах под поверхностью. Создание подобных катакомб потребует огромного количества времени, сил и средств.
Альтернативой Марса вполне могли бы выступить спутники Юпитера и Сатурна. Их несколько десятков, но Титан среди них – вне конкуренции. Для защиты от радиации Титан имеет азотную атмосферу на 50% толще земной. Магнитосфера Сатурна – дополнительная сильная защита от ГКЛ. На поверхности Титана, как уже было указано, имеется множество углеводородов в твердой и жидкой форме – а это колоссальный естественный источник для производства энергии. Несмотря на то, что атмосфере Титана не хватает кислорода, залежи водяной льда ниже его поверхности – огромный резервуар кислорода для дыхания и сжигания тех же углеводородов в качестве топлива.
Другой вопрос: а как, собственно, достигнуть Титана? В настоящее время – никак. К сожалению, мы пока и до Марса ещё не добрались. Полёт на Титан при современном уровне развития науки и техники может сейчас занять не менее 7 лет в одну сторону. И если люди продолжат вкладывать больше средств в бесконечные усовершенствования автомобилей, гаджетов, холодильников, пылесосов и пр., чем в освоение космоса и, в частности, технологии, необходимые для сохранения здоровья человека в его условиях, то прорыв в этом направлении будет отложен на неопределённо долгий срок.
Свежие комментарии