Используя данные миссии Cassini orbiter, ученые из исследовательского института Юго-Запада (SwRI) смоделировали химические процессы в подповерхностном океане луны Сатурна Энцелада. Результаты указывают на возможность того, что проиходящие там процессы могут поддерживать разнообразное микробное сообщество в океане жидкой воды под ледяной поверхностью луны.
Перед спуском с орбиты в сентябре 2017 года Cassini исследовал осколки льда и водяноой пар, извергающегося из трещин на ледяной поверхности Энцелада, обнаружив молекулярный водород, потенциальный источник пищи для микробов. В новой статье, опубликованной в журнале планетологии Icarus, исследуются другие потенциальные источники энергии.
Обнаружение молекулярного водорода (H2) в шлейфе показало, что в океане Энцелада имеется свободная энергия. На Земле, аэробные или дышащие кислородом существа, потребляют энергию органических веществ, таких как глюкоза и кислород, для создания углекислого газа и воды. Анаэробные микробы могут метаболизировать водород с образованием метана. Все живое можно перегонять до аналогичных химических реакций, связанных с нарушением равновесия между окислителями и восстановителями.
Это неравновесие создает градиент потенциальной энергии, при котором окислительно-восстановительная химия переносит электроны между химическими веществами, чаще всего при окислении одного вещества, а в другом — восстановлении. Эти процессы жизненно важны для многих основных жизненных функций, включая фотосинтез и дыхание. Например, водород является источником химической энергии, поддерживающей анаэробные микробы, обитающие в океанах Земли возле гидротермальных источников. На дне океана Земли из гидротермальных источников выделяются горячие, богатые энергией, насыщенные минералами жидкости, которые позволяют процветать уникальным экосистемам, изобилующим необычными существами. Предыдущие исследования обнаружили все больше свидетельств существования гидротермальных источников и химического дисбаланса на Энцеладе, что указывает на обитаемые условия в его недрах океана.
Авторы задавались вопросом, могут ли другие типы метаболических путей также обеспечить источники энергии в океане Энцелада. Поскольку для этого потребуется другой набор окислителей, которые мы еще не обнаружили в шлейфе Энцелада, мы выполнили химическое моделирование, чтобы определить, могут ли условия в океане и скалистом ядре поддерживать эти химические процессы.
Например, авторы рассмотрели, как ионизирующее излучение из космоса может создавать окислители O2 и H2O2, и как абиотическая геохимия в океане и скалистом ядре может способствовать химическому нарушению равновесия, которое может поддерживать метаболические процессы. Команда исследовала, могут ли эти окислители накапливаться с течением времени, если восстановители не будут присутствовать в заметных количествах. Они также рассмотрели, как водные восстановители или минералы морского дна могут преобразовывать эти окислители в сульфаты и оксиды железа.
Ученые сравнили полученные оценки свободной энергии с экосистемами на Земле и определили, что в целом наши значения для аэробного и анаэробного метаболизма соответствуют или превышают минимальные требования». Эти результаты показывают, что производство оксидантов и химия окисления могут способствовать поддержанию возможной жизни и метаболически разнообразного микробного сообщества на Энцеладе.
Выводы, сделанные в статье, также имеют большое значение для следующего поколения исследователей.
