Тайная жизнь Вселенной (6)⁠⁠

Продолжаем знакомиться с книжкой Натали Каброл.
Предыдущие части выложены в серии.

Коротко для ЛЛ: Спутник Сатурна Титан удивил землеподобными пейзажами, обилием органических веществ и жидкой водой в толще своих глубин.

14 января 2005 года произошло знаменательное событие в истории исследования Солнечной системы. Европейский зонд Гюйгенс совершил посадку на спутнике Сатурна Титане. В процессе своего двухчасового снижения космический аппарат отправил сотни снимков местности, недоступной для обзора человеческому глазу из-за постоянно окутывающего Титан тумана. Пейзажи оказались разительно похожи на земные: холмы, русла рек, береговые линии. Единственное, чего не хватало – это растительности. После посадки Гюйгенс проработал ещё 72 минуты, прежде чем у него закончилось питание. Этим временем зонд воспользовался для исследования своих окрестностей и, прежде всего, атмосферы.

Атмосфера Титана породила много вопросов ещё во время пролётов мимо него Пионеров и Вояджеров. Гюйгенс помог ответить на многие из них. Спутник Сатурна окутан оранжевым туманом, температура которого колеблется между -87°С  и -203°C. На поверхности было зарегистрировано -180 градусов с давлением примерно в полторы земных. Во время снижения зонд снесло ветром на 160 километров. Измерения подтвердили данные о составе атмосферы: 97% азот, 2,7% метан плюс следы других газов. Похоже на то, что этот азот пришёл не из системы Сатурна, а из облака Оорта, состоящего, в основном, из замёрзших и неактивных комет. Как известно, метан может быть продуктом жизнедеятельности микроорганизмов, но изотопный состав его не указал на биологическое происхождение. Этот газ разрушается под действием солнечного света, и через несколько десятков миллионов лет его не должно было остаться. А он есть. Почему? Очень вероятно, что имеется источник его пополнения. Например, вулканизм.

Кроме метана, в атмосфере Титана много органики. Углеводороды производятся цепью химических реакций в верхних слоях атмосферы. На большой высоте свет и радиация расщепляют молекулы азота и метана, что предоставляет материал для синтеза сложных соединений, которые опускаются под действием своего веса в нижние слои и формируют, в конечном счёте, тот самый оранжевый туман. Ещё с Земли удалось установить наличие на Титане полициклической ароматики, которая сыграла в своё время важную роль при синтезе РНК. Эти кирпичики жизни проливаются на поверхность Титана дождями! Вполне логичным было заставить Гюйгенс детектировать электрические разряды. Но результат оказался отрицательным. Зато были обнаружены низкочастотные сигналы, что позволило заключить о существовании солёного океана из воды и аммиака на глубине свыше 50 километров.

Исследования этого океана могут стать темой последующих миссий, а Гюйгенс занимался, в основном, атмосферой Титана. Из-за тумана выбрать место посадки не представлялось возможным, и пришлось рассчитывать зонд на самые разные обстоятельства. Гюйгенс сел на поверхность из плотного песка или льда. Местность представлялась странной, но знакомой: равнина с округлыми булыжниками на переднем плане.

После того, как Гюйгенс отправил сотни мегабайт на Землю и прекратил свою работу, исследования продолжил Кассини – орбитальная часть этой пары космических аппаратов. 13 лет он мотался вокруг Сатурна, уделяя основное внимание Титану. Была картирована его поверхность и изучена атмосфера. Открытие больших приливных эффектов подтверждало существование глубинного слоя жидкой воды, которая поддерживается в агрегатном состоянии гравитацией Сатурна и других его спутников. Кроме того, метан может служить в определённой степени антифризом. Титанический океан сильно солён, а переменная его глубина может свидетельствовать о процессе его замерзания.

Титан имеет свой цикл конденсации и испарения, и как результат – систему рек, озёр и морей. Крупнейший «водоём» назвали Морем Кракена, размером оно с Каспийское море и состоит из жидкого метана, а также частично из этана и азота. Озёра и моря испаряются, ледяные вулканы извергаются, в атмосфере появляются облака. Всё, как на Земле. Правда, вместо воды – метан. Год на Титане длится 30 земных лет, есть времена года с пылевыми бурями, муссонами и ливнями. Также есть горы, холмы и долины, а также широкие пространства дюн, состоящих не из силикатов, а изо льда, покрытого слоем углеводородов, образующихся под действием солнечного излучения.

Если есть в известной нам природе воплощение «первобытного супа» - то оно там, на Титане. Метаногенная жизнь могла зародиться в водородной среде вместо кислородной, реагировать с ацетиленом вместо глюкозы и производить метан вместо углекислоты. Но чтобы выжить там, нужно было бы выработать другие мембраны вместо липидных, например, на основе местного акрилонитрила. Однако при -180 градусах молекулы организуются в кристаллоподобные структуры. Так что живые молекулы на Титане могли бы вообще перепрыгнуть мембранную стадию и цепляться друг за друга и за скалы в ожидании, пока ветер принесёт им еду. Сегодня исследователи привыкают к идее этой необычной «холодной жизни» в столь суровом окружении.

По-иному выглядит среда в толще титанического океана. Там есть вода, там приемлемые для жизни температуры. Осталось понять механизм, при помощи которого органика с метановых озёр поверхности могла бы попасть в эту воду. Например, будучи включённой в ледяные глыбы. А может быть, органикой богато дно океана. Ведь Титан сформирован, в том числе, и из комет. Контакт океанской воды со скалами породил бы градиент окисления, дав возможность появиться биосфере, подобной той, что существует на земной океанической коре. Тамошние экосистемы существуют в полной темноте. Своей активностью они изменяют химический состав океана. Если что-то подобное есть на Титане, то судить о его существовании можно было бы по материалу, выходящему наружу из криовулканов.

Поиском биосигнатур и исследованиями метанового цикла займётся грядущая миссия НАСА под названием Dragonfly, которая отправится в полёт в 2028 году. В рамках её запланированы атмосферные полёты полутонного дрона на радиоизотопном приводе. В течение трёх лет он будет отбирать пробы с поверхности и искать знаки биологической активности в одном из кратеров Титана. На борту его будут размещены несколько спектрометров, разнообразные камеры и прочая интересная аппаратура. Есть и другие идеи по исследованию Титана, включая погружаемый модуль для анализа органики. Хоть Кассини и Гюйгенс позволили ответить на многие вопросы, тринадцать лет исследований породили гораздо больше новых.