Есть ли жизнь в Солнечной системе? Как ее ищут? Базовые вопросы о поиске живого на спутниках Сатурна и в других частях космоса

В апреле NASA сообщила, что в подледном океане спутника Сатурна Энцелада обнаружены признаки геотермальной активности, а значит есть условия подходящие для жизни. Новости об успехах ученых в поисках жизни в космосе появляются достаточно часто. «Медуза» попросила популяризатора космонавтики и блогера Виталия Егорова ответить на самые базовые вопросы о том, как и где ищут внеземные живые организмы, и что будет, когда их найдут.

Почему на Земле есть жизнь, а в других местах нет?

На самом деле мы точно не знаем: может быть, жизнь есть не только на Земле. Просто обитателей окрестного космоса пока не видно и не слышно. Жителям Земли невероятно повезло оказаться в довольно спокойном участке Галактики, рядом с очень стабильной звездой и на планете с круговой орбитой, идеально расположенной в «зоне жизни». Видимо, жизненным формам в ближайших к Земле областях космоса повезло меньше. 

«Зона жизни» — условное понятие, ученые определяют его по-разному. Но суть в том, что возле всякой звезды есть область более пригодная для известных нам жизненных форм, чем остальные. Если в этой области находится планета, она может получать нужное количество энергии, чтобы вода на поверхности не замерзала, но и не выпаривалась. Но не надо думать, что если планета находится вне «зоны жизни», то там ничего не может зародиться — тот же самый спутник Сатурна Энцелад находится далеко от Солнца и покрыт толстой ледяной корой, но подо льдом есть жидкая, теплая вода, и вполне возможно, что там есть что-то живое.

Если есть жидкая вода, значить есть жизнь, да?

Вода — необходимый элемент известной нам формы жизни. Это растворитель и удобная среда для протекания химических реакций. Теоретически, для жизни сгодилась бы и другая жидкость. Например, на спутнике Сатурна Титане идут метановые дожди и текут метановые реки. Но между газообразным и замерзшим метаном (оба этих состояния не подходят для жизни) всего 20° разницы, а у воды этот диапазон составляет 100°.

Теория «вода значит жизнь», которую когда-то применяли к Марсу, устарела. Мы можем судить об этом хотя бы по тому, что в космосе нашли уже довольно много воды, а жизни пока не обнаружили.

Кстати! Есть ли жизнь на Марсе?

Есть. Там живут микроорганизмы, которые туда случайно завезли с Земли на космических аппаратах. Марсоходы и спутники стараются дезинфицировать перед стартом, но полностью освободить от жизни все поверхности пока не удается. Судя по результатам последних исследований, микроорганизмы умудряются жить не только в биозащищенных сборочных цехах NASA, но даже на поверхности Международной космической станции. Российский эксперимент «Биориск» показал, что условия космоса не смертельны для большого количества земных форм жизни, причем не только микробных. После пребывания в космосе отлично прорастала пшеница и семена других растений. Возможно так будет и с земными микробами, добравшимися до Марса: они смогут вернуться к жизни в более комфортных условиях, которых пока на Марсе нет. Хотя и на Марсе есть места, где некоторые земные организмы смогут жить и развиваться.

Вопрос о наличии собственно марсианской жизни еще открыт. Пока не найдено никаких убедительных доказательств наличия жизни на Марсе сегодня или в прошлом, хотя ученые не сдаются, пока надежды что-то найти еще есть.

А что все-таки с этим Энцеладом? Есть там жизнь?

Мы пока не знаем. В недрах Энцелада (так же как и в недрах другого спутника Сатурна Титана или даже его поверхности, и в спутнике Юпитера — Европе), действительно возможно существование своих форм жизни. По крайней мере, известные данные, говорят, что в подледных океанах Европы и Энцелада условия вполне пригодные даже для морских видов, которые развиваются у «черных курильщиков» — горячих источников на дне океана. Но, как и в случае с Марсом, пока не имеется никаких надежных признаков жизни на этих спутниках.

Что может указывать на наличие жизни, если не вода?

После того как исследования космоса показали изобилие воды, следующей целью ученых стала органика. Наша жизнь строится на базе органических соединений — углерода, водорода, азота и других химических элементов. Органическая химия даже название свое получила из-за предположения ученых, что только жизнь способна создавать сложные органические молекулы. Позднее оказалось, что органическая химия охватывает огромное количество соединений неживого происхождения. Например, кометы содержат немалое количество органических соединений, хотя и довольно простых. Плутон покрыт темными коричневыми пятнами толинов — органических соединений формирующихся из атмосферного метана под действием солнечного ультрафиолета. В массе газового гиганта Юпитера масса простого органического газа метана составляет примерно три массы Земли.

Тем не менее, если на планете обнаруживается органика, то возникает вопрос: не биологическая ли она? В грунте Марса органические соединения обнаружили лишь однажды, несмотря на то, что было проведено более десяти анализов. Соответственно были какие-то причины, которые позволили сформироваться органическим соединениям именно в этом пласте и ни в каких других. Метан тоже нашли в марсианской атмосфере, его хоть и мало, но он все-таки есть, и интересует ученых. Ведь земные запасы метана, которые в том числе составляют гордость энергетических сверхдержав, как считается, имеют биологическое происхождение.

Как ищут жизнь в космосе? Скажем, на том же Марсе?

На заре космонавтики ученые и мечтатели еще надеялись проплыть по марсианскому ирригационному каналу, или сразиться с венерианскими динозаврами. Но реальность быстро поставила романтиков на место, и стало ясно, что если и есть где-то внеземные обитатели, то они одноклеточные, по крайней мере в Солнечной системе. Кому-то может показаться, что лучший способ поиска и изучения микробов — это микроскоп, но конструкторы космических аппаратов так не думают. Первые эксперименты предполагали помещение инопланетных микроорганизмов в питательную среду и обнаружение продуктов их метаболизма. В дальнейшем NASA отказалось от попыток найти живых обитателей Марса, сконцентрировавшись на ископаемых признаках. Окаменелые ракушки на Марсе найти тоже пока не удалось. Земные древние одноклеточные создавали так называемые «строматолиты», но и они на Марсе пока не попадались. Найденную органику пока тоже не удалось связать с существованием жизни. Следующие поколения марсианских исследователей попытаются найти т. к. «биомаркеры» в органике — признаки, что эти соединения сформировались под воздействием живых организмов.

Что такое органические биомаркеры?

Свойства различных органических веществ определяются составом и формой молекулы. Некоторые органические молекулы обладают хиральностью, то есть они собираются в одинаковые структуры, но в зеркальном отражении. Подобно тому, как ладони человека имеют одинаковую форму и состав, но несовместимы в пространстве, так и трехмерные формы молекул могут быть «правыми» и «левыми». Хиральными веществами являются, например аминокислоты и сахара. Несмотря на сходную форму и состав хиральные молекулы имеют различную биологическую активность, практически вся земная жизнь строится на «левых» аминокислотах, и «правых» сахарах. Аминокислоты находили в выбросах комет, в атмосфере Титана, ожидается, что их найдут и в выбросах воды из подледного океана Энцелада, но приборов способных оценить распределение «правых» и «левых» молекул там еще не было. Если окажется, что марсианская или какая другая органика будет выражено придерживаться какой-то одной стороны — это станет серьезным доказательством в поддержку прошлой обитаемости.

Когда ожидать интересных открытий?

Работающие сегодня в космосе исследовательские аппараты могут определять воду и органические соединения, но точности для поиска биомаркеров не хватает. Единственный аппарат нового поколения, цель которого — поиск биологической активности за пределами Земли, это марсианский спутник Trace Gas Orbiter. Он несет российские и европейские приборы для определения с высокой точностью распределения газов в атмосфере Марса. Аппарат должен определить места на поверхности, откуда выделяется метан. Возможно, в одно из таких мест в 2020 году отправится европейский марсоход ExoMars на российской посадочной платформе. Марсоход оборудован двухметровым буром и прибором способным определять хиральность органических соединений. В середине 20-х годов к ледяному спутнику Юпитера Европе отправится космический аппарат NASA Europa Clipper, который попробует собрать частички воды, вылетающей из подледного океана через трещины.

Что будет, если найдут внеземную жизнь?

На Земле не изменится практически ничего. Какие-то ученые получат квартальные премии, а некоторые научные группы получат повышенное финансирование для продолжения исследований. Следующий этап после обнаружения внеземной жизни в Солнечной системе — определить, что это не земная жизнь, добравшаяся своим собственным путем через миллионы километров безвоздушного пространства. Теоретически такое возможно и без космонавтики. Например на Земле находят метеориты прилетевшие с Марса, почему бы на Марсе не найти земные метеориты с микропассажирами? Наверное, следующее поколение экзобиологических космических аппаратов полетит туда с секвенаторами, которые позволят «прочесть» их ДНК.