Кто съел водород на Титане

Исследования, касающиеся поисков жизни вне Земли, способны одарить своих авторов по крайней мере одним приятным побочным эффектом: они непременно попадут на первые полосы ненаучной прессы. Так произошло и с последними результатами миссии Cassini, которые связали состав атмосферы Титана с возможным существованием жизни на этом спутнике Сатурна. Две статьи – одна в Journal of Geophysical Research, другая – в Icarus – произвели больше шума, чем обзорные исследования атмосферы Сатурна, которым куда более именитый Science в свое время посвятил целый выпуск.

Исследователи считают, что

особенности динамики содержания водорода и ацетилена в атмосфере Титана указывают на существование примитивной необычной формы жизни (или неких «предшественников» живых организмов) на поверхности небесного тела.

Титан – большая луна Сатурна – «похож на Землю, если смотреть через стекло». Его принято рассматривать как модель того, как когда-то выглядела наша родная планета. В строении атмосферы Титана также много общего с земной. Давление на поверхности небесного тела составляет около 1,4 атмосферы. Однако именно «похожесть» на Землю осложняет исследование спутника, издавна привлекавшего к себе внимание астрономов. Наличие «дымки» в атмосфере делает его невидимым телескопам, поэтому исследования совместной миссии NASA и ЕКА Cassini, полученные с помощью ИК- и радиолокационных техник, играют особую роль в изучении Титана.

Астробиологии утверждают, что отмеченные в данных Cassini особенности динамики состава атмосферы удовлетворяют двум важнейшим условиям существования гипотетической «жизни из метана».

Авторы статьи в Icarus указывают, что молекулы водорода, свободно пролетающие через атмосферу Титана, исчезают на поверхности спутника. А в работе в Journal of Geophysical Research построена «карта» распределения углеводородов в атмосфере, и на ней ощущается острый недостаток ацетилена.

Содержание ацетилена – весьма важное условие, так как именно он должен быть самым лучшим источником энергии для «метановой» жизни, согласно критериям, сформулированным в 2005 году астробиологом NASA Крисом Маккеем. Собственно, одна из гипотез «исчезновения» ацетилена – его потребление живыми организмами. Однако «исчезновение» водорода, по мнению самого Маккея, является еще более важным критерием, так как все предложенные модели «метановой жизни» предполагают потребление водорода.

«Если эти признаки окажутся знаками существования жизни, это будет вдвойне интересно.

Жители Титана, возможно, представляют собой принципиально отличную от земной, зависимой от воды, форму жизни»,

– отметил Маккэй.

До сих пор «метановая жизнь» была не более чем гипотезой, хотя на Земле есть «водные» бактерии, успешно питающиеся метаном либо производящие метан в качестве отходов. На Титане температура «воздуха» составляет около 90 К (минус 183 градуса по Цельсию, почти температура жидкого азота), поэтому гипотетический живой организм должен базироваться на веществе, жидком при этой температуре, то есть на каком-то из земных газов (точно не на воде, существующей там только в виде льда).

Ну а список кандидатов на «воду Титана» довольно короток: это жидкий метан и его ближайшие гомологи (например, этан).

Справедливости ради следует отметить, что есть и другая точка зрения, согласно которой существование жидкой воды на небесном теле является необходимым условием существования жизни. Однако она постулирует, что жизнь может быть только «водной», а не «метановой» или «этановой».

Данные о динамике водорода и ацетилена в атмосфере Титана являются лишь признаками существования жизни, а не подтверждением ее, подчеркивают ученые.

Спекулировать насчет жизни на Титане ученым позволили данные ИК-спектрометра и масс-спектрометра Cassini. Ранее предполагалось, что водород, образующийся при ультрафиолетовом облучении метана и ацетилена Солнцем в верхних слоях атмосферы, должен быть равномерно распределен по ее нижним слоям. Однако поток водорода, который такой «шланг» направляет на поверхность Титана, совершенно исчезает, показали новые исследования.

Этот результат удивил ученых: молекулярный водород весьма инертен, он очень легкий и «плавучий». По всем правилам он должен не исчезать у поверхности, а подниматься в верхние слои атмосферы и испускаться в космическое пространство, а этого не происходит.

В пользу гипотезы о существовании потребителей водорода на Титане ученые называют маловероятность иных сценариев его поглощения. Вряд ли он собирается в «пещерах» или под поверхностью Титана. Температуры там так малы, что для протекания любого (даже термодинамически выгодного) химического процесса утилизации водорода необходим катализатор. Кинетический энергетический барьер таких реакций может быть пройден, только если какое-то неизвестное вещество на поверхности Титана работает таким катализатором. Собственно, таким катализатором может служить «фермент» некого живого организма.

Примерно аналогичная картина наблюдается и с ацетиленом. Вместо ожидаемого его осаждения на поверхность и накопления там, спектрометры Cassini зарегистрировали полное отсутствие.

Кроме того, на поверхности Титана не найдено льда, а вот запасы бензола и другого неизвестного органического вещества весьма значительны. Таким образом, органические соединения «победили» воду в борьбе за господство на поверхности небесного тела (лед находится в более низких слоях «почвы»). Ледяная подложка покрыта слоем углеводородов в несколько миллиметров и больше даже там, где текут метановые и этановые озера и моря, подобные гидросфере Земли.

Все это указывает на то, что Титан сейчас находится на стадии бурного развития органической химии и, возможно, зарождения простейшей жизни.

Однако у гипотезы, как всегда, есть и критики. Марк Аллен из Астробиологического института NASA считает, что солнечный свет или космические лучи могут катализировать превращение ацетилена в атмосфере в твердые частицы более сложных углеводородов (на Земле ацетилен превращается в бензол на активированном угле, например), которые и выпадают на поверхности. Таким образом, отсутствие там ацетилена объясняется химическими, а не биологическими причинами.

«Научный консерватизм подсказывает нам, что есть масса небиологических объяснений наблюдаемой картины. Нужно провести большую работу по изучению этих процессов – возможно, найдется простой химический процесс, который все объясняет без всякой биологии, взять тот же неорганический катализ», – отметил Аллен.