У жовтні 2024 року NASA планує відправити до супутника Юпітера Європи космічний апарат, щоб дізнатися, чи має юпітеріанський супутник умови, придатні для життя. Однак зонд нестиме науковий інструмент, який, як показали автори нового дослідження, здатний виявити відому нам форму життя, якщо вона, звісно, там є. Прилад може знаходити бактеріальну клітину або її фрагменти в крихтах льоду, які вибиваються в космос під час ударів мікрометеоритів. Іншими словами, цей науковий прилад – надія в пошуку позаземного життя на крижаних супутниках.
Europa Clipper поблизу Європи. Уява художника / © NASA
Європа – четвертий за розміром супутник Юпітера. Вважається, що поверхня цього супутника повністю млява: атмосферний тиск там становить лише одну трильйонну частину земного, а середня температура – мінус 160 градусів Цельсія.
Однак за десятки років спостережень астрономи встановили, що цей супутник вкритий крижаною корою льоду завтовшки не менше 20 кілометрів, під якою ховається солоний рідкий океан. Його глибину дослідники оцінили в 100 кілометрів, а загальний об’єм води – вдвічі більший, ніж у всіх океанах Землі. Тільки невідомо, чи присутні в ньому хімічні речовини, необхідні для розвитку живих організмів.
Щоб з’ясувати, чи має Європа умови, придатні для життя, NASA збирається запустити до неї космічну станцію Europa Clipper, яка вивчатиме супутник із відстані. Апарат відправлять на витягнуту, “петляючу” орбіту навколо Юпітера, завдяки чому зонд зможе часто зближуватися з юпітеріанським супутником – зробить 44-49 близьких обльотів. Запуск Europa Clipper заплановано на жовтень 2024 року, а прибуття до Європи – на квітень 2030-го. Планується, що зонд досліджуватиме супутник 109 днів.
На автоматичну станцію інженери вже встановили всі наукові інструменти. Загалом їх дев’ять. Вони проводитимуть картографування поверхні Європи, вивчатимуть крижану оболонку, підповерхневий океан, водяну пару (гейзери), що проривається крізь лід, а також розріджену атмосферу, яка складається переважно з пилу і продуктів радіолізу частинок льоду, що вибиваються в космос під час ударів мікрометеоритів.
Усі прилади розробляли лише з однією метою – допомогти вченим зрозуміти, що за умови існують на Європі та чи підходять вони для розвитку життя. Тобто “наукова начинка” Europa Clipper спочатку не передбачала сам пошук позаземних живих організмів.
Але група інженерів зі США та Німеччини під керівництвом Френка Постберга (Frank Postberg) з Вільного університету Берліна зробила несподіване відкриття. Вчені виявили, що один з інструментів зонда, над яким вони працювали, – аналізатор поверхневого пилу Surface Dust Analyzer (SUDA), – може знаходити бактеріальні клітини та їхні фрагменти (ДНК, РНК, цитоплазматична мембрана), що потенційно вказують на присутність життя. Прилад здатний шукати такі сліди в окремих частинках льоду, викинутих з поверхні. Результати роботи опубліковано в журналі Science Advances.
Європа. Фото зробив зонд “Юнона” у вересні 2022 року / © NASA
Прилад SUDA – мас-спектрометр, який вивчатиме склад малих твердих частинок, що викидаються з надр Європи як після удару мікрометеоритів, так і гейзерами. Постберг і його колеги випробували інструмент у вакуумній камері, щоб більше дізнатися про його можливості.
За допомогою експериментальної установки дослідники посилали у вакуумі тонкий струмінь рідкої води з високою кінетичною енергією, де вона вдарялася об SUDA і розпадалася на краплі. Попередньо у воду вчені помістили зразки бактерії Sphingopyxis alaskensis, що мешкає у водах Аляски. Ці бактерії можуть виживати в холодному середовищі та за обмеженої кількості поживних речовин, що робить їх найкращим кандидатом на роль “позаземного життя”, яке може існувати на крижаних супутниках Сатурна або Юпітера.
Потім Постберг застосував промінь лазера, щоб “розбити” краплі ще на дрібніші фрагменти, і таким чином зімітував крупиці льоду, які потім потрапляли на детектор SUDA. Дослідники виявили, що прилад може знаходити в цих крихтах фрагментований клітинний матеріал, включно з жирними кислотами, якими багаті клітинні мембрани, а також амінокислотами.
Найближчим часом автори дослідження проведуть аналогічний експеримент, але вже з іншими видами клітинних культур.