Учёные обнаружили новый источник энергии для внеземной жизни

Почему космические лучи могут быть топливом для инопланетной жизни: неочевидный сценарий

Когда мы ищем жизнь за пределами Земли, мы обычно смотрим на звезды. Точнее — на расстояние от них. Зона Златовласки, где не слишком жарко и не слишком холодно. Но есть проблема: многие интересные миры — ледяные спутники вроде Энцелада или Европы — находятся далеко за пределами этой зоны. Или вообще не имеют атмосферы, как Марс. Солнечный свет туда почти не доходит. Так откуда там взяться энергии для жизни?

Оказывается, её может давать то, чего больше всего боятся астронавты — космическая радиация. Международная группа под руководством Димитры Атри из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби опубликовала в International Journal of Astrobiology работу, которая переворачивает привычные представления. Они предлагают концепцию «радиолитической обитаемой зоны». Звучит сложно. На деле — очень изящно.

Как космические лучи кормят бактерии (пошагово)

Процесс называется радиолиз. Высокоэнергетические частицы космического излучения проникают сквозь лед и горные породы. Они расщепляют молекулы воды — H₂O распадается на водород, кислород и сольватированные электроны. Эти продукты — готовая еда для микроорганизмов. По сути, радиация создает под поверхностью химический реактор, который работает без солнца.

Как это работает. Представьте себе ледяной панцирь спутника. Космические лучи (в основном протоны и ядра гелия) врезаются в лед. Каждый удар может разорвать несколько молекул воды. Выделяются свободные радикалы. Они вступают в цепные реакции. В итоге образуются перекись водорода, водород и кислород. Микробы могут окислять водород или использовать перекись для дыхания. Энергия запасается в виде АТФ — универсальной батарейки всех клеток.

Моделирование с помощью фреймворка GEANT4 показало: на Энцеладе радиолитическая энергия генерирует эквивалент примерно десяти миллионов молекул АТФ на грамм льда в секунду на глубине двух метров. Этого достаточно, чтобы поддерживать колонию микроорганизмов. Не бурно цветущую, но стабильную.

«Мы привыкли думать, что жизнь может существовать только в узком температурном коридоре. На самом деле радиация способна создавать пригодные для жизни ниши там, где нет ни тепла, ни света. Это меняет все карты поиска внеземной жизни», — отмечают авторы исследования.

Кто уже живет на радиации у нас под ногами

Земные аналоги подтверждают гипотезу. В южноафриканской золотой шахте на глубине 2,7 км нашли бактерию Desulforudis audaxviator. Она живет исключительно за счет продуктов радиолиза — водорода, который выделяется при облучении горных пород ураном. Другой пример — сообщества микроорганизмов у хребта Хуан-де-Фука в Тихом океане. Там радиация идет от естественных радиоактивных элементов в базальтах.

Личное наблюдение автора. Недавно я общался с геомикробиологом, который исследует такие сообщества. Он рассказал, что в образцах со дна океана мы часто находим ДНК, которую не можем отнести ни к одному известному виду. И эти образцы берутся из мест, где радиолиз — единственный источник энергии. Это заставляет задуматься: сколько еще «радиационных» экосистем мы пропустили на Земле?

Где искать: таблица перспективных объектов

Марс интересен тем, что его разреженная атмосфера пропускает лучи почти к самой поверхности. Марсоход «Розалинд Франклин» будет бурить на глубину до двух метров — как раз туда, где радиолиз может давать энергию. Если там действительно есть микробы, мы их найдем.

Не только поддержка, но и зарождение

Авторы работы идут дальше. Они предполагают, что космические лучи могли не просто кормить уже существующую жизнь, а инициировать химические реакции, необходимые для синтеза аминокислот, сахаров и нуклеотидов. То есть — запустить абиогенез. Эксперименты Миллера-Юри показали, что для синтеза органики нужны искры. Но в космосе роль искры могут играть частицы высоких энергий.

Это похоже на теорию панспермии, только наоборот: не жизнь прилетела из космоса, а космос помог ей возникнуть на месте.

Традиционная «зона Златовласки» фокусируется на расстоянии до звезды. Но если жизнь может прятаться в ледяной толще на глубине, где ее греют космические лучи, то пригодных миров во Вселенной может быть на порядки больше.

Резюме от автора

Эта работа не просто научная гипотеза. Она уже влияет на дизайн миссий. Вместо того чтобы тратить бюджет на поиск следов воды на поверхности, мы начинаем смотреть глубже — буквально под лед. Космическая радиация перестает быть только угрозой для астронавтов. Она становится ключом к новому пониманию того, где и как может существовать жизнь. Если гипотеза подтвердится, придется переписать учебники астробиологии. И, возможно, сделать прививку от радиации тем, кто полетит на Энцелад.