Одиноки ли мы во Вселенной? Ведущие учёные мира о поисках инопланетной жизни

Органическая материя в атмосфере Титана — потенциальный источник химической энергии для жизни, а сжиженный метан на его поверхности мог бы служить жидкой средой для жизни альтернативного типа. Сжиженный метан имеет низкую температуру и является худшим растворителем, чем вода. Чтобы выжить в таком слабом растворе, нужен способ активного поиска питательных веществ и доставки их в живую клетку. Клетки могут выглядеть как большие листы бумаги, чтобы иметь большую площадь поверхности для сбора нутриентов. Энзимы способны выступать катализаторами необходимых реакций даже при низких температурах. Если на Титане существует углеродная жизнь в жидком метане, она может быть распространена по всей его поверхности и оказывать глобальное влияние на атмосферу. Самый вероятный источник химической энергии для жизни на Титане — водород, возможно, вместе с ацетиленом. В таком случае убыль водорода в атмосфере вблизи поверхности стала бы самым доступным для наблюдения признаком жизни на Титане.

На основе имеющихся знаний о физических и химических характеристиках Титана можно предположить, что — при наличии там жизни — малое разнообразие доступных элементов ограничивает сложность жизненных форм и экосистем. Это усугубляется низкой температурой жидкой среды, сводящей ее растворяющую способность к минимуму.

С учетом этих ограничений жизнь, если она обнаружится в холодных морях на поверхности Титана, окажется простой, гетеротрофной (не способной создавать для себя питание, в отличие от земных растений), с замедленными метаболизмом и адаптацией при малой генетической и метаболической сложности. Поскольку жидкий метан и этан находятся на поверхности Титана повсюду, простые молекулы, необходимые для метаболизма, могут быть повсеместно распространены в окружающей среде и в морях этих сжиженных газов, однако получение или синтез сложных органических молекул для построения структурных или генетических систем, по-видимому, сильно затруднены. Возникающие в таких условиях сообщества будут характеризоваться экологической простотой и, возможно, напоминать экосистемы микробов, обнаруживаемые в экстремально холодных и сухих местах Земли.

Преимуществами для жизни на Титане являются дармовая пища, буквально падающая с неба в форме органики (прежде всего, ацетилена и водорода), химически неагрессивный характер неполяризованного растворителя (в отличие от воды, не разрушающего биомолекулы), отсутствие ультрафиолетового и ионизирующего излучения на поверхности и низкий уровень термодеструкции благодаря холоду. Пищевая система на Титане возможна лишь самая простая, по-видимому без первичных продуцентов и без хищников. Фотосинтез представляется недоступным при уровне сложности, достижимом в условиях ограниченного химического и, соответственно, генетического разнообразия. Впрочем, еда достается даром. Приспособленные к низким температурам простые жизненные формы и сообщества, вероятно, характеризуются крайне низкими требованиями к энергии и медленным ростом. Жизнь на Титане возможна самая примитивная, но если она обладает генетической системой, развиваясь, таким образом, строго по Дарвину, то являет собой очевидный и потрясающий пример второго генезиса.

Экзопланеты

Список обнаруженных экзопланет и экзоспутников стремительно пополняется, и мы, очевидно, найдем много миров, напоминающих Землю, — более землеподобных, чем любой объект Солнечной системы. При изучении пригодности экзопланет для жизни можно исходить из тех же предпосылок, что и при изучении Солнечной системы. Выполнение условий существования жизни на Земле, необходимый элементный состав и средовые ограничения позволяют оценить шансы на обитаемость экзопланет и их спутников. Температура — важнейший фактор, поскольку от нее зависит наличие жидкой воды, кроме того, ее можно непосредственно измерить по данным астрономических наблюдений и климатическим моделям экзопланетарных систем. Организмы способны расти и размножаться при температурах от -15°С до +122°С. Исследование жизни в экстремально пустынных условиях показывает, что и ничтожное количество осадков, туман, снег и даже атмосферная влажность могут обеспечивать фотосинтез и поддерживать маленькое, но обнаруживаемое сообщество микробов. Жизнь способна существовать при освещенности в одну стотысячную потока солнечной энергии. Ультрафиолет и космическое излучение переносятся многими микроорганизмами даже при очень высокой интенсивности и вряд ли являются ограничивающими факторами для жизни на экзопланетах. Таким ограничителем может служить биологически доступный азот. Содержание в атмосфере экзопланет более нескольких процентов кислорода будет свидетельствовать о присутствии многоклеточных организмов, а высокий уровень кислорода в землеподобных мирах — о фотосинтезе, поддерживающем мощный растительный покров и создающем условия для существования крупных животных. Другие параметры, например уровень pH и соленость, могут колебаться в широких пределах и едва ли станут ограничителями для жизни на всей планете или спутнике.