При исследовании космоса существуют серьёзные опасности. Одна из них — космические лучи. Эти высокоскоростные частицы пронзают всё, включая наши тела, повреждая ДНК и разрывая молекулы. Как бы опасно это ни звучало для незащищённых космических путешественников, на самом деле они могут помочь микроскопическим формам жизни выжить, скрываясь подо льдом таких мест, как Европа или Энцелад.
Группа исследователей под руководством Димитры Атри из кампуса Нью-Йоркского университета в Абу-Даби изучала процесс радиолиза, происходящего при воздействии космических лучей на воду или лёд. Высокоскоростные частицы расщепляют молекулы воды, высвобождая электроны, которые некоторые бактерии на Земле используют для получения энергии. Может ли то же самое произойти с возможными формами жизни на ледяных планетах внешней Солнечной системы?
Именно это и хотела узнать команда Атри. Энергичное излучение, такое как космические лучи (и гамма-лучи), может достигать поверхности планет земной группы с разреженной атмосферой (например, Марса). Его энергии также достаточно для ионизации атомов и молекул на этих планетах. Это служит источником энергии для форм микробной жизни, способных выдерживать высокие уровни радиации. Некоторые из них даже процветают в таких условиях. Поэтому нетрудно рассматривать космические лучи как источник энергии для такой жизни на других планетах.
Космические лучи наносят мощный удар радиации. Большинство из них состоит из ядер водорода, хотя меньшая их часть – из гелия и других элементов. Они происходят из разных источников во Вселенной. Их испускает Солнце, взрывы сверхновых, скопления массивных, энергичных звёзд и даже оживлённые области вокруг чёрных дыр. Они движутся со скоростью, близкой к скорости света, и учёные всё ещё изучают все механизмы их энергетического обмена. Когда космические лучи попадают в атмосферу Земли, они обычно блокируются ею. Иногда некоторые из них проникают сквозь неё и сталкиваются с атмосферными частицами, создавая вторичные потоки других частиц, которые достигают поверхности.
Высокоскоростные частицы, такие как космические лучи, играют важную роль во Вселенной: от образования элементов в межзвёздном пространстве до активности, которая, возможно, способствовала возникновению жизни на Земле. У нас дома мы часто обвиняем «космические лучи» в компьютерных сбоях и других неполадках. В основном они проходят сквозь нас, но обычно не причиняют вреда. Однако, выходя в космос или поднимаясь на очень большую высоту (например, летая на реактивном самолёте), мы сталкиваемся с большим их количеством. Исследование околоземного космического пространства, Луны и других космических тел подвергает нас воздействию очень опасного количества такого космического излучения. Там астронавтам приходится защищаться, чтобы избежать повреждений. И это касается не только космоса или Луны. Исследование Марса подвергнет людей постоянному, пожизненному воздействию космических лучей, поскольку атмосфера настолько разрежена и не обеспечивает надёжной защиты.
Команда из Абу-Даби использовала компьютерное моделирование воздействия космических лучей на ледяные миры. Идея заключалась в том, чтобы увидеть, сколько энергии будет выделяться в результате радиолиза на таких планетах, как Марс, и ледяных лунах Юпитера и Сатурна. Оказалось, что Энцелад — довольно хороший кандидат на воздействие космических лучей на лёд, способное выработать достаточно энергии для поддержания возможных форм жизни под его мёрзлой поверхностью. Марс, как и Европа, также может быть потенциальной средой обитания жизни, получающей выгоду от потока космических лучей.
Моделирование породило идею о существовании на этих планетах «радиолитической обитаемой зоны». Это место в планетной системе, где подземные воды (в жидком или замороженном состоянии) могли бы получать энергию от космических лучей, производя энергию, необходимую для потенциальной жизни. По словам Атри, если бы такая обитаемая зона существовала, это означало бы, что во Вселенной было бы гораздо больше мест, где жизнь могла бы зародиться благодаря космическим лучам.
«Это открытие меняет наши представления о том, где может существовать жизнь», — говорит Атри. «Вместо того, чтобы искать только тёплые планеты с солнечным светом, теперь мы можем рассматривать холодные и тёмные места, при условии, что под поверхностью есть вода и они подвержены воздействию космических лучей. Жизнь может существовать в большем количестве мест, чем мы когда-либо могли себе представить».
Если космическое излучение этих частиц может стимулировать формирование (или эволюцию) жизни, то это расширяет возможности поиска жизни астробиологами. Существует множество ледяных миров, даже в нашей Солнечной системе. Астробиологические исследования сейчас сосредоточены в основном на поверхностях, где жизнь может быть возможна. Они также изучают так называемые «обитаемые зоны», где на поверхности планет есть жидкая вода.
Поскольку космические лучи способны проникать на глубину нескольких метров под поверхность планеты, это открывает огромный новый спектр мест обитания для жизни. Кроме того, в случае Европы это означает, что этот мир, находящийся в среде с высокой радиацией вокруг Юпитера, также может быть способен поддерживать жизнь благодаря космическим лучам. То же самое можно сказать и об Энцеладе на Сатурне.
На Марсе условия довольно неблагоприятны для жизни на поверхности из-за повышенного ультрафиолетового излучения, очень сухого климата и экстремально низких температур. Однако космические лучи, попадающие в ледяные подповерхностные слои, могут стимулировать другие циклы, создавая благоприятную среду обитания для таких форм жизни, как галофилы (солелюбивые микробы), которые могли бы существовать в такой среде.
Исследование группы открывает путь к поиску жизни в далёких мирах. В том числе и там, где учёные, возможно, раньше и не думали искать. В их числе — подземные области ледяных миров — одни из самых тёмных и холодных мест в нашей Солнечной системе и за её пределами.
По информации https://planet-today.ru/novosti/nauka/item/184787-kosmicheskie-luchi-mogut-podderzhivat-zhizn-podo-ldom
Обозрение "Terra & Comp".
