Учёные создали «Европу в пробирке» и выяснили, какие следы жизни искать подо льдом спутника Юпитера
Междисциплинарная группа астробиологов, микробиологов и химиков создала модель подлёдного озера спутника Юпитера Европы и пришла к выводу, что подобные среды могут поддерживать не только микробную жизнь, но и полноценные экосистемы с участием вирусов. Более того, учёные определили конкретные биомаркеры — химические ориентиры, которые аппараты будущих космических миссий смогут использовать для поиска жизни.
Сегодня Европа считается одним из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе. Наблюдения, выполненные аппаратом Galileo, указывают на существование под ледяной корой глобального солёного океана. Дополнительные данные, полученные с помощью телескопа «Хаббл», свидетельствуют о выбросах вещества с поверхности и сложной химии, которая может снабжать подповерхностные водоёмы энергией.
Однако большинство исследований до сих пор были сосредоточены на глубоком океане Европы и возможных гидротермальных источниках на его дне. Авторы новой работы сместили внимание на другой объект — небольшие подлёдные озёра внутри ледяной коры. Такие водные линзы могут находиться значительно ближе к поверхности и потенциально доступны для будущих посадочных миссий.
Для проверки этой гипотезы учёные создали химически и физически реалистичный аналог озера Европы. В лабораторной установке поддерживались температура около 1–2 °C, высокая солёность, кислая среда и постоянный приток богатых железом и серой соединений, которые, согласно современным моделям, могут поступать из глубоких слоёв спутника.
Иллюстрация: Nano BananaГлавным отличием исследования стала модель экосистемы. Вместо традиционного подхода, где рассматриваются только микроорганизмы, учёные использовали связку из экстремофильной археи Sulfolobus acidocaldarius и вируса STIV. По мнению авторов, именно вирусы могут играть ключевую роль в замкнутых инопланетных экосистемах.
Эксперимент показал, что микроорганизмы способны сохранять активность даже в таких экстремальных условиях. Они формировали плотные биоплёнки, переходили на питание за счёт неорганических соединений серы и железа и демонстрировали устойчивый рост на протяжении длительного времени.
Не менее важным оказалось поведение вируса. Он продолжал размножаться даже при низких температурах и запускал процесс, который биологи называют «вирусным шунтом». Когда вирус разрушает заражённые клетки, содержащиеся в них органические вещества и микроэлементы возвращаются в окружающую среду и становятся пищей для других организмов. По сути, вирусы выполняют роль механизма переработки и повторного использования ресурсов, без которого изолированная экосистема могла бы быстро истощиться.
Это одна из первых работ, в которой вирусы рассматриваются как обязательный элемент потенциальной внеземной биосферы, а не как второстепенный фактор.
Отдельное внимание исследователи уделили поиску и регистрации биологических маркеров, которые смогут обнаружить будущие космические аппараты. Наиболее перспективным кандидатом оказалась биогенная сера. В отличие от обычной серы, возникающей в результате геологических процессов, она формирует характерный спектральный отпечаток, который можно зарегистрировать с помощью Рамановской спектроскопии.
Кроме того, перспективными маркерами жизни могут быть специфические вирусные белки и осадки сульфидов железа, образующиеся в результате биологических процессов. По словам авторов, сочетание этих признаков создаёт своеобразный «отпечаток жизни», который трудно объяснить исключительно небиологическими механизмами.
Практическое значение работы связано с будущими исследованиями Европы. Сейчас к спутнику уже направляется миссия Europa Clipper, и продолжают разрабатываться концепции посадочных аппаратов. Новое исследование фактически предлагает список конкретных химических и биологических сигналов, которые стоит искать в образцах льда и поверхностных выбросах.
Главный результат работы заключается не только в демонстрации выживаемости земных экстремофилов. Учёные впервые показали, что даже в холодных, кислых и богатых солью водоёмах внутри ледяной коры может существовать самоподдерживающаяся экосистема, где микробы и вирусы совместно обеспечивают круговорот веществ. Это заметно расширяет представления о том, где именно на Европе стоит искать жизнь и какие её следы могут сохраниться для обнаружения.
© iXBT
