Органики с поверхности спутника Сатурна Титана не хватило для поддержания жизни в его океане

Планетологи пришли к выводу, что нужных для жизни органических соединений, способных поступать в океан спутника Сатурна Титана с его поверхности через зоны расплава в коре, недостаточно для поддержания в океане существования крупной биосферы, которая может быть обнаружена. Статья опубликована в журнале Astrobiology.

Титан стал единственным спутником планет, обладающим плотной атмосферой, и вторым телом в Солнечной системе (помимо Земли), имеющим жидкие озера и моря, которые, в отличие от земных, состоят из метана и этана. Если учесть, что под ледяной корой Титана, толщиной от 40 до 170 километров, залегает водный океан, а атмосфера богата органическими молекулами, которые осаждаются на поверхность спутника, то он представляется крайне интересной целью для астробиологов.

Органические вещества и вода могут смешиваться на поверхности Титана в ходе ударных событий или эпизодов криовулканизма, однако такие жидкие резервуары недолговечны — несколько сотен или тысяч лет. Более долгоживущим может быть подповерхностный океан, но для оценки его обитаемости нужно понимать пути поступления в океан нужных для жизни химических соединений. Значительная часть органических соединений могла попадать в океан из скалистого ядра. Возможен также их транспорт с поверхности спутника, однако мало понятно, как это может происходить, так как кора достаточно толстая, а следов крупных импактных событий на Титане мало.

Астробиолог Кэтрин Нейш (Catherine Neish) из Университета Западного Онтарио и ее коллеги решили проверить путем расчетов возможность заноса органических веществ с поверхности Титана в океан при помощи механизма, который ранее предлагался для спутника Юпитера Европы. Речь идет о длительном процессе плавления вещества коры, запускаемом небольшими ударными событиями, причем, если полость, где идет таяние, будет находиться глубже половины толщины ледяной оболочки, то большая часть расплава сможет в конечном итоге просочиться в океан. В случае Титана такая ситуация может возникнуть, если размер кратера будет менее 90 километров для проводящего ледяного слоя, содержащего клатраты метана, толщиной 15 километров (в противном случае слой будет пробит насквозь при ударе), и более 90 километров — для слоя водяного льда, толщиной до 42 километров.

Оценочное общее количество твердого органического вещества на Титане составляет 2×10⁶ кубических километров, если его равномерно распределить по поверхности Титана, то возникнет слой с толщиной 25 метров. Общий объем органических веществ, который может быть доставлен в океан Титана, составляет от 1,6×10³ (для проводящего слоя из пористого водяного льда) до 7,9×10³ (для проводящего слоя из клатратов) кубических километров.

Затем ученые рассчитали, хватит ли органических веществ для поддержания существования биосферы в океане, объем которого составляет от 12 до 25 объемов всех земных океанов. Они рассмотрели поток органических веществ, попадающий на поверхность Титана из атмосферы, где они рождаются за счет фотохимических реакций. Исследователи выделили синильную кислоту и частицы дымки, которые при гидролизе дают важные для жизни соединения, такие как пурины, пиримидины и аминокислоты, в том числе глицин.

Поток глицина в океан, рождающегося в линзах расплава или в слое на границе лед-вода, в наиболее оптимистичных моделях составляет от 10¹¹ до 10¹⁴ моль в год. Таким образом, в океан Титана может ежегодно попадать от 7,5 до 7500 килограмм глицина. Это устанавливает верхнюю границу генерации биомассы в пределах всего океана на уровне 1250 килограмм в год, если под биомассой подразумевается анаэробные бактерии, которые получают энергию за счет реакции Стикленда, что меньше, чем в случае моделей для океана ледяного спутника Сатурна Энцелада.

Таким образом, расчетные потоки органических веществ в океан Титана недостаточны для поддержания обнаруживаемой биосферы. Он может стать более пригодным для жизни только в том случае, если на поверхности Титана больше органических веществ, чем считается сейчас, и в океан также могут эффективно попадать нужные для жизни молекулы из ядра спутника.

Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» увидел облака в атмосфере Титана.