Titano: didžiausia Saturno palydovė ir svarbus tikslas astrobiologijoje

Titanas: didžiausia Saturno palydovė ir pagrindinis astrobiologijos tyrimų objektas

Saturno didžiausia palydovė Titanas jau daugelį metų žavi mokslininkus kaip viena iš pagrindinių vietų, kur ieškoma gyvybės už Žemės ribų. Skirtingai nei dauguma kitų Saulės sistemos kūnų, Titanas pasižymi gausiomis organinėmis medžiagomis ir unikaliu paviršiaus bei požeminių sluoksnių deriniu. Naujausi tyrimai leidžia manyti, kad po storu ledo sluoksniu gali slypėti didžiulis vandenynas, kuriame potencialiai egzistuoja vietinės gyvybės formos. Vis dėlto intriguoja faktas, jog ši visa biosfera galėtų sverti vos tiek, kiek miniatiūrinis pudelis.

Titano geologinė ir cheminė įvairovė

Titanas ypatingas astrobiologijos požiūriu dėl išskirtinės paviršiaus chemijos ir daugiasluoksnės vidaus sandaros. Šią Saturno palydovę gaubia tankus, angliavandenilių – metano ir etano – prisotintas šydas. Jos šalčio kaustomame paviršiuje, kur temperatūra siekia net -179°C, šios medžiagos yra skystos būsenos. Plačios metano upės ir ežerai, prilygstantys mūsų Didiesiems ežerams, formuoja išskirtinį Titano reljefą. Po ledo danga, kaip rodo „Cassini-Huygens“ misijos duomenys, maždaug 100 kilometrų gylyje slepiasi pasaulinis vandenynas. Ši sandara – nuo akmeninio branduolio, aukšto slėgio „ledo VI“ iki paslėpto vandens vandenyno – Titane sudaro išskirtines sąlygas, kokių nėra jokioje kitoje Saulės sistemos palydovėje.

Organinės molekulės nuolat kaupiasi Titano paviršiuje. Viršutinėje atmosferos dalyje ultravioletiniai spinduliai ardo azotą ir metaną, sudarydami sudėtingesnes organines jungtis, kurios sunkesnės už Žemėje randamas. Šios dalelės pamažu nusėda, formuodamos tamsias, kopas primenančias sankaupas ir galbūt pro ledo plyšius patenka į giliai esantį vandenyną, praturtindamos jį cheminėmis maisto medžiagomis. Meteoritų smūgiai ir iš branduolio kilę procesai gali dar labiau spartinti organinių junginių patekimą į šį paslėptą vandenyną.

Gyvybės galimybės: bioenergetinis modeliavimas

Mikroorganizmų išlikimas Titano ekstremaliomis sąlygomis

Arizonos universiteto evoliucinis biologas dr. Antonin Affholder ir jo komanda panaudojo pažangius bioenergetinius modelius, kad įvertintų, kiek galimos biomasyvės Titano požeminis vandenynas galėtų išlaikyti. Tyrėjai daugiausia dėmesio skyrė glicino – visatoje plačiai paplitusios aminorūgšties – metabolizmui. Skirtingai nei Žemėje, kur biosfera klesti deguonies kvėpavimo dėka, Titano hipotetiniai mikroorganizmai turėtų išgyventi vykdant fermentaciją – be deguonies skaidydami organines medžiagas.

Šis modelis remiasi ir Žemės evoliucine istorija: fermentacija – viena seniausių ir labiausiai paplitusių metabolinių strategijų, nereikalaujanti daug prielaidų apie nežinomą nežemišką biochemiją. Tokiu būdu Žemėje išgyvena Clostridia tipo bakterijos, o mums gerai žinomi procesai – duonos ar jogurto rūgimas – taip pat priklauso nuo šios strategijos. Glicino ir jo pirmtakų gausa taip pat didina šio modelio realumą, ieškant gyvybės už Žemės ribų.

Riboti mitybos šaltiniai – kuklūs rezultatai

Nors organinių junginių į Titano vandenyną patenka nuolat, naujas tyrimas rodo, kad energijos ir maistinių medžiagų apykaita čia yra griežtai apribota. Affholderio komanda nustatė, kad daugumos organinių medžiagų kiekis yra gerokai per mažas arba chemiškai sunkiai panaudojamas, kad palaikytų gausesnes mikroorganizmų populiacijas. Skaičiavimai rodo, jog vidutiniškai vandenyne tegalėtų egzistuoti mažiau nei viena fermentuojanti ląstelė kilogramui vandens. Visos galimos Titano biosferos masė galėtų sudaryti vos keletą kilogramų – tiek, kiek sveria mažas šuo.

Poveikis astrobiologijai ir ateities misijoms

Mintis, kad Titano biosfera galėtų būti tokia menka, turi didelę reikšmę ateities kosminėms ekspedicijoms. Potencialios gyvybės paieška šioje Saturno palydovėje bus itin sudėtinga – tai prilygtų bandymui aptikti vieną mikrobą šimtų milijonų kubinių kilometrų vandenyje. Net jei gyvybė egzistuoja, jos pėdsakai – galbūt viso labo atitinkantys vieno žmogaus organizme esančio anglies kiekį – reikalautų ypač jautrių prietaisų ir preciziškų mėginių ėmimo strategijų.

Vis dėlto tokio atradimo reikšmė būtų milžiniška. Patvirtinus bent nedidelę, fermentacijos būdu egzistuojančią biosferą, kuri naudoja tik vietines organines medžiagas, būtų gauta vertingos informacijos apie gyvybės prisitaikymą ir kai kurių metabolinių kelių universalumą už Žemės ribų.

Išvados

Titanas ir toliau išlieka viena iš intriguojančių Saulės sistemos vietų, kur gali būti aptikta nežemiška gyvybė. Nors tikimybė rasti platų ir sudėtingą biosferos tinklą dabar sumažėjo, nedidelės, tačiau išgyventi galinčios ekosistemos egzistavimo galimybės Titano požeminiame vandenyne paneigti negalima. Šie atradimai padeda kryptingiau planuoti būsimų kosminių misijų uždavinius ir technologinius iššūkius, išryškindami planetologijos stebuklus ir gyvybės atsparumą – netgi tada, kai ji geba tilpti tiesiog į žmogaus delną.