Спутник Сатурна Титан в некоторых отношениях удивительно похож на Землю. Его поверхность покрыта крупными озерами и морями, наполненными жидкостью. Однако, в отличие от земных водоемов, эти резервуары состоят не из воды, а из углеводородов, таких как метан и этан. Эти соединения испаряются, образуют облака и выпадают в виде дождя, формируя цикл, аналогичный круговороту воды на нашей планете.
Ученые предполагают, что подобные процессы могут способствовать возникновению жизни на Титане. Новое исследование, опубликованное в International Journal of Astrobiology, рассматривает возможность образования на спутнике протоклеточных структур — везикул. Эти пузырьки, состоящие из жировых молекул, имеют внутреннюю полость, окруженную мембраной, что делает их похожими на примитивные клетки.
«Существование везикул на Титане продемонстрировало бы рост упорядоченности и сложности, что является необходимым условием для зарождения жизни», — поясняет планетолог Конор Никсон из Центра космических полетов имени Годдарда NASA.
Никсон и его коллега, физико-химик Кристиан Майер из Университета Дуйсбурга-Эссена (Германия), изучили, как на Земле неорганические вещества могли превратиться в живые организмы под воздействием динамических процессов, таких как брызги и штормы. Они предположили, что на Титане везикулы могут формироваться в результате сложного цикла, возможного только на небесных телах с круговоротом жидкости.
Процесс начинается с метанового дождя, который переносит молекулы из атмосферы на поверхность озера. Эти молекулы, называемые амфифилами, имеют полярный конец, притягивающий жидкости, и неполярный, взаимодействующий с жирами.
«Органические нитрилы, обнаруженные миссией Cassini, обладают амфифильными свойствами и способны самособираться в неполярных средах», — отмечают исследователи.
Такие молекулы могут скапливаться на поверхности озера, образуя пленку. Когда капли жидкости падают на этот слой, они покрываются амфифилами и, отскакивая, создают туман из микроскопических пузырьков. При повторном погружении в озеро формируется двойной слой мембраны, делающий везикулы стабильными. Интересно, что подобная двухслойная структура является ключевым элементом биологических клеток.
После этого везикулы проходят своеобразный «естественный отбор»: наиболее устойчивые структуры сохраняются и накапливаются, тогда как менее стабильные разрушаются. Этот процесс может привести к увеличению сложности и функциональности, что напоминает ранние этапы биологической эволюции.
Если гипотеза подтвердится, это изменит представления о том, как жизнь возникает из неживой материи. Проверить теорию можно с помощью лазерного анализа, рассеяния света и спектроскопии комбинационного рассеяния, которые помогут обнаружить амфифилы в атмосфере Титана.
К сожалению, миссия NASA Dragonfly, которая достигнет спутника в 2034 году, не будет оснащена необходимыми инструментами для поиска везикул. Однако аппарат проведет химический анализ, который покажет, происходят ли на Титане сложные химические процессы. Это поможет понять, является ли Земля уникальной или жизнь может возникать в подходящих условиях повсеместно.