Титан: Возможна ли жизнь на в жидком этане

Спутник Сатурна Титан — единственное, кроме Земли, тело Солнечной системы, на котором существуют океаны и текут реки. И он единственный из всех известных спутников планет, располагающий плотной атмосферой. Действительно плотной — в десять раз плотнее земной. С учётом разницы в силе тяжести, давление на поверхности Титана составляет полторы атмосферы. Любопытно также, что газовая оболочка крупнейшей из лун Сатурна подобна земной. Её основа не углекислый газ, как на Марсе и Венере, а азот.

Откуда же такое чудо природы взялось? Планеты приобретают спутники тремя путями. После того, как окружающий формирующуюся звезду газо-пылевой диск распадается на отдельные кольца, вещество в них уплотняется. Пыль слипается в покрытые намёрзшими газами комки — метеороиды. Из мелких тел формируются более крупные, пока кольцо не превращается в пояс плентоидов, уже сферических, с дифференцированными недрами и атмосферой. Двигаясь по близким орбитам, планетоиды сталкиваются, образуя планету. Но не все. Несколько штук может уцелеть, превратившись в спутники планеты. Это первый путь.

Второй вариант — это формирование спутников уже из окружающих рождающуюся планету туч обломков. Столкновения планетоидов — это события катастрофические. Так, Луна появилась после того, как в молодую Землю врезалось что-то серьёзное — размером с Марс. Третий вариант — это захват планетой мелких тел, к её кольцу отношения не имеющих. Примерами, вероятно, могут служить Фобос и Деймос.

Титан образовался по первому сценарию, — это уцелевший планетоид шестого кольца. То есть, он даже старше самого Сатурна. Причём, в отличие от большинства, если не всех прочих лун Солнечной системы, с момент своего возникновения Титан не переживал импактов с телами сравнимой величины. И, таким образом, его вещество избежало дегазации. При столкновении двух тел размером с Луну, их, ставшая общей, гравитационная яма наполняется обломками и паром. Причём, для удержания пара она недостаточно глубока. Луны же. Конечно, если газы остаются в протопланетном кольце (а, например, в районе формирования Земли газы, просто, сдувало солнечными ветром), они частично вернутся. Но лишь частично. Львиная доля достанется главному телу пояса — формирующейся планете. Тем более, если это газовый гигант.

А газов в шестом от Солнца кольце имелось прилично. В частности потому, что из четырёх внутренних колец лёгкие вещества были вытеснены в район пятого, где на этих дрожжах и вырос Юпитер. Сатурну тоже кое-что перепало. Как следствие, Титан нахватал из туманности всего, что там было, кроме недоступных при его массе водорода и гелия: водяного пара, аммиака, углекислоты, угарного газа, метана. Четыре миллиарда лет назад его атмосфера по плотности была втрое плотнее венерианской. Но с тех пор, большую часть он, конечно, растерял. Изменился и состав. Аммиак разложился под воздействием солнечного ветра на частично сохранившийся азот и покинувший атмосферу водород. То же постоянно происходит на Титане и с метаном. Молекулы разрушаются, водород убегает, а углерод медленно оседает на поверхность в форме сажи, облака которой делают атмосферу почти непрозрачной.

В прошлом веке астрономы оценивали условия на Титане оптимистически, рассчитывая, что её большая плотность и относительно высокая концентрация метана создадут мощный парниковый эффект. Предполагалось, что на Титане должно быть даже теплее, чем на Марсе, и что моря там состоят из смеси аммиака и воды. Но — не сложилось. Поверхности солнечный свет, в 100 раз менее яркий, чем в районе земной орбиты, просто не достигает.

Как следствие, температура на поверхности Титана -180 по Цельсию. Равнины, горные цепи, дюны на спутнике Сатурна состоят из композита льдов — водяного, аммиачного, углекислого и метанового. Моря же и реки образует жидкая смесь этана и метана, с примесями азота, водорода и песчинками твёрдой углекислоты. Казалось бы, говорить о жизни в таких условиях… Но есть нюансы.

Чёрный снег в атмосфере Титана не достигает поверхности. Углерод реагирует с другими компонентами атмосферы, ближе к поверхности образуя полупрозрачную дымку — взвесь сложных углеводородных молекул, среди которых присутствуют даже аминокислоты. Оседая на поверхность, органика смывается дождями в реки, выносится в моря, превращая их в тот самый «первичный бульон», когда-то обычный на Земле и необходимый для протекания химической эволюции.

Другой вопрос, может ли химическая эволюция, ведущая к появлению автокаталитических молекул, протекать в условиях отсутствия жидкой воды. Для автокаталитических реакций, в процессе которых одна сложная РНК-подобная молекула производит другую такую же, требуется жидкая среда. То есть, растворитель. Но метан и этан в этом качестве не выдерживают критики и рассматриваться, как удовлетворительная замена воды, не могут.

Подошёл бы аммиак, но он замерзает уже при -78 градусах. Интересным вариантом, однако, является фосфин (PH3). В составе «гидросферы» Титана это вещество присутствует в значительных количествах. При этом, фосфин в жидком этане не замерзает и не растворяется, а образует взвесь микроскопических капель, способных поглощать сложные молекулы из внешней среды.

Таким образом, если земная бактерия представляет собой окружённую мембраной водяную капельку в водной же среде, то бактерия на Титане должна представлять собой капельку фосфина, не нуждающуюся в мембране. Существовать она может за счёт хемосинтеза (для фотосинтеза вблизи Сатурна заведомо нет условий), поглощая свободный водород и ацетилен (C2H2), а выделяя метан.

…И в 2005 году при посадке на поверхность Титана зонд «Гюйгенс» действительно обнаружил, что концентрация водорода и ацетилена в нижних слоях атмосферы ниже, чем это можно объяснить абиогенными атмосферными процессами.

Новые публикации также можно увидеть на Дзен-канале