Титан остается единственным известным миром помимо Земли, где на поверхности существует жидкость. Озера и моря спутника Сатурна наполнены не водой, а жидкими углеводородами — этаном и метаном. Новое исследование NASA показывает, как в этих экстремальных условиях могут формироваться везикулы — сферические структуры, напоминающие мыльные пузыри и способные стать основой для протоклеток. Работа опубликована в журнале International Journal of Astrobiology.
Ученые NASA обнаружили, что в озерах Титана могут рождаться живые клетки
Ученые NASA показали, что на крупнейшем спутнике Сатурна Титане могут формироваться стабильные везикулы — пузырьки, способные играть роль предшественников живых клеток в условиях углеводородных озер и морей.
Ученые NASA считают, что в холодных углеводородных озерах Титана молекулы могут спонтанно образовывать похожие на клетки везикулы. Если это действительно так, то Титан может дать представление о том, как протоэлементы могут возникать в мирах, сильно отличающихся от Земли. Shutterstock
Титан — единственный спутник в Солнечной системе на поверхности которого есть моря. Наличие поверхностной жидкости было обнаружено космическим аппаратом NASA «Кассини» в 2004 году после его прибытия к Сатурну. В 2006 году «Кассини» нашел целое море, заполненное жидкими углеводородами (метаном и этаном), в северном полушарии Титана.
Атмосферные явления, а также профиль температуры и давления на луне Сатурна Титане.
Процесс основан на поведении амфифильных молекул, которые имеют две части: гидрофобный и гидрофильный концы. На Земле в водной среде эти молекулы самоорганизуются в шарообразные двухслойные структуры. Подобным образом устроены мембраны живых клеток. На Титане исследователи предполагают аналогичный механизм, но в углеводородной среде.
Брызги метановых дождей
Конденсация и осадки приносят в озера Титан смесь полярных и неполярных молекул. Из-за межфазного натяжения крупные агрегаты имеют тенденцию скапливаться на поверхности озер.
Главную роль играют капли брызг, которые возникают над поверхностью моря при падении метановых дождей. Когда покрытая амфифильными молекулами капля попадает на поверхность моря, также покрытую слоем этих молекул, образуется везикула с двойной мембраной и каплей внутри. Со временем множество таких везикул распространяется по водоему и может участвовать в эволюционных процессах.
Слева: Капли метана или частицы града могут поднимать брызги мелких озерных капель, которые сохраняют поверхностный монослой. Справа: Туман из покрытых капель метана образуется над озерами после проходящих ливней.
В долгосрочном процессе отбора по составу наиболее стабильные везикулы будут разрастаться, в то время как менее стабильные образуют тупики (синие стрелки). Как следствие, это приводит к процессу эволюции, ведущему к увеличению сложности и функциональности.
Атмосфера Титана, состоящая преимущественно из азота с значительным содержанием метана, создает сложную метеорологическую систему. Солнечная энергия разрушает молекулы метана, из фрагментов которых формируются сложные органические соединения. Астробиологи считают, что изучение этой химии поможет понять процессы зарождения жизни на ранней Земле.
«Существование везикул на Титане продемонстрировало бы увеличение порядка и сложности, что является необходимыми условиями для зарождения жизни», — объясняет соавтор работы Конор Никсон. Предстоящая миссия Dragonfly изучит поверхность спутника, хотя и не будет исследовать непосредственно озера и моря.