Лабораторные тесты опровергли возможность формирования стабильных клеток в метановых морях спутника Сатурна

Эксперименты, финансируемые Лабораторией реактивного движения NASA, поставили под сомнение теорию о том, что замерзшие углеводородные моря и озера крупнейшего спутника Сатурна, Титана, могут быть пригодны для возникновения жизни. Ученые провели первое экспериментальное исследование гипотезы азотосом, согласно которой химические соединения в этих водоемах способны самопроизвольно собираться в замкнутые мембраны, подобные клеточным, и служить основой для биологических реакций. Результаты работы показали, что в криогенных условиях Титана молекулы акрилонитрила не формируют стабильные оболочки, а вместо этого выстраиваются в безжизненные кристаллические структуры.

Титан остается уникальным объектом в Солнечной системе: помимо Земли, это единственное небесное тело, на поверхности которого есть стабильные озера и реки. Однако, в отличие от водных бассейнов нашей планеты, они заполнены жидким метаном и этаном при температурах, значительно ниже нуля. Благодаря плотной атмосфере, метановым дождям и давлению, близкому к земному, спутник долгое время считался одним из главных кандидатов на поиск внеземных форм жизни. Около десяти лет назад компьютерное моделирование подсказало астробиологам, что содержащиеся в озерах акрилонитрилы могут объединяться в крошечные сферические структуры — азотосомы. Эти пузырьки, по замыслу теоретиков, могли бы играть роль клеточных мембран, изолируя и концентрируя биохимические процессы в экстремально холодной среде.

Тем не менее, более поздние расчеты и термодинамический анализ поставили под сомнение стабильность таких образований. Чтобы окончательно прояснить ситуацию, исследователи из NASA впервые смоделировали в лаборатории условия, царящие на спутнике Сатурна. Они смешивали акрилонитрил с жидким метаном и этаном, имитируя состав озер, и наблюдали за поведением молекул с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и Рамановской микроскопии. Опыт не выявил следов формирования азотосом: в жидком этане акрилонитрил быстро образовывал прочный молекулярный сокристалл, а в метане практически не менял своей структуры. Полученные данные подтвердили выводы квантово-механических расчетов о том, что азотосомы являются энергетически нестабильными и вряд ли могут существовать в озерах Титана.

Несмотря на то, что эксперимент снижает вероятность обнаружения жизни на поверхности спутника с термодинамической точки зрения, авторы исследования призывают не ставить крест на этой идее. Ученые подчеркивают, что их работа не охватывает все возможные переменные и не исключает кратковременного существования подобных структур. Кроме того, с момента завершения экспериментов появилась новая гипотеза о том, что первичные везикулы могут формироваться не в толще жидкости, а в аэрозольных каплях в атмосфере Титана. Исследователи заключают, что, независимо от судьбы азотосом, химия органических соединений в экстремально холодных условиях Титана продолжает удивлять и открывать неожиданные пути синтеза сложных веществ, поэтому вопрос обитаемости этого мира, будь то с помощью мембран или иными способами, остается интригующим.