США: предложена новая зона обитаемости под поверхностью Марса и спутников Сатурна

Международная научная группа представила новую концепцию существования жизни за пределами Земли — зону радиолитической обитаемости, основанную на использовании космического излучения в качестве источника энергии. Согласно опубликованным расчётам, микроскопическая жизнь может существовать под поверхностью планет и спутников, не имеющих плотной атмосферы, включая Марс, Европу и Энцелад, за счёт химических процессов, вызванных галактическими космическими лучами.

Ключевым механизмом является радиолиз воды — процесс, при котором ионизирующее излучение разрушает молекулы воды, образуя радикалы, ионы и свободные электроны. Эти продукты распада могут быть использованы микроорганизмами как источник энергии, аналогичный фотосинтезу. Прецедент уже зафиксирован на Земле: бактерия Desulforudis audaxviator, обнаруженная на глубине почти 3 километра в Южной Африке, использует радиолиз в качестве основного метаболического источника, находясь в полной изоляции от солнечного света.

Моделирование, проведённое учёными, показало, что наиболее благоприятные условия для поддержания микробной жизни на глубине до нескольких метров создаются на Энцеладе — спутнике Сатурна. В расчётах указана потенциальная плотность до 43 тысяч клеток на кубический сантиметр, а уровень энергетической поддержки — до 100 миллионов молекул АТФ в грамме вещества в секунду. Марс и Европа также демонстрируют положительные значения, хотя и с меньшей биомассой.

Авторы подчёркивают универсальность предложенного механизма: в условиях отсутствия магнитного поля и плотной атмосферы, космические лучи проникают в поверхностные слои и запускают цепные химические реакции, приводящие к образованию вторичных электронов. Эти электроны могут использоваться в метаболизме через прямую передачу или посредством химических переносчиков.

Некоторые известные микроорганизмы, такие как Geobacter, Shewanella и Rhodopseudomonas palustris, уже продемонстрировали способность использовать внешние электроны для биологических нужд, что делает их биологическими аналогами потенциальной внеземной жизни.

Ранее радиолиз рассматривался преимущественно как разрушительный процесс для органики. Однако новые данные показывают, что продукты радиолиза способны участвовать в синтезе жизненно важных молекул — аминокислот, сахаров, макромолекул и железо-серных кластеров, обеспечивающих ключевые метаболические функции. Эти процессы могли сыграть роль в зарождении жизни на ранней Земле и, возможно, продолжают формировать условия на других телах Солнечной системы.

Энцелад рассматривается как наиболее перспективный объект благодаря наличию подповерхностного океана, выбросы из которого содержат ацетаты и другие органические соединения. На Марсе аналогичные соединения найдены вблизи полярных шапок, где также обнаружены потенциальные подповерхностные водные резервуары.

Авторы исследования впервые формализовали понятие «зоны радиолитической обитаемости» (RHZ) — области под поверхностью, где энергия радиолиза достаточна для поддержания жизнедеятельности. Расчётные значения мощности и плотности тока подтверждают возможность существования микроорганизмов, аналогичных D. audaxviator, хотя плотность тока пока значительно ниже лабораторных условий, что требует дополнительных экспериментальных подтверждений.

Предполагается, что будущие миссии, включая Europa Clipper, Mars Life Explorer и Enceladus Orbilander, смогут впервые проверить существование таких зон при помощи радиолокационных измерений, бурения и химического анализа. Внимание будет сосредоточено на областях с наименьшей толщиной ледяной коры и наибольшей вероятностью контакта с жидкой водой — от южных трещин Энцелада до полярных областей Марса. Новый подход открывает перспективы для расширения критериев поиска жизни и пересмотра привычных представлений о пределах обитаемости в Солнечной системе.