Ученые всего мира исследуют необъятные просторы жизни на планете. “Жизнь есть повсюду, куда бы мы ни посмотрели”, – сказала Тори Холер, химик и астробиолог из исследовательского центра Эймса НАСА. По некоторым оценкам, обитаемая подземная область в два раза больше, чем площадь океанов.
Исследователи пытаются понять, как выживает большая часть жизни там, внизу, где солнечный свет для фотосинтеза не может достичь таких глубин, а скудное количество органической углеродной пищи быстро истощается. В отличие от сообществ организмов, обитающих вблизи гидротермальных источников на морском дне или в континентальных регионах, согретых вулканической активностью, экосистемы под землёй, как правило, не могут полагаться на высокотемпературные процессы, поддерживающие некоторую подповерхностную жизнь, независимую от фотосинтеза. Микробы вынуждены держаться в глубоком холоде и темноте.
Последние исследования нашли доказательства того, что подобно тому, как реакции ядерного синтеза Солнца обеспечивают энергией поверхностный мир, другой вид ядерного процесса — радиоактивный распад — может поддерживать жизнь глубоко под поверхностью. Излучение нестабильных атомов в горных породах может расщеплять молекулы воды на водород и химически активные пероксиды и радикалы. Некоторые клетки могут использовать водород непосредственно в качестве топлива, в то время как остальные продукты превращают минералы и другие окружающие соединения в дополнительные источники энергии.
Моделирование и экспериментальные работы показали, что даже простые системы (состоящие исключительно из водорода, углекислого газа и сульфата) могут привести к чрезвычайно сложным микробным пищевым сетям. Добавление в смесь таких соединений, как формиат и ацетат от радиолиза, может значительно расширить потенциальный экологический ландшафт. А поскольку ацетат и формиат могут образовывать более сложные органические соединения, они могут дать начало еще более разнообразным системам.
“Важно видеть, как жизнь работает с такой сложностью, – сказала Кара Магнабоско, геобиолог из Швейцарского федерального технологического института Цюриха. – Даже в том, что, возможно, вы сочли бы очень простым и очень бедным энергией”.
Это может помочь ученым приблизиться к пониманию того, как возникли аминокислоты и другие важные строительные блоки жизни.
Астробиологи осознают, насколько важно учитывать радиолиз при исследовании обитаемости планет в Солнечной системе. Солнечного света, высокой температуры и других условий может и не быть для поддержания внеземной жизни. Радиолиз должен быть практически повсеместным на любой каменистой планете, где есть вода в недрах.
«Радиолиз является фундаментальным источником биодоступной энергии для значительного микробиома на Земле, – сказала Соваж (из Университета Род-Айленда), — не только на континентах, но и под океанами. Это просто поразительно.”
Тарнас, Горчица, Шервуд Лоллар и другие исследователи перевели количественную работу, выполняемую по радиолизу на Земле, на марсианские недра. Они обнаружили, что, основываясь на минеральном составе планеты и других параметрах, Марс сегодня может поддерживать микробные экосистемы, подобные тем, что есть на Земле — только с помощью радиолиза. Ученые определили регионы планеты, где концентрация микробов, вероятно, будет наибольшей, что может служить ориентиром для будущих миссий.
“Для меня это действительно интересно, – сказал Инагаки, – поскольку мы сейчас живем в эпоху, когда физика элементарных частиц необходима для изучения микробной жизни в недрах Земли и других миров во Вселенной”.
Подробнее об этом можно прочитать в журнале Nature.
