Бактерии-охотники за пришельцами: новый способ найти жизнь в океанах далеких планет

Ученые давно предполагают, что в океанах некоторых спутников планет Солнечной системы может существовать жизнь. Особое внимание привлекают Европа – спутник Юпитера, и Энцелад – луна Сатурна. Однако обнаружить потенциальных обитателей этих водных миров оказалось непросто: все космические миссии к таким объектам используют орбитальные зонды, а не посадочные модули.

Поверхность Европы и Энцелада покрыта толстой корой льда, под которым, как предполагают ученые, скрываются глубокие жидкие океаны. Температура здесь поддерживается благодаря приливным силам: гравитационное воздействие планет-гигантов как бы постоянно "разминает" космические тела, не давая воде замерзнуть полностью.

В новом исследовании астробиолог Лили Клаф и ее коллеги предлагают изучить газовые шлейфы, которые вырываются с поверхности спутников в космическое пространство. Ученые используют масс-спектрометрию для измерения уровня изотопов – разновидностей химических элементов, образующихся в ходе различных метаболических процессов, таких как фотосинтез и метаногенез. Затем специальные алгоритмы машинного обучения анализируют полученные данные и определяют, указывают ли обнаруженные соотношения на присутствие органики в подповерхностных океанах.

Чтобы обучить алгоритм выискивать нужные признаки, исследователям потребовались образцы, имитирующие состав экзосферы как с присутствием микроорганизмов, так и без них. В лаборатории они создали специальные солевые растворы, химический состав которых максимально приближен к предполагаемому составу океанов Европы и Энцелада. В часть растворов добавили бактерии вида Desulfotomaculum thermocisternum, которые восстанавливают сульфаты (предполагается, что если микробы-пришельцы и существуют, то они похожи именно на них).

Жидкость поместили в закрытые емкости и проанализировали состав газа, скопившегося над ней. Так удалось получить данные о том, как может выглядеть химический состав экзосферы океанических миров и как присутствие микробов меняет соотношение различных веществ в газовой смеси.

Однако на состав изотопов влияют не только биологические факторы, но и геохимические реакции, никак не связанные с жизнедеятельностью потенциальных микро-инопланетян. Поэтому солевой раствор был не один, а в нескольких вариантах, чтобы охватить максимально широкий спектр возможных сценариев. Благодаря тренировкам на таком разнообразном наборе данных модель без труда отличит химические следы живых существ от результатов неорганических процессов. При этом вероятность ложноположительных результатов остается низкой.

Авторы признают, что их подход требует дальнейшей доработки. В частности, необходимо провести испытания с другими видами бактерий. Тем не менее, после дополнительных исследований технология может стать важным инструментом для множества будущих космических миссий.