Всякий раз, когда ученые исследуют жизнь в наиболее негостеприимных уголках Земли, они обнаруживают микроорганизмы, приспособленные к экстремальным условиям окружающей среды. Не стало исключением и океанологическое исследование, проведенное совместно биологами из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Гавайского университета, Лаборатории реактивного движения НАСА и организации Blue Planet Marine Foundation.
В статье, опубликованной в издании Deep-Sea Research, учеными были описаны необычные микроорганизмы, обитающие в самом глубоководном регионе нашей планеты. Эти микробы, образующие сообщества на поверхности океанского дна, могут дать представление о том, какие формы жизни способны существовать в глубинах подледных океанов на спутниках гигантских планет Солнечной системы.
Путешествие в океанскую бездну
Научный поиск в Марианской впадине велся с помощью батискафа Deepsea Challenge. В 2012 году в сотрудничестве с каналом National Geographic этот аппарат использовал знаменитый кинорежиссер Джеймс Кэмерон для спуска в глубочайшую точку на поверхности планеты – Бездну Челленджера – и съемок научно-документального фильма.
На этот раз батискаф исследовал другой участок впадины – Бездну Сирены, расположенную на двести километров восточнее. Это третья по глубине точка океана, и она интересовала ученых благодаря своей сейсмической активности и возможным проявлениям вулканизма. Кроме того, исследователи ожидали, что из-за сильных глубоководных течений данный участок более богат питательными веществами, чем другие области Марианской впадины.
Аппарат, управление которым велось дистанционно, достиг глубины 10 677 метров. Он произвел съемку дна и химический анализ воды, а также взял образцы донной породы.
Кто живет на дне
Марианский желоб представляет собой глубокую депрессию океанского дна, образовавшуюся в зоне субдукции Тихоокеанской тектонической плиты под Филиппинскую. Различные формы жизни – бактерии, беспозвоночные и рыбы, приспособленные к существованию в экстремальных условиях на большой глубине, были обнаружены здесь уже давно. Как правило, они питаются так называемым морским снегом – органическими остатками, опускающимися из менее глубоких, богатых жизнью слоев океана, а рыбы являются хищниками.
Есть в придонной области и существа, живущие исключительно за счет активности «черных курильщиков» – гидротермальных источников, поставляющих минеральные вещества непосредственно из земных недр. Подобные экосистемы практически не зависят от энергии Солнца, питающей жизнь на нашей планете.
Бортовые камеры Deepsea Challenge зафиксировали наличие еще одной формы жизни – микробных матов (скоплений, напоминающих слизистые пленки) на некоторых участках скалистого дна. На полученном с помощью электронного микроскопа изображении одного из образцов породы, взятых на глубине, видно множество образований, интерпретируемых как микроорганизмы. Каким образом они поддерживают свое существование на глубинах, которых не достигает солнечный свет?
Химия жизни на глубине
Подобно микроорганизмам, служащим основой пищевой цепи в гидротермальных оазисах, простейшие существа, обитающие на каменистой поверхности дна, питаются за счет окисления неорганических соединений. Такой способ получения необходимой для жизни энергии называется хемосинтезом. Микроорганизмы-хемосинтетики не нуждаются в солнечной энергии для преобразования неорганического углерода в органику.
Биологи предположили, что источником питания для организмов, населяющих обнаруженные с помощью Deepsea Challenge микробные маты, является взаимодействие донных пород с водой. В условиях гидротермальной активности и высокого давления на глубине происходят процессы серпентинизации – преобразования пород, содержащих железо и магний, под действием воды. В числе продуктов подобных реакций выделяются метан и водород.
Исследовательская команда обнаружила явные признаки серпентинизации пород океанского дна в Бездне Сирены. Они были определены как по химическому составу морской воды, так и по видимым изменениям скальных выходов. Таким образом, изучаемый участок, по-видимому, содержит источник питания, необходимого для хемосинтезирующих существ.
Вдали от Солнца
Способность поддерживать метаболизм за счет продуктов взаимодействия донных пород с водой может иметь одно интересное следствие. Она косвенно указывает на возможность существования подобных форм жизни вне нашей планеты в условиях, предположительно близких к тем, что сложились на Земле в наиболее глубоких районах Мирового океана.
В настоящее время главными кандидатами на обнаружение внеземной жизни являются спутники больших планет. В первую очередь это одна из крупнейших лун Юпитера – Европа. Планетологи располагают рядом фактов, свидетельствующих о существовании на этом спутнике глубокого океана, спрятанного под многокилометровым слоем льда. Еще одним телом, представляющим интерес с точки зрения поисков жизни в Солнечной системе, считается один из спутников Сатурна – маленький Энцелад.
Глобальный океан Европы, как полагают ученые, может простираться на глубину более ста километров. Однако благодаря меньшей силе тяжести на спутнике давление воды в придонных областях должно быть приблизительно таким же, как в глубоководных желобах земных океанов. И не исключено, что там сумели развиться простейшие хемосинтезирующие организмы.
Отправка к Европе автоматического зонда, предназначенного для поисков жизни, является давней мечтой астробиологов. И если миссии Europa Clipper и JUICE, планируемые к запуску в ближайшее десятилетие, состоятся, возможно, они обнаружат в океане ледяной луны Юпитера признаки жизни, похожей на земную.