Темний кисень, виявлений глибоко на дні океану, викликав великий інтерес. Чи може він підтримувати життя в океанських глибинах? А якщо це можливо, що це означає для таких місць, як Енцелад і Європа?
Що це означає для нашого поняття життєздатності?
Кисень відіграє ключову роль для складного життя на Землі, зокрема фотосинтез створює його більшу частину. Велика подія оксигенації (GOE), яка відбулася близько 2,5 мільярдів років тому, спричинила розвиток складного життя і кардинально змінила планету. Під час GOE кисень продукувався живими організмами.
Наше розуміння придатності планети для життя базується на її відстані до зірки, і це пов’язано з тим, що Сонце підтримує життя на Землі, дозволяючи воді залишатися у рідкому стані та забезпечуючи енергію для організмів.
Однак абіотичний кисень на дні океану виробляється без участі живих істот і сонячного світла.
За останні роки стало відомо, що інші об’єкти Сонячної системи, які знаходяться далеко за межами зони, придатної для життя, можуть підтримувати життя. Льодові океанські супутники, такі як Європа, Ганімед та Енцелад, можуть мати великі теплі океани під своїми льодовими шапками. Якщо на Землі утворюється темний кисень на дні океанів, то можливо, подібне відбувається і на цих супутниках.
Недавнє дослідження, яке називається “Мешканці глибин: біологічні наслідки темного кисню”, проведене Манасві Лінгамом з Департаменту аерокосмічної, фізики та космічних наук Флоридського технологічного інституту, досліджує темний кисень Землі та його значення для біології і на інших світах. Дослідження чекає на експертну оцінку, повідомляє сайт Universe today.
Темний кисень утворюється з металевих осадів, відомих як поліметалеві конкреції. Ці утворення генерують достатньо електричної енергії для електролізу, який розкладає молекули води та виділяє кисень. Кількість кисню є незначною, але вона існує і може бути виміряна.
«Вражаюче нещодавнє передбачуване виявлення джерел «темного кисню» (темного O2) на дні безодні океану в Тихому океані на глибині ~4 км викликає інтригуючий сценарій про те, що складне (тобто тваринне) життя може існувати в підводних середовищах без фотосинтезу», – пишуть автори.
Кількість темного кисню в океані невелика, що обмежує розміри організмів. Організми використовують кисень шляхом дифузії та циркуляції, а рівень кисню обмежує розміри обох типів.
Дифузія – це простий процес, під час якого поживні речовини, відходи та вода дифундують через кілька шарів тканини. Кровообіг є більш складним і включає серце, яке перекачує рідину до клітин організму, доставляючи поживні речовини та видаляючи відходи. Кількість кисню в навколишньому середовищі обмежує розміри обох типів організмів.
Ця робота викликає багато запитань. Ми знаємо, що мікроорганізми в підземних водах використовують темний кисень. Які типи мікроорганізмів пристосувалися до цих океанських темних кисневих середовищ? Який метаболізм дозволяє їм там жити? Чи більші організми пристосувалися до цих середовищ? Чи відіграли організми в цих середовищах роль в еволюції життя на Землі?
Темний кисень: механізми його “виробництва”
Це відкриття також змушує нас розглянути його наслідки для астробіології. На Землі глибоководні рівнини складають близько 70% дна океану, що робить їх найбільшою екосистемою на Землі. Навіть з низькою щільністю біомаси регіон є значним.
Читайте також: Супутник Юпітера Європа – найкраща “колиска” для позаземного життя
Розглядаючи придатність умов для життя в океанах на супутниках планет Сонячної системи, ми зіштовхуємося з певними труднощами. Ми не знаємо, як морське дно виглядає на цих тілах. Ми також не знаємо, чи можуть океани, якщо такі існують, утворювати поліметалічні конкреції, які генерують темний кисень.
Однак існують інші способи отримання темного кисню. Одним з них є радіоліз.
Радіоліз — це розщеплення молекул іонізуючим випромінюванням, і в околицях Юпітера його багато. Космічні апарати помітили O2 , ув’язнений у бульбашках на Європі, Ганімеді та Каллісто.
Існує третій шлях для темного кисню, який називається мікробною дисмутацією. Хоча це біотичний організм, він не залежить від фотосинтезу.
Наразі наявні докази вказують на те, що планети подібні до Землі є надзвичайно рідкісними, тоді як середовища схожі на Європу можуть бути значно поширенішими.
“Отже, якщо виробництво темного кисню є реальним і поширеним явищем для таких світів – чи то через електроліз морської води, чи іншими шляхами – наші висновки можуть мати значні наслідки для розуміння поширеності абіогенезу, складної багатоклітинності, і, можливо, навіть технологічного інтелекту у космосі,” – пояснюють дослідники.
Відкриття темного кисню на дні океану є приводом для роздумів. Воно відкриває нові аспекти природи, які можуть бути ключовими для пошуку життя та світів, придатних для існування. Якщо ми зможемо підтвердити, що океанські супутники мають океани і що темний кисень або утворюється в них, або доставляється до них, то це змусить нас переглянути наші уявлення про умови, необхідні для життя.
Віддаленість від зірки може не бути вирішальною, що розширює наше розуміння і заглиблює таємницю життя в космосі.
Це захоплюючий аспект науки, який одночасно включає в себе і таємниці, і відповіді.
На головному фото: шар марганцевих конкрецій біля берега Островів Кука. Темний кисень виробляють конкреції марганцю на дні океану. Якщо те ж саме станеться на супутниках океану Сонячної системи, це змінить наше уявлення про те, які світи можуть бути придатними для життя. Автор зображення: USGS, Джеймс Хайн.