Космические лучи могут стать ключевым источником энергии для жизни на ледяных спутниках, Марсе или даже планетах-сиротах, дрейфующих в межзвездном пространстве. Ученые предполагают, что эти высокоэнергетические частицы способны создать «радиолитическую обитаемую зону» на мирах, которые раньше считались абсолютно непригодными для жизни — ледяных, темных и лишенных тепла.

«Для работы этого механизма достаточно, чтобы у планеты была поверхность с разреженной атмосферой или вовсе без нее, независимо от расстояния до звезды», — рассказывает Димитра Атри из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби. «Это расширяет границы поиска жизни на далеких планетах и блуждающих мирах».

На Земле жизнь в основном зависит от солнечного света. Но есть и исключения: например, организмы у гидротермальных источников на океанском дне или микробы в глубинах земной коры, выживающие за счет химических реакций. Эти примеры демонстрируют, что жизнь может существовать в экстремальных условиях, и теперь ученые открыли новый возможный источник энергии — космические лучи.

Что такое космические лучи?

Космические лучи — это потоки высокоэнергетических частиц (протонов, электронов, ядер гелия), возникающие при взрывах сверхновых или в активных ядрах галактик. Они способны ионизировать молекулы, повреждая ДНК, но в некоторых средах могут стать «спасательным кругом» для жизни.

На планетах без магнитного поля и плотной атмосферы, таких как Марс или спутники Юпитера, частицы проникают глубоко в поверхность, сталкиваясь со льдом. Удар разрывает молекулы воды, генерируя свободные электроны. Микробы, подобные земным экстремофилам, могли бы использовать эти электроны в процессе радиолиза для получения энергии.

Расчеты Атри и его команды показали, что подповерхностные слои Энцелада, Марса и Европы содержат достаточно ресурсов для поддержания микроскопической жизни.

Главные кандидаты

Энцелад (спутник Сатурна):
С подледным океаном и гейзерами, выбрасывающими воду в космос, Энцелад лидирует с потенциальной биомассой до 0,0004 г/см². Это эквивалент миллиардов микробов на квадратный метр.

Марс:
В марсианском грунте, защищенном от радиации тонким слоем реголита, возможная биомасса оценивается в 0,00011 г/см². Это могло бы объяснить загадочные следы метана в атмосфере планеты.

Европа (спутник Юпитера):
Несмотря на толстый ледяной панцирь, радиолиз может питать жизнь на глубине 1–2 метра, где соленые карманы сохраняют воду жидкой. Миссии Europa Clipper и JUICE смогут проверить эту гипотезу, исследуя районы с тонким льдом.

Новая эра астробиологии

Радиолитическая зона обитаемости не заменяет классическую «зону Златовласки» (регион вокруг звезды с подходящей температурой), а дополняет ее. Например, на планетах-сиротах, лишенных света звезд, космические лучи могут быть единственным источником энергии для жизни.

«Это открытие меняет наши представления о том, где искать жизнь, — подчеркивает Атри. — Даже в вечной тьме межзвездного пространства могут существовать микробы, выживающие благодаря радиолизу».

Ученые планируют изучить комбинированное влияние радиолиза, гидротермальной активности и других источников энергии на потенциальную биосферу. Возможно, подледные океаны Европы и Энцелада кишат жизнью, а марсианские пещеры скрывают целые экосистемы.

Современные космические миссии, такие как марсоход Perseverance и зонд Dragonfly к Титану, уже собирают данные о химическом составе поверхностей. В будущем технологии бурения льда на спутниках Юпитера и Сатурна позволят напрямую искать следы радиолиза и связанные с ним биохимические маркеры. Кроме того, изучение экстремофилов в антарктических озерах и подводных вулканах поможет создать модели жизни, питаемой космическими лучами.