Какой спутник имеет атмосферу, богатую азотом, похожие на земные климатические особенности и геологию, жидкие углеводородные моря и относительно неплохой шанс на зарождение и развитие жизни? На все вопросы лучший ответ один – Титан, луна Сатурна.

Большое количество параллелей, которые можно провести между свойствами Земли и Титана, объясняет повышенный интерес астробиологов к этому спутнику. Его атмосфера является аналогом Земной атмосферы миллиарды лет назад. Несмотря на огромное расстояние, разделяющее оба мира, процесс формирования их атмосфер мог быть схож – это гравитационное удержание летучих веществ, их наслоение над поверхностью планеты, и обогащение за счет упавших астероидов и комет.

«Титан представляет собой уникальный пример условий, изучение которых может пролить свет на химические процессы, которые происходили на Земле и привели к зарождению жизни, – говорит Хосе Триго-Родригес из Института космических наук в Барселоне. – Атмосфера Титана – естественная лаборатория, имеющая по многим параметрам сходство с современной картиной условий на Земле до зарождения жизни. Это интересный факт, ведь считается, что Земля и Титан образовались из сильно разного материала и при совершенно разных температурах».

Земля предположительно сформировалась из выжженных, бедных на кислород камней, находившихся во внутренней Солнечной системе, тогда как Титан образовался из камней, богатых кислородом и другими летучими веществами, находившихся во внешней Солнечной системе.

Триго-Родригес и его коллега Хавьер Мартин-Торрес, опубликовавшие работу, в которой они сравнивают атмосферы Земли и Титана, считают, что необходимые для зарождения жизни вещества отсутствовали в молодой атмосфере Земли, так как они испарились и улетели в космос под воздействием солнечного ветра. Компоненты воздуха, которым мы сейчас дышим, вернулись около 4 миллиардов лет назад в течение поздней тяжелой бомбардировки. В течение этого периода кислород и другие летучие вещества были занесены к нам из внешней Солнечной системы кометами и астероидами, бомбардировавшими планеты земной группы и их спутники (это явление известно также как лунный катаклизм).

По мнению Криса МакКая, планетолога из Исследовательского центра имени Эймса, кометы внесли лишь небольшой вклад в этот процесс. Они, безусловно, занесли большое количество воды, углекислого газа и азота в земную атмосферу, но отнюдь не были их главным источником. Это выяснилось на основе анализа соотношения содержания дейтерия и обычного водорода в земных океанах. Оно не совпадает с тем, которое типично для комет. Основной вклад в доставку жизненно важных веществ на Землю внесли астероиды. С этим мнением соглашаются Триго-Родригес и Мартин-Торрес.

«Мы считаем, что астероиды и кометы были ключевыми источниками воды и органических соединений», – говорит Триго-Родригес. Четыре миллиарда лет назад некоторые астероиды содержали так много льда, что вполне могли занести на Землю не меньше воды, чем кометы.

Триго-Родригес и Мартин-Торрес исследовали, как изотопы водорода, углерода, азота и кислорода взаимодействовали с остальной средой на Земле и Титане. Для изучения изотопного состава плотной атмосферы Титана они использовали данные зонда Кассини.

Различное расстояние до Солнца, различные размеры и условия окружающей среды привели к различной химической эволюции двух миров. Но и Земля, и Титан подверглись бомбардировке похожими богатыми водой телами, что дало атмосферам обоих объектов источник летучих веществ.

Дегазация и переработка занесенных веществ привели к образованию преимущественно азотных атмосфер с аналогичными соотношениями содержания изотопов водорода, углерода, азота и кислорода на обоих телах.

«Мы смотрим на Титан как на оазис условий, которые может изучать астробиолог. Они очень важны для понимания условий, в которых жизнь зародилась на Земле, – говорит Триго-Родригес. – Похоже, подходящими условиями являются плотная атмосфера, в которой небольшие частицы, например органические молекулы и метеоритные металлы, могут действовать как катализатор для формирования более сложных органических соединений из простых исходных материалов – угарного газа и метана, что в результате привело к усложнению системы».

В 2007 году эксперимент, проведенный профессором Маргарет Толберт из Университета Колорадо в Болдере, показал, что ранняя атмосфера Земля могла иметь тот же туман из органических соединений, который приводит к образованию более сложных соединений на Титане.

Ученые все еще не знают, каким образом Титан удерживает такое большое количество метана в атмосфере. По словам МакКая, земная атмосфера состоит из соединений, существующих в течение миллиардов лет. Но на Титане весь метан должен бы разрушиться под воздействием солнечных лучей в течение примерно 30 миллионов лет. Значит, там должен быть источник метана.

Эти источником могут в первую очередь являться озера жидкого углеводорода. Но для того, чтобы подтвердить эту гипотезу или выдвинуть другую необходим зонд, разработанный специально для этого. Спускаемый аппарат Гюйгенс, севший на поверхность Титана в 2005 году, имел очень ограниченный набор инструментов и проработал всего 90 минут, после чего у него села батарея.

«Для изучения Титана необходима посадка на его поверхность, – говорит Мартин-Торрес. – Мы все еще упускаем важные сведения». Такой аппарат мог бы изучить не только поверхность спутника Сатурна, но и его атмосферу, а также сделать попытку найти признаки жизни.