Могли ли тихоходки выжить на Луне?
Чуть более пяти лет назад, 22 февраля 2019 года, на орбиту Луны был выведен беспилотный космический аппарат. Названный Beresheet и построенный компаниями SpaceIL и Israel Aerospace Industries, он должен был стать первым частным космическим кораблем, совершившим мягкую посадку на Луне.
Среди полезного груза зонда были микроскопические животные — тихоходки, известные своей способностью выживать даже в самых суровых климатических условиях.
С самого начала миссия столкнулась с проблемами из-за отказа камер слежения, предназначенных для определения ориентации космического аппарата и, таким образом, правильного управления его двигателями. Бюджетные ограничения привели к упрощению конструкции, и хотя командный центр смог обойти некоторые проблемы, 11 апреля, в день высадки, ситуация стала еще сложнее.
По пути к Луне космический аппарат двигался на большой скорости, и для мягкой посадки его пришлось существенно замедлить. К сожалению, во время маневра торможения вышел из строя гироскоп, заблокировав основной двигатель. На высоте 150 метров Beresheet все еще двигался со скоростью 500 км/ч, слишком быстро, чтобы его можно было вовремя остановить.
Удар был сильным – зонд распался на части, а его остатки разлетелись на расстояние около ста метров. Это известно, потому что место падения было сфотографировано спутником НАСА LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) 22 апреля.
Животные, которые могут выдержать почти все
Так что же случилось с тихоходками, путешествовавшими на зонде? Учитывая их замечательные способности выживать в ситуациях, в которых погибло бы практически любое другое живое существо, могли ли они попасть целыми на Луну? Кроме того, смогут ли они размножаться там?
Тихоходки — микроскопические животные, длина которых составляет менее миллиметра. У них есть нейроны, ротовое отверстие на конце втягивающегося хоботка, кишечник, содержащий микробиоту, и четыре пары несочлененных ног, заканчивающихся когтями, и у большинства есть два глаза. Какими бы маленькими они ни были, они имеют общего предка с членистоногими, такими как насекомые и паукообразные.
Большинство тихоходок обитают в воде, но их можно встретить в любой среде, даже городской. Чтобы вести активный образ жизни, питаться микроводорослями, такими как хлорелла, двигаться, расти и размножаться, тихоходки должны быть окружены пленкой воды.
Они размножаются половым или бесполым путем посредством партеногенеза (из неоплодотворенной яйцеклетки) или даже гермафродитизма, когда особь (которая обладает как мужскими, так и женскими гаметами) самооплодотворяется. После вылупления яйца активная жизнь тихоходки длится от 3 до 30 месяцев. Всего описано 1265 видов, включая два ископаемых.
Тихоходки славятся своей устойчивостью к условиям, которых нет ни на Земле, ни на Луне. Они могут остановить свой метаболизм, потеряв до 95% воды в организме.
Некоторые виды синтезируют сахар трегалозу, который действует как антифриз, в то время как другие синтезируют белки, которые, как считается, включают клеточные компоненты в аморфную «стеклянную» сеть, обеспечивающую устойчивость и защиту каждой клетки.
Во время обезвоживания тело тихоходки может уменьшиться вдвое от нормального размера. Ноги исчезают, остаются видны только когти. Это состояние, известное как криптобиоз, сохраняется до тех пор, пока условия для активной жизни снова не станут благоприятными.
В зависимости от вида тихоходок особям требуется больше или меньше времени для обезвоживания и не всем экземплярам одного и того же вида удается вернуться к активной жизни. Обезвоженные взрослые особи выживают в течение нескольких минут при температуре от -272°C до 150°C, а также в течение длительного времени при высоких дозах гамма-лучей в 1000 или даже 4400 Грей (Гр).
Для сравнения: доза в 10 Гр смертельна для человека, а 40 – 50 000 Гр стерилизуют все виды материалов. Однако какой бы ни была доза, радиация убивает яйца тихоходок. Более того, защита, обеспечиваемая криптобиозом, не всегда очевидна, как в случае с Milnesium tardigradum, у которого радиация одинаково влияет как на активных, так и на обезвоженных животных.
Лунная жизнь?
Так что же случилось с тихоходками после того, как они попали на Луну? Есть ли среди них еще жизнеспособные особи, погребенные под лунным реголитом, пылью, глубина которой варьируется от нескольких метров до нескольких десятков метров?
Прежде всего, они должны пережить удар. Лабораторные испытания показали, что замороженные экземпляры вида Hypsibius dujardini, движущиеся в вакууме со скоростью 3000 км/ч, были смертельно повреждены при ударе о песок. Однако они выдержали удары на скорости 2600 км/ч или меньше, а их «жесткая посадка» на Луну, хотя и нежелательная, была гораздо медленнее.
Поверхность Луны не защищена от солнечных частиц и космических лучей, в частности гамма-лучей, но и здесь тихоходки смогут выжить. Фактически ученые показали, что дозы гамма-лучей, попадающие на лунную поверхность, были постоянными, но низкими по сравнению с дозами, упомянутыми выше – 10-летнее воздействие гамма-лучей на Луне будет соответствовать общей дозе около 1 Гр.
Наконец, тихоходкам придется выдерживать недостаток воды, а также температуру от -100 до -150 °C в течение лунной ночи и от 100 до 120 °C в течение дня. Лунный день или ночь длится долго, чуть менее 15 земных суток. Сам зонд не был предназначен для того, чтобы выдерживать такие экстремальные условия, и даже если бы он не разбился, он прекратил бы свою деятельность всего через несколько земных дней.
К несчастью для тихоходок, они не могут преодолеть нехватку жидкой воды, кислорода и микроводорослей – они никогда не смогут реактивироваться, а тем более размножаться.
Таким образом, колонизация ими Луны невозможна. Тем не менее, неактивные образцы находятся на лунной почве, и их присутствие вызывает этические вопросы. Более того, в то время, когда освоение космоса стремительно развивается во всех направлениях, загрязнение других планет может означать, что мы можем потерять возможность обнаружить внеземную жизнь.