Может ли жизнь существовать без воды?

Поиск жизни обычно строится на предпосылках, что она нуждается в жидкой среде, причем этой жидкостью обязательно должна быть вода или по крайней мере водный раствор. Но взглянем на Титан, самый большой спутник Сатурна. У него имеется мощная атмосфера, состоящая преимущественно из азота и метана с содержанием множества других органических молекул. Давление на его поверхности в 1,5 раза превышает земное давление на уровне моря, температура приближается к -180°С. При таком холоде существование жидкой воды невозможно, однако атмосферный метан может перейти в жидкое состояние. Если допустить возможность возникновения жизни на основе метана и этана, то следует пересмотреть все исходные допущения относительно ее биохимии, поскольку биохимические процессы земной жизни идеально адаптированы к условиям Земли.

Органическая материя в атмосфере Титана — потенциальный источник химической энергии для жизни, а сжиженный метан на его поверхности мог бы служить жидкой средой для жизни альтернативного типа. Сжиженный метан имеет низкую температуру и является худшим растворителем, чем вода. Чтобы выжить в таком слабом растворе, нужен способ активного поиска питательных веществ и доставки их в живую клетку. Клетки могут выглядеть как большие листы бумаги, чтобы иметь большую площадь поверхности для сбора нутриентов. Энзимы способны выступать катализаторами необходимых реакций даже при низких температурах. Если на Титане существует углеродная жизнь в жидком метане, она может быть распространена по всей его поверхности и оказывать глобальное влияние на атмосферу. Самый вероятный источник химической энергии для жизни на Титане — водород, возможно, вместе с ацетиленом. В таком случае убыль водорода в атмосфере вблизи поверхности стала бы самым доступным для наблюдения признаком жизни на Титане.

На основе имеющихся знаний о физических и химических характеристиках Титана можно предположить, что — при наличии там жизни — малое разнообразие доступных элементов ограничивает сложность жизненных форм и экосистем. Это усугубляется низкой температурой жидкой среды, сводящей ее растворяющую способность к минимуму.

С учетом этих ограничений жизнь, если она обнаружится в холодных морях на поверхности Титана, окажется простой, гетеротрофной (не способной создавать для себя питание, в отличие от земных растений), с замедленными метаболизмом и адаптацией при малой генетической и метаболической сложности. Поскольку жидкий метан и этан находятся на поверхности Титана повсюду, простые молекулы, необходимые для метаболизма, могут быть повсеместно распространены в окружающей среде и в морях этих сжиженных газов, однако получение или синтез сложных органических молекул для построения структурных или генетических систем, по-видимому, сильно затруднены. Возникающие в таких условиях сообщества будут характеризоваться экологической простотой и, возможно, напоминать экосистемы микробов, обнаруживаемые в экстремально холодных и сухих местах Земли.

Преимуществами для жизни на Титане являются дармовая пища, буквально падающая с неба в форме органики (прежде всего, ацетилена и водорода), химически неагрессивный характер неполяризованного растворителя (в отличие от воды, не разрушающего биомолекулы), отсутствие ультрафиолетового и ионизирующего излучения на поверхности и низкий уровень термодеструкции благодаря холоду. Пищевая система на Титане возможна лишь самая простая, по-видимому без первичных продуцентов и без хищников. Фотосинтез представляется недоступным при уровне сложности, достижимом в условиях ограниченного химического и, соответственно, генетического разнообразия. Впрочем, еда достается даром. Приспособленные к низким температурам простые жизненные формы и сообщества, вероятно, характеризуются крайне низкими требованиями к энергии и медленным ростом. Жизнь на Титане возможна самая примитивная, но если она обладает генетической системой, развиваясь, таким образом, строго по Дарвину, то являет собой очевидный и потрясающий пример второго генезиса.