W polowaniu na życie pozaziemskie naukowcy mają tendencję do przyjmowania tak zwanego „niskiego wiszącego podejścia do owoców”. Polega to na szukaniu warunków podobnych do tego, czego doświadczamy tutaj na Ziemi, w tym tlenu, cząsteczek organicznych i dużej ilości ciekłej wody. Co ciekawe, niektóre z miejsc, w których te składniki są obecne w obfitości, obejmują wnętrza lodowych księżyców, takie jak Europa, Ganymede, Enceladus i Titan.
Podczas gdy w naszym Układzie Słonecznym jest tylko jedna planeta ziemska, która jest w stanie utrzymać życie (Ziemię), istnieje wiele „światów oceanów”, takich jak te księżyce. Idąc o krok dalej, zespół naukowców z Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) przeprowadził badanie, które wykazało, że potencjalnie nadające się do zamieszkania lodowe księżyce z oceanami wewnętrznymi są znacznie bardziej prawdopodobne niż planety lądowe we Wszechświecie.
Badanie zatytułowane „Suburface Exolife” zostało przeprowadzone przez Manasvi Lingama i Abrahama Loeba z Harvard Smithsonain Center for Astrophysics (CfA) oraz Institute for Theory and Computation (ITC) na Uniwersytecie Harvarda. Na potrzeby badań autorzy biorą pod uwagę wszystko to, co definiuje okołogwiazdową strefę zamieszkiwaną (czyli „Strefę Złotowłosa”) oraz prawdopodobieństwo istnienia życia w księżycach z wewnętrznymi oceanami.
Na początek Lingam i Loeb zajmują się tendencją do mylenia stref mieszkalnych (HZ) z mieszkalnością lub do traktowania tych dwóch koncepcji jako wymiennych. Na przykład planety znajdujące się w strefie HZ niekoniecznie są w stanie podtrzymywać życie - pod tym względem Mars i Wenus są idealnymi przykładami. Podczas gdy Mars jest zbyt zimny, a atmosfera zbyt cienka, by podtrzymywać życie, Wenus doznała niekontrolowanego efektu cieplarnianego, który sprawił, że stało się gorącym, piekielnym miejscem.
Z drugiej strony stwierdzono, że ciała znajdujące się poza strefami HZ mogą mieć płynną wodę i składniki niezbędne do życia. W tym przypadku księżyce Europy, Ganimedesa, Enceladusa, Dione, Tytana i kilku innych służą jako doskonałe przykłady. Dzięki przewadze wody i ciepła geotermalnego powodowanego przez siły pływowe, wszystkie te księżyce mają oceany wewnętrzne, które mogą bardzo dobrze podtrzymywać życie.
Jak Lingam, badacz podoktorski w ITC i CfA oraz główny autor badania, powiedział Space Magazine pocztą elektroniczną:
„Tradycyjnym pojęciem planetarnego zamieszkiwania jest strefa zamieszkała (HZ), a mianowicie koncepcja, że„ planeta ”musi znajdować się w odpowiedniej odległości od gwiazdy, tak aby mogła mieć na powierzchni ciekłą wodę. Jednak ta definicja zakłada, że życie jest: (a) oparte na powierzchni, (b) na planecie krążącej wokół gwiazdy oraz (c) oparte na ciekłej wodzie (jako rozpuszczalniku) i związkach węgla. Natomiast nasza praca rozluźnia założenia (a) i (b), chociaż nadal zachowujemy (c). ”
W związku z tym Lingam i Loeb poszerzają swoje rozważania na temat zamieszkiwania, aby uwzględnić światy, które mogłyby mieć podpowierzchniowe biosfery. Takie środowiska wykraczają poza lodowe księżyce, takie jak Europa i Enceladus, i mogą obejmować wiele innych typów głębokich podziemnych środowisk. Ponadto spekulowano, że życie może istnieć w jeziorach metanowych Tytana (tj. Organizmach metanogennych). Jednak Lingam i Loeb postanowili skupić się na lodowych księżycach.
„Mimo że rozważamy życie w oceanach podpowierzchniowych pod osłonami lodu / skały, życie może istnieć również w uwodnionych skałach (tj. Z wodą) pod powierzchnią; to drugie jest czasem określane jako życie podziemne - powiedział Lingam. „Nie zagłębiliśmy się w drugą możliwość, ponieważ wiele wniosków (ale nie wszystkich) dotyczących oceanów pod powierzchnią ma również zastosowanie do tych światów. Podobnie, jak wspomniano powyżej, nie bierzemy pod uwagę form życia opartych na egzotycznych chemikaliach i rozpuszczalnikach, ponieważ nie jest łatwo przewidzieć ich właściwości. ”
Ostatecznie Lingam i Loeb postanowili skupić się na światach, które krążą wokół gwiazd i prawdopodobnie zawierają życie pod powierzchnią, które ludzkość byłaby w stanie rozpoznać. Następnie zajęli się oceną prawdopodobieństwa, że takie ciała nadają się do zamieszkania, z jakimi zaletami i wyzwaniami życie będzie musiało sobie poradzić w tych środowiskach, a także prawdopodobieństwa istnienia takich światów poza naszym Układem Słonecznym (w porównaniu z potencjalnie nadającymi się do zamieszkania planetami ziemskimi).
Na początek „Ocean Worlds” ma kilka zalet, jeśli chodzi o podtrzymywanie życia. W układzie Jowisza (Jowisz i jego księżyce) promieniowanie stanowi poważny problem, który jest wynikiem uwięzienia naładowanych cząstek w potężnym polu magnetycznym gazowych gigantów. Pomiędzy tym a wątłą atmosferą księżyca życie miałoby bardzo trudny czas na przetrwanie na powierzchni, ale życie w lodzie wyglądałoby znacznie lepiej.
„Jedną z głównych zalet lodowych światów jest to, że podpowierzchniowe oceany są w większości odcięte od powierzchni”, powiedział Lingam. „W związku z tym promieniowanie UV i promienie kosmiczne (cząstki energetyczne), które są zwykle szkodliwe dla życia na powierzchni w dużych dawkach, prawdopodobnie nie wpłyną na przypuszczalne życie w tych podwodnych oceanach.”
„Z drugiej strony - kontynuował - brak światła słonecznego jako obfitego źródła energii może prowadzić do powstania biosfery, która ma znacznie mniej organizmów (na jednostkę objętości) niż Ziemia. Ponadto większość organizmów w tych biosferach prawdopodobnie jest drobnoustrojowa, a prawdopodobieństwo rozwoju złożonego życia może być niskie w porównaniu z Ziemią. Inną kwestią jest potencjalna dostępność składników odżywczych (np. Fosforu) niezbędnych do życia; sugerujemy, że te składniki odżywcze mogą być dostępne tylko w niższych stężeniach niż Ziemia na tych światach. ”
Ostatecznie Lingam i Loeb ustalili, że szeroki zakres światów ze skorupami lodu o umiarkowanej grubości może istnieć w szerokim zakresie siedlisk w całym kosmosie. Na podstawie prawdopodobieństwa statystycznie takich światów doszli do wniosku, że „światy oceaniczne”, takie jak Europa, Enceladus i inne podobne, są około 1000 razy częstsze niż skaliste planety istniejące w strefach gwiazdowych.
Odkrycia te mają drastyczne implikacje dla poszukiwania życia pozaziemskiego i pozasłonecznego. Ma to również znaczące implikacje dla sposobu, w jaki życie może być rozdzielone przez Wszechświat. Jak podsumował Lingam:
„Dochodzimy do wniosku, że życie na tych światach niewątpliwie stanie przed godnymi uwagi wyzwaniami. Z drugiej jednak strony nie ma ostatecznego czynnika, który uniemożliwiałby ewolucję życia (szczególnie życia mikrobiologicznego) na tych planetach i księżycach. Jeśli chodzi o panspermię, rozważaliśmy możliwość, że swobodnie pływająca planeta zawierająca podpowierzchniową egzolife może zostać tymczasowo „uchwycona” przez gwiazdę i może być może zasiać inne planety (krążące wokół tej gwiazdy) życiem. Ponieważ w grę wchodzi wiele zmiennych, nie wszystkie z nich można dokładnie skwantyfikować. ”
Profesor Leob - Frank B. Baird Jr. profesor nauk przyrodniczych na Uniwersytecie Harvarda, dyrektor ITC i współautor badania - dodał, że znalezienie przykładów tego życia wiąże się z wieloma wyzwaniami. Jak powiedział Space Magazine pocztą elektroniczną:
„Bardzo trudno jest zdalnie wykryć żywotność podpowierzchni (z dużej odległości) za pomocą teleskopów. Można szukać nadmiaru ciepła, ale może to wynikać ze źródeł naturalnych, takich jak wulkany. Najbardziej niezawodnym sposobem na znalezienie życia pod powierzchnią jest lądowanie na takiej planecie lub księżycu i wiercenie pokrywy lodowej powierzchni. Takie podejście rozważa się w ramach przyszłej misji NASA w Europie w Układzie Słonecznym. ”
Badając konsekwencje dla panspermii, Lingam i Loeb zastanawiali się również, co może się stać, gdyby planeta taka jak Ziemia kiedykolwiek została wyrzucona z Układu Słonecznego. Jak zauważają w swoich badaniach, poprzednie badania wykazały, w jaki sposób planety o gęstej atmosferze lub podpowierzchniowych oceanach mogą nadal wspierać życie, unosząc się w przestrzeni międzygwiezdnej. Jak wyjaśnił Loeb, zastanawiali się również, co by się stało, gdyby kiedyś zdarzyło się to z Ziemią:
„Ciekawym pytaniem jest, co stałoby się z Ziemią, gdyby została wyrzucona z Układu Słonecznego do zimnej przestrzeni bez ocieplenia przez Słońce. Odkryliśmy, że oceany zamarzłyby do głębokości 4,4 km, ale kieszenie ciekłej wody przetrwałyby w najgłębszych regionach oceanu Ziemi, takich jak rów Mariana, i życie mogłoby przetrwać w tych pozostałych jeziorach pod powierzchnią. Oznacza to, że życie pod powierzchnią można przenosić między systemami planetarnymi. ”
Badanie to służy również jako przypomnienie, że gdy ludzkość bada więcej Układu Słonecznego (głównie w celu znalezienia życia pozaziemskiego), to, co znajdujemy, ma również wpływ na polowanie na życie w pozostałej części Wszechświata. Jest to jedna z zalet podejścia „nisko wiszących owoców”. To, czego nie wiemy, jest informowane, ale to, co robimy, a to, co znajdujemy, pomaga w określeniu naszych oczekiwań dotyczących tego, co jeszcze możemy znaleźć.
I, oczywiście, jest to bardzo rozległy Wszechświat. To, co możemy znaleźć, prawdopodobnie wykracza daleko poza to, co obecnie jesteśmy w stanie rozpoznać!
