Przez dziesięciolecia naukowcy spekulowali, że życie może istnieć pod lodową powierzchnią księżyca Jowisza w Europie. Dzięki nowszym misjom (takim jak Statek Cassini), do tej listy dodano także inne księżyce i ciała - w tym Tytana, Enceladusa, Dione, Tritona, Ceresa i Plutona. We wszystkich przypadkach uważa się, że życie to istniałoby w oceanach wewnętrznych, najprawdopodobniej wokół otworów hydortermalnych zlokalizowanych na granicy płaszcza-jądra.
Jednym z problemów związanych z tą teorią jest to, że w takich podwodnych środowiskach życie może mieć trudności z uzyskaniem niektórych kluczowych składników, które byłyby niezbędne do rozwoju. Jednak w ostatnim badaniu - wspieranym przez NASA Astrobiology Institute (NAI) - zespół naukowców odważył się, że w zewnętrznym Układzie Słonecznym połączenie środowisk o wysokim promieniowaniu, oceanów wewnętrznych i aktywności hydrotermalnej może być receptą na życie .
Badanie zatytułowane „Możliwe pojawienie się życia i różnicowanie płytkiej biosfery na napromienionych lodowych światach: przykład Europy” niedawno ukazało się w czasopiśmie naukowym Astrobiologia. Badanie zostało przeprowadzone przez dr Michaela Russella przy wsparciu Alison Murray z Desert Research Institute i Kevina Handa - również badacza z NASA JPL.
Ze względu na swoje badania dr Russell i jego koledzy zastanawiali się, w jaki sposób interakcja między alkalicznymi źródłami hydrotermalnymi i wodą morską jest często uważana za sposób, w jaki powstały kluczowe elementy życia na Ziemi. Podkreślają jednak, że proces ten zależał również od energii dostarczanej przez nasze Słońce. Ten sam proces mógł mieć miejsce na Księżycu jak Europa, ale w inny sposób. Jak stwierdzają w swoim artykule:
„Należy również docenić znaczenie strumienia protonów i elektronów, ponieważ procesy te leżą u podstaw roli życia w swobodnym transferze i transformacji energii. Sugerujemy tutaj, że życie mogło powstać na napromieniowanych lodowych światach, takich jak Europa, częściowo w wyniku chemii dostępnej w skorupie lodowej i że może być podtrzymywana nadal, bezpośrednio pod tą skorupą. ”
W przypadku księżyca takiego jak Europa, źródła hydrotermalne byłyby odpowiedzialne za zmarnowanie całej energii i składników niezbędnych do chemii organicznej. Gradienty jonowe, takie jak tlenowodorotlenki i siarczki, mogą napędzać kluczowe procesy chemiczne - w których dwutlenek węgla i metan są odpowiednio uwodornione i utlenione - co może prowadzić do powstania wczesnego życia mikrobiologicznego i składników odżywczych.
Jednocześnie ciepło z otworów hydrotermalnych popychałoby te drobnoustroje i składniki odżywcze w górę w kierunku lodowej skorupy. Ta skorupa jest regularnie bombardowana przez wysokoenergetyczne elektrony wytwarzane przez silne pole magnetyczne Jowisza, proces, który wytwarza utleniacze. Jak naukowcy od pewnego czasu znają badanie skorupy Europy, zachodzi proces wymiany między wewnętrznym oceanem Księżyca a jego powierzchnią.
Jak wskazują dr Russell i jego koledzy, działanie to najprawdopodobniej wiązałoby się z działaniem pióropuszy, które zaobserwowano na powierzchni Europy, i mogłoby doprowadzić do sieci ekosystemów na spodzie lodowej skorupy Europy:
„Modele transportu materiału w oceanie Europy wskazują, że smugi hydrotermalne mogą być dobrze ograniczone w oceanie (głównie przez siłę Coriolisa i gradienty termiczne), co prowadzi do skutecznego dostarczania przez ocean do granicy lodowo-wodnej. Organizmy przypadkowo przetransportowane z systemów hydrotermalnych do interfejsu lód-woda wraz z niewydanymi paliwami mogłyby potencjalnie uzyskać dostęp do większej ilości utleniaczy bezpośrednio z lodu. Co ważne, utleniacze mogą być dostępne tylko wtedy, gdy powierzchnia lodu została doprowadzona do podstawy skorupy lodowej. ”
Jak wskazał dr Russel w wywiadzie dla Astrobiology Magazinemikroby w Europie mogą osiągać gęstości podobne do obserwowanych w pobliżu otworów hydrotermalnych na Ziemi i mogą wspierać teorię, że życie na Ziemi pojawiło się także wokół takich otworów. „Wszystkie składniki i darmowa energia potrzebna do życia są skupione w jednym miejscu” - powiedział. „Gdybyśmy mieli znaleźć życie w Europie, to zdecydowanie poparłoby teorię podwodnych alkalicznych otworów wentylacyjnych.”
Badanie to ma również znaczenie, jeśli chodzi o organizowanie przyszłych misji w Europie. Jeśli ekosystemy drobnoustrojów istnieją na spodniej stronie lodowej skorupy Europy, można je zbadać za pomocą robotów, które są w stanie przeniknąć przez powierzchnię, najlepiej podróżując tunelem z pióropuszem. Alternatywnie lądownik mógł po prostu ustawić się w pobliżu aktywnego pióropuszu i poszukać oznak utleniaczy i drobnoustrojów wychodzących z wnętrza.
Podobne misje można również przeprowadzić na Enceladus, gdzie obecność kominów hydrotermalnych została już potwierdzona dzięki dużej aktywności pióropuszy obserwowanej wokół jej południowego regionu polarnego. Również w tym przypadku robotyczny tuner może wchodzić w szczeliny powierzchniowe i badać wnętrze, aby sprawdzić, czy ekosystemy istnieją na spodzie lodowej skorupy księżyca. Lub lądownik może ustawić się w pobliżu pióropuszy i zbadać, co jest wyrzucane.
Takie misje byłyby prostsze i rzadziej powodowałyby zanieczyszczenie niż zrobotyzowane okręty podwodne zaprojektowane do eksploracji głębokiego oceanu Europy. Ale niezależnie od tego, jaką formę przybierze przyszła misja do Europy, Enceladusa lub innych takich ciał, zachęcająca jest świadomość, że każde życie, które tam istnieje, może być dostępne. A jeśli te misje mogą to wywęszyć, w końcu dowiemy się, że życie w Układzie Słonecznym ewoluowało w miejscach innych niż Ziemia!
