Przez dziesięciolecia naukowcy wierzyli, że pod lodową powierzchnią księżyca Jowisza Europa może istnieć życie. Od tego czasu pojawiło się wiele dowodów, które sugerują, że nie jest on sam. Rzeczywiście, w Układzie Słonecznym istnieje wiele „światów oceanów”, które potencjalnie mogłyby być gospodarzem życia, w tym Ceres, Ganymede, Enceladus, Titan, Dione, Triton, a może nawet Pluton.
Ale co jeśli elementy życia, jakie znamy, nie są wystarczająco liczne na tych światach? W nowym badaniu dwóch naukowców z Harvard Smithsonian Center of Astrophysics (CfA) próbowało ustalić, czy w rzeczywistości może brakować pierwiastków biologicznych na światach oceanów. Ich wnioski mogą mieć szerokie implikacje dla istnienia życia w Układzie Słonecznym i poza nim, nie wspominając już o naszej zdolności do jego badania.
Badanie zatytułowane „Czy życie pozaziemskie jest tłumione w podziemnych światach oceanicznych z powodu niedoboru pierwiastków biologicznych?” niedawno pojawił się online. Badanie prowadzone było przez Manasvi Lingama, doktora habilitowanego w Institute for Theory and Computation (ITC) na Uniwersytecie Harvarda i CfA, przy wsparciu Abrahama Loeba - dyrektora ITC i Franka B. Bairda, profesora Jr. of Science w Harvard.
We wcześniejszych badaniach pytania dotyczące zamieszkiwania księżyców i innych planet koncentrowały się na istnieniu wody. Było to prawdą, jeśli chodzi o badanie planet i księżyców w Układzie Słonecznym, a szczególnie, jeśli chodzi o badanie planet pozasłonecznych. Kiedy odkryli nowe egzoplanety, astronomowie zwracali baczną uwagę na to, czy omawiana planeta orbituje w strefie zamieszkania gwiazdy.
Jest to kluczem do ustalenia, czy planeta może utrzymywać płynną wodę na swojej powierzchni. Ponadto astronomowie próbowali uzyskać widma z skalistych egzoplanet, aby ustalić, czy dochodzi do utraty wody z atmosfery, o czym świadczy obecność wodoru. Tymczasem inne badania próbowały określić obecność źródeł energii, ponieważ jest to również niezbędne dla życia, jakie znamy.
Natomiast dr Lingam i prof. Loeb zastanawiali się, w jaki sposób istnienie życia na planetach oceanicznych może zależeć od dostępności ograniczających składników odżywczych (LN). Od pewnego czasu trwa debata na temat tego, które składniki odżywcze byłyby niezbędne w życiu pozaziemskim, ponieważ pierwiastki te mogą się różnić w zależności od miejsca i skali czasowej. Jak Lingam powiedział Space Magazine e-mailem:
„Najczęściej akceptowana lista pierwiastków niezbędnych do życia, jak wiemy, obejmuje wodór, tlen, węgiel, azot i siarkę. Ponadto niektóre metale śladowe (np. Żelazo i molibden) mogą być również cenne dla życia, jakie znamy, ale lista biologicznych pierwiastków śladowych jest obarczona wyższym stopniem niepewności i zmienności. ”
Do swoich celów dr Loeb stworzył model wykorzystujący oceany Ziemi w celu ustalenia, w jaki sposób źródła i zatoki - tj. Czynniki, które odpowiednio dodają lub wyczerpują elementy LN w oceanach - mogą być podobne do tych na światach oceanów. Na Ziemi źródłem tych składników odżywczych są źródła rzeczne (z rzek), atmosferyczne i lodowcowe, a energię słoneczną dostarcza.
Spośród tych składników odżywczych ustalili, że najważniejszy będzie fosfor i zbadali, jak obfity może być ten i inne pierwiastki na światach oceanicznych, gdzie warunki są bardzo różne. Jak wyjaśnił dr Lingam, uzasadnione jest założenie, że na tych światach potencjalne istnienie życia sprowadzałoby się również do równowagi między napływem netto (źródła) a odpływem netto (pochłanianie).
„Jeśli zlewozmywaki są znacznie bardziej dominujące niż źródła, może to wskazywać, że pierwiastki zostaną zużyte stosunkowo szybko. W innych przypadkach, aby oszacować wielkość źródeł i pochłaniaczy, skorzystaliśmy z naszej wiedzy o Ziemi i połączyliśmy ją z innymi podstawowymi parametrami tych światów oceanów, takimi jak pH oceanu, wielkość świata itp. Znanymi z obserwacji / modele teoretyczne. ”
Podczas gdy źródła atmosferyczne nie byłyby dostępne dla oceanów wewnętrznych, dr Loeb rozważył wkład hydrotermalnych otworów wentylacyjnych. Istnieją już liczne dowody, że istnieją one w Europie, Enceladusie i innych światach oceanów. Rozważali także źródła abiotyczne, które składają się z minerałów wymywanych ze skał przez deszcz na Ziemi, ale polegałyby na wietrzeniu skał przez wewnętrzne oceany tych księżyców.
Ostatecznie odkryli, że w przeciwieństwie do wody i energii, ograniczenie składników odżywczych może być ograniczone, jeśli chodzi o światy oceaniczne w naszym Układzie Słonecznym:
„Odkryliśmy, że zgodnie z założeniami naszego modelu fosfor, który jest jednym z pierwiastków biologicznych, wyczerpuje się w szybkich skalach czasowych (według standardów geologicznych) na światach oceanów, których oceany są z natury neutralne lub alkaliczne i które wykazują aktywność hydrotermalną (tj. hydrotermalne systemy wentylacyjne na dnie oceanu). Dlatego nasza praca sugeruje, że życie może istnieć w niskich stężeniach na całym świecie w tych światach oceanicznych (lub być obecne tylko w lokalnych łatach), a zatem może nie być łatwo wykrywalne. ”
Ma to oczywiście wpływ na misje przeznaczone dla Europy i innych księżyców w zewnętrznym Układzie Słonecznym. Należą do nich NASAEuropa Clipper misja, której rozpoczęcie planowane jest obecnie między 2022 a 2025 r. Poprzez serię lotów z Europy, sonda ta spróbuje zmierzyć biomarkery w aktywności pióropuszy pochodzących z powierzchni Księżyca.
Podobne misje zostały zaproponowane Enceladusowi, a NASA rozważa także misję „Dragonfly” polegającą na badaniu atmosfery, powierzchni i jezior metanu Tytana. Jeśli jednak badania doktora Loeba są poprawne, to szanse tych misji na znalezienie jakichkolwiek oznak życia na świecie oceanicznym w Układzie Słonecznym są niewielkie. Niemniej jednak, jak wskazał Lingam, nadal wierzą, że takie misje powinny się odbywać.
„Chociaż nasz model przewiduje, że przyszłe misje kosmiczne na te światy mogą mieć małe szanse powodzenia w wykrywaniu życia pozaziemskiego, uważamy, że takie misje są nadal warte realizacji” - powiedział. „Jest tak, ponieważ będą stanowić doskonałą okazję do: (i) testowania i / lub fałszowania kluczowych prognoz naszego modelu oraz (ii) gromadzenia większej ilości danych i lepszego rozumienia światów oceanów i ich cykli biogeochemicznych”.
Ponadto, jak wskazał prof. Loeb za pośrednictwem poczty elektronicznej, badanie koncentrowało się na „życiu, jakie znamy”. Gdyby misja na tych światach znalazła źródła życia pozaziemskiego, oznaczałoby to, że życie może powstać z warunków i elementów, których nie znamy. W związku z tym eksploracja Europy i innych światów oceanicznych jest nie tylko wskazana, ale konieczna.
„Nasz artykuł pokazuje, że pierwiastki, które są niezbędne dla„ chemii życia, jaką znamy ”, takie jak fosfor, są wyczerpywane w oceanach pod powierzchnią” - powiedział. „W wyniku tego życie w oceanach podejrzewanych o istnienie pod powierzchnią lodu Europy lub Enceladusa byłoby trudne. Jeśli przyszłe misje potwierdzą wyczerpany poziom fosforu, ale mimo to odnajdą życie w tych oceanach, wówczas poznalibyśmy nową ścieżkę chemiczną życia inną niż ta na Ziemi. ”
Ostatecznie naukowcy są zmuszeni przyjąć podejście „nisko wiszących owoców”, jeśli chodzi o poszukiwanie życia we Wszechświecie. Dopóki nie znajdziemy życia poza Ziemią, wszystkie nasze wykształcone domysły będą opierać się na życiu takim, jakie istnieje tutaj. Nie mogę sobie wyobrazić lepszego powodu, aby się tam dostać i odkrywać Wszechświat!
