Sprawdź jaki laptop Intel Evo jest najlepszy dla Ciebie Więcej
Nauka

Życie na Enceladusie? Dlaczego księżyce gazowych olbrzymów są tak fascynujące

3

Życie, które znamy z Ziemi, potrzebuje wody w stanie ciekłym. Żeby jakieś ciało niebieskie mogło być potencjalnym siedliskiem dla choćby najprostszych organizmów konieczne jest też stałe źródło dużych ilość energii. Na naszej planecie jest nim oczywiście Słońce. Biorąc te aspekty pod uwagę Hubertus Strughold, jeszcze w latach 50-tych wprowadził pojęcie strefy habitalnej - ekosfery, w której wyliczeniu główną rolę odgrywała odległość od naszej gwiazdy oraz wynikający z niej potencjalny zakres temperatur na powierzchni kosmicznych obiektów.

Jej granice, nawet po latach badań, są przedmiotem sporów. W niektórych wersjach nie łapie się do niej ani Wenus, ani Mars, w innych to obszar obejmujący orbity obu tych planet, a nawet część pasa asteroid. Okazało się jednak, że życia warto szukać także poza nią, co więcej, na dziś to poza nią krążą obiekty, z którymi wiążemy w tym zakresie największe nadzieje.

Gdy w kierunku gazowych olbrzymów naszego Układu Słonecznego pomknęły sondy kosmiczne, takie jak Pionieery, Voyagery, Cassini czy Juno, naukowcy odkryli, jak fascynującymi obiektami są księżyce Jowisza i Saturna. Szybko skonstatowano, że pomimo iż są położone daleko od Słońca, mogą posiadać lepsze warunki dla powstania i utrzymania życia niż choćby zimny i prawie pozbawiony atmosfery Mars, czy piekielna Wenus.

Energia jest wszystkim

Zacznijmy od energii. Warunkiem do posiadania wody w stanie ciekłym, a także procesów prowadzących do powstania życia jest odpowiednia ilość energia (plus paru innych czynników, które tu pominiemy). Jak wiemy, już warunki na nie tak znów dalekim Marsie są na tyle niekorzystne, że o powierzchniowym życiu w ziemskim wydaniu nie ma mowy.

Naukowcy mają co najwyżej nadzieję, że być możne z czasów, gdy Mars posiadał gęstszą atmosferę i wody powierzchniowe, jakieś życie zdołało przetrwać pod jego powierzchnią, w hipotetycznych podziemnych jeziorach. Jednak na razie to dość patykiem na, nomen omen, wodzie pisane teorie. Większość naukowców jeśli na coś liczy, to na skamieliny.

Skąd więc energia potrzebna do powstania życia miałaby się wziąć na położonych znacznie dalej od Słońca niż Mars księżycach Saturna i Jowisza? Odpowiedzią jest grawitacja, a dokładnie siły pływowe. Na Ziemi efektem ich oddziaływanie (głównie Księżyca) są przypływy i odpływy oceaniczne. Potężne oddziaływanie grawitacyjne gazowych olbrzymów powoduje ciągłe tarcia pływowe, które wyzwalają ogromne ilości energii cieplnej.

To właśnie z tej przyczyny znajdująca się najbliżej ze wszystkich dużych księżyców Jowisza Io jest usiana czynnymi wulkanami, a na Europie, czy tytułowym Enceladusie (to już Saturn) mamy do czynienia z potężnymi gejzerami wodnymi. Dzięki temu zjawisku spora część największych księżyców tych planet ma pod zewnętrzną warstwą lodu potężne oceany wody.

To, w połączeniu z dużą aktywnością geologiczną tych ciał powoduje, że na styku tych oceanów i skalistego dna może występować wiele podwodnych wulkanów i kominów hydrotermalnych. A to właśnie takie miejsca na Ziemi są najbardziej podejrzewane o „wyprodukowanie” życia. Do dziś zresztą istnieją organizmy świetnie się w takich warunkach czujące.

Europa da się lubić

Dotychczas za najbardziej interesujący w tym kontekście księżyc uznawano Europę. Położony dalej niż piekielna Io, zachowuje dużą aktywność geologiczną, a jednocześnie badania prowadzone tak przez sondy, jak i obserwacje z Ziemi, sugerują istnienie pod jego powierzchnią oceanu o głębokości nawet do 90 km. W ostatnim czasie czescy naukowcy stworzyli symulację procesów tam zachodzących, a wszyscy czekamy na dwie misje, które w okolicach 2030 r. mają zbadać to przeciekawe ciało niebieskie.

Enceladus domaga się uwagi

W międzyczasie jednak o palmę najciekawszego pod względem biologicznym obiektu postanowił powalczyć Enceladus. Nie jest on może największy, jego średnica to około 500 km, ale wyróżnia się największą w naszym układzie aktywnością typu kriowulkanicznego.

Przelatująca w jego okolicy w 2005 r. sonda Cassini odkryła gejzery wyrzucające cząstki lodu wodnego, które prawdopodobnie zasilają jeden z pierścieni Saturna. Co więcej, zdołała przelecieć przez ich olbrzymie pióropusze i pobrać próbki. Znaleziono w nich nie tylko lód, ale także wodór cząsteczkowy (H2), dwutlenek węgla oraz związki organiczne, w tym zaskakująco dużą ilość metanu.

Dla astrobiologów to świetne informacje, wodór cząsteczkowy może świadczyć o istnieniu w podpowierzchniowym oceanie księżyca aktywnych kominów hydrotermalnych. Oddziaływanie gorącej wody na otaczające je skały „produkuje” tę molekułę, którą ziemskie bakterie wykorzystują w procesie metanogenezy. W jej wyniku, poprzez rozbicie dwutlenku węgla powstaje właśnie wspomniany metan.

Naukowcy z Uniwersytetu Arizony postanowili zbudować modele matematyczne dla różnych metod, nie tylko biologicznych, powstawania tego gazu. Chcieli sprawdzić, która najlepiej uzasadni ilość CH4  którą wykryła sonda. Po zestawieniu wszystkich wyników wyszło, że znane nam procesy powstawania metanu, nie zawierające czynnika biologicznego, nie są w stanie wyjaśnić tak dużego jego stężenia.

Stworzenie hipotetycznego drobnoustroju, wzorowanego na ziemskich bakteriach i włączenie go do eksperymentu dało za to wyniki bardzo podobne do odnotowanych przez Cassini. Naukowcy podkreślają jednakże, że eksperyment pozwala bardziej na nieodrzucenie hipotezy o istnieniu życia na tym księżycu, niż na jego potwierdzenie. Autorzy traktują to jako wstęp do badań nad zjawiskami tam zachodzącymi.

Na dziś wiemy po prostu zbyt mało, żeby móc wykluczyć możliwości istnienia jakiegoś nieznanego procesu abiotycznego odpowiadającego za produkcję metanu na Enceladusie. Dlatego też do tytułów o życiu na tym fascynującym księżycu warto podejść z ciekawością, ale i przymróżeniem oka. Pouczająca w tym względzie jest choćby ostatnia sytuacja z fosforowodorem na Wenus.

Nie tylko Europa i Enceladus

Tak czy inaczej, badania księżyców gazowych olbrzymów mogą nam dać odpowiedzi na wiele pytań, zarówno w temacie procesów geologicznych, jak i mechanizmów z zakresu zjawisk organicznych. Ze względu na ich rozmieszczenie są swoistym laboratorium o zmieniających się stopniowo warunkach. Patrząc tylko na galileuszowe księżyce Jowisza mamy do czynienia z gorącą i bezwodną Io, a następnie posiadającymi podziemne oceany i stopniowo coraz mniejszą aktywność geologiczną Europą, Genimedesem i Kallisto.

Saturn z kolei, oprócz tryskającego wodą Enceladusa oferuje nam przede wszystkim pokrytego morzami i jeziorami metanu i etanu Tytana. W tych zbiornikach być może za jakiś czas zanurkują ziemskie sondy. Oba układy będą w najbliższych latach obiektem kilku wypraw, ale wydaje się, że już dziś powinniśmy szykować kolejne. Praktycznie każde spotkanie z tymi ciałami niebieskimi ujawnia mnóstwo nowych i ciekawych danych, ale i generuje coraz więcej pytań.

Potrzeba przełomu technologicznego...

Problemem przed jakim stoimy jest oczywiście prymitywizm naszej cywilizacji w kontekście tak dalekich misji. Żeby móc badać te światy bardziej efektywnie, potrzebujemy wydajniejszych napędów, bardziej pewnych układów zasilających, a przede wszystkim pomysłów jak zbadać oceany ukryte pod grubymi warstwami lodu. To właśnie tam może czekać na nas odpowiedź na jedno z kluczowych pytań ludzkości: „Czy istnieje życie poza Ziemią?”. I wydaje się, że o tę odpowiedź warto zawalczyć.

... i pieniędzy, pieniędzy, pieniędzy

Misje wysyłane w te okolice są bardzo drogie, a jeśli założymy próbę badania powierzchni księżyców, to nawet drogie kosmicznie. Mam jednak nadzieję, że wyścig kosmiczny, który z każdym rokiem przyśpiesza, nie ograniczy się tylko do wyścigu po surowce na Księżycu i prestiż na Marsie, ale zwiększy też ilość misji badawczych w tym przeciekawym rejonie naszego Układu Słonecznego.

Źródła: [1], [2], [3], [4]

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu

Więcej na tematy: