Десятиліттями вчені вважали, що може існувати життя під крижаною поверхнею Юпітера, місяця Європи. З цього часу з'явилося безліч доказів, які дозволяють припустити, що це не самотність. Дійсно, всередині Сонячної системи існує багато «океанських світів», які потенційно можуть приймати життя, включаючи Цереру, Ганімед, Енцелад, Титан, Діону, Тритон і, можливо, навіть Плутон.
Але що робити, якщо елементів для життя, як ми знаємо, недостатньо в цих світах? У новому дослідженні два дослідники з Гарвардського Смітсонівського центру астрофізики (CfA) намагалися встановити, чи насправді може бути дефіцит біоесенціальних елементів у океанських світах. Їх висновки можуть мати широке значення для існування життя в Сонячній системі та поза нею, не кажучи вже про нашу здатність її вивчати.
Дослідження під назвою "Чи придушене позаземне життя у підземних океанських світах через бідність біоесенціальних елементів?" нещодавно з’явився в Інтернеті. Дослідженням керував Манасві Лінгам, докторантура Інституту теорії та обчислень (ІТЦ) Гарвардського університету та CfA, за підтримки Авраама Лоба - директора ІТЦ та Франка Б. Берда, молодшого професора науки в Гарварді.
У попередніх дослідженнях питання про заселеність лун та інших планет, як правило, зосереджувались на існуванні води. Це було правдою, коли мова йде про вивчення планет і лун у Сонячній системі, і особливо це стосується вивчення надсонячних планет. Коли вони знайшли нові екзопланети, астрономи приділили пильну увагу тому, чи йдеться про орбіту відповідної планети в зоні існування її зірки.
Це є ключовим для визначення того, чи може планета підтримувати рідку воду на своїй поверхні. Крім того, астрономи намагалися отримати спектри навколо скельних екзопланет, щоб визначити, чи відбувається втрата води з її атмосфери, про що свідчить наявність газу водню. Тим часом, інші дослідження намагалися визначити наявність джерел енергії, оскільки це також важливо для життя, як ми його знаємо.
Навпаки, доктор Лінгам та професор Лоб розглядали, як існування життя на планетах океану може залежати від наявності обмежуючих поживних речовин (LN). Деякий час ведуться суттєві дискусії щодо того, які поживні речовини мають важливе значення для позаземного життя, оскільки ці елементи можуть змінюватися залежно від місця до місця та за часовими рамками. Як Лінгам розповів Space Magazine електронною поштою:
«Перелік елементів, що зазвичай є загальноприйнятим, необхідних для життя, як нам відомо, складається з водню, кисню, вуглецю, азоту та сірки. Крім того, певні мікроелементи (наприклад, залізо та молібден) також можуть бути цінними для життя, як ми це знаємо, але перелік біоесенціальних мікроелементів піддається більш високій ступеня невизначеності та мінливості ».
Для своїх цілей доктор Лоб створив модель, використовуючи океани Землі, щоб визначити, як джерела і поглинання, тобто фактори, що додають або виснажують елементи СП в океани, відповідно - можуть бути подібними до тих, що в океанських світах. На Землі до джерел цих поживних речовин належать флювіальні (з річок), атмосферні та льодовикові джерела, енергія забезпечується сонячним світлом.
З цих поживних речовин вони визначили, що найважливішим буде фосфор, і вивчили, наскільки цей та інші елементи можуть бути в океанських світах, де умови дуже різні. Як пояснив доктор Лінгам, доцільно припустити, що на цих світах потенційне існування життя також приведе до балансу між чистим притоком (джерелами) та чистим відтоком (поглинанням).
“Якщо раковини набагато домінуючі за джерела, це може означати, що елементи виснажуються відносно швидко. З іншого боку, щоб оцінити величини джерел і раковин, ми застосували наші знання про Землю і поєднали її з іншими основними параметрами цих океанічних світів, такими як рН океану, розмір світу тощо, відомі з спостережень / теоретичні моделі ».
Хоча атмосферні джерела не будуть доступні для внутрішніх океанів, доктор Лоб вважає внесок гідротермальних отворів. Вже є безліч доказів того, що вони існують у Європі, Енцеладі та інших океанічних світах. Вони також розглядали абіотичні джерела, які складаються з мінералів, вилугованих із гірських порід дощем на Землі, але полягали б у вивітрюванні гірських порід внутрішніми океанами цих лун.
Зрештою, вони виявили, що, на відміну від води та енергії, обмеження поживних речовин може бути обмеженим, якщо мова йде про океанські світи нашої Сонячної системи:
"Ми виявили, що згідно з припущеннями нашої моделі, фосфор, який є одним з біоесенціальних елементів, вичерпується за швидкі часові шкали (за геологічними мірками) в океанських світах, океани яких є нейтральними або лужними за своєю природою і мають гідротермальну активність (тобто гідротермальні вентиляційні системи на дні океану). Отже, наша робота дозволяє припустити, що життя в цих океанських світах може існувати в низьких концентраціях (або бути лише в локальних патчах), і, отже, їх легко виявити ».
Це, природно, має наслідки для місій, призначених для Європи та інших лун зовнішньої Сонячної системи. До них належить NASAEuropa Clipper Місія, яку зараз планується запустити між 2022 та 2025 роками. Через низку політ Європи цей зонд намагатиметься виміряти біомаркери в активності шлейфу, що надходить з поверхні Місяця.
Аналогічні місії були запропоновані і для Енцелада, і НАСА також розглядає місію "Стрекоза" для вивчення атмосфери, поверхневих та метанових озер Титану. Однак якщо дослідження доктора Льоб є правильним, то шанси цих місій знайти будь-які ознаки життя в океанічному світі в Сонячній системі досить малі. Тим не менше, як зазначив Лінгам, вони все ще вважають, що такі місії потрібно встановлювати.
"Хоча наша модель передбачає, що майбутні космічні місії в ці світи можуть мати низькі шанси на успіх в плані виявлення позаземного життя, ми вважаємо, що такі місії все ще гідні для здійснення", - сказав він. "Це тому, що вони дадуть чудову можливість: (i) перевірити та / або сфальсифікувати ключові прогнози нашої моделі та (ii) зібрати більше даних та покращити наше розуміння світових океанів та їх біогеохімічних циклів".
Крім того, як зазначив професор Лоб через електронну пошту, це дослідження було зосереджене на "житті, як ми його знаємо". Якщо місія в ці світи знайшла джерела позаземного життя, то це вказувало б на те, що життя може виникати в умовах та елементах, з якими ми не знайомі. Отже, розвідка Європи та інших океанських світів не тільки доцільна, але й необхідна.
"Наш документ показує, що елементи, необхідні для" хімії життя як ми знаємо його ", наприклад, фосфору, виснажуються в підземних океанах", - сказав він. «Як результат, життя буде складним у океанах, за якими підозрюється, що існують під поверхневим льодом Європи чи Енцелада. Якщо майбутні місії підтвердять виснажений рівень фосфору, але все-таки знайдуть життя в цих океанах, то ми б знали про новий хімічний шлях для життя, відмінний від Землі ».
Врешті-решт, вчені змушені застосовувати підхід "низько висячих фруктів", коли йдеться про пошук життя у Всесвіті. До тих пір, поки ми не знайдемо життя поза Землею, всі наші освічені здогадки будуть ґрунтуватися на житті, як воно існує тут. Я не можу уявити собі кращої причини вийти туди і дослідити Всесвіт, ніж ця!
