Decenijama se Europa, jedan od Jupiterovih najvećih mjeseca, smatrala jednim od kandidata za zvijezdu u potrazi za život izvan ZemljeIspod njegove ledene površine leži ogroman podzemni okean slane vode koji je, na papiru, izgledao kao da posjeduje nekoliko osnovnih sastojaka za život.
Međutim, niz nedavnih radova, predvođenih studijom objavljenom u Nature CommunicationsOni slikaju mnogo hladniju sliku, u svakom smislu. Interni modeli sugeriraju da bi morsko dno ovog okeana bilo previše kruto i geološki dosadno kako bi se obezbijedila energija i hranjive tvari koje su potrebne čak i najotpornijim mikrobima.
Ogroman okean koji ne garantuje život
Ispod ledene kore Evrope leži globalni okean koji bi, prema najšire prihvaćenim procjenama, mogao doseći između 60 i 150 kilometara dubineSve ovo prekriveno slojem leda otprilike Debljine od 15 do 25 kilometara, vrlo ispucala na površini, ali, očigledno, počiva na iznenađujuće mirnom dnu.
Iako mu je prečnik oko 3.100 kilometara — nešto manji od našeg Mjeseca — proračuni pokazuju da bi ovaj okean slane vode mogao da sadrži više vode nego svi Zemljini okeani zajednoSamo ta brojka je godinama podsticala ideju da je Evropa jedno od najperspektivnijih mjesta u Sunčevom sistemu za pronalazak života.
Nova studija, koju je vodio planetarni naučnik Paul ByrneIstraživač sa Univerziteta Washington u St. Louisu osporava taj optimistični stav. Nakon što je rekonstruisao unutrašnjost Mjeseca koristeći fizičke modele i uporedio njena svojstva sa svojstvima Mjeseca, otkrio je da je unutrašnjost Mjeseca zaista najrealističnija. Zemlja, Mjesec i Io (još jedan izuzetno vulkanski Jupiterov mjesec), tim zaključuje da bi temeljna stijena Evrope bila mehanički vrlo otporan, do te mjere da sprečavaju formiranje velikih tektonskih struktura.
Prema autorima, ništa se ne bi očekivalo na tom okeanskom dnu. dugi srednjookeanski grebeni, duboki rovovi, podvodni vulkani ili aktivni hidrotermalni otvoriU praksi bismo se suočili sa svijetom s ogromnim okeanom, ali smještenim na gotovo nepromjenjivom kamenitom tlu.
Zašto je okeansko dno ključno za nastanjivost
Na Zemlji, mnoge hipoteze o porijeklu života ukazuju na hidrotermalni mlazovi morskog dnaTamo, interakcija između vrućih stijena i morske vode, uzrokovana tektonskim procesima ploča i vulkanizmom, stvara hemijske spojeve poput metana i obilje energije dostupne mikroorganizmima.
Byrneov tim je prenio ovo znanje na Evropu kako bi istražio da li slični procesi mogu postojati na tom mjesecu. Njihov zaključak je da Evropsko morsko dno bi bilo previše kruto da se lome i obnavljaju na održiv način, što bi spriječilo reprodukciju tipa dinamičnih okruženja koje poznajemo na Zemljinom okeanskom dnu.
Byrneovim vlastitim riječima, ako bismo mogli poslati robotska podmornica do evropskog okeana, najvjerovatnije ne bismo pronašli nedavne pukotine, aktivni vulkani ili stubovi vruće vode izdiže se s dna. Geološki gledano, sve bi ukazivalo na pejzaž kojim dominira mir, bez izvora hemijske energije koji hrane duboke ekosisteme na Zemlji.
Ovo mišljenje se poklapa s drugim studijama koje ukazuju na to da reakcije voda-kamen U Evropi bi ovi ekosistemi bili ograničeni na prvih nekoliko stotina metara morskog dna, bez intenzivne i kontinuirane razmjene između stjenovite unutrašnjosti i okeana. Takav scenario uveliko smanjuje vjerovatnoću formiranja i održavanja složenih ekosistema.
Uprkos tome, studija ne isključuje u potpunosti mogućnost da oni postoje. vrlo jednostavni mikroorganizmi u specifičnim nišama, ali količina dostupne energije bi, prema modelima, bila vrlo ograničena za održavanje velikih zajednica.
Utjecaj (i ograničenja) Jupiterove gravitacije
Jedan od velikih unutrašnjih motora Jupiterovih mjeseca je zagrijavanje plime, isti proces koji, doveden do krajnosti, pretvara se u Io na vulkanski najaktivnijem tijelu u Sunčevom sistemu. Jupiterova intenzivna gravitacija stalno deformira ovaj mjesec, stvarajući unutrašnju toplotu i podstičući njegov spektakularni vulkanizam.
U slučaju Evrope, situacija je drugačija. Njena orbita je stabilniji i nešto udaljenijitako da su plimne sile slabije. Modeli u novoj studiji pokazuju da je ovo zagrijavanje bilo dovoljno da kako bi se spriječilo potpuno smrzavanje okeanaali to nije dovoljno da deformiše temeljnu stijenu intenzitetom potrebnim za aktiviranje robusne tektonike ili produženog vulkanizma.
Istraživači također ističu da originalna unutrašnja toplota jezgra stijene Uglavnom bi se raspršilo prije milijardi godina. Ovo termalno iscrpljivanje bi objasnilo zašto se trenutno okeansko dno čini kao tako stabilno i relativno nedinamično okruženje.
Ova kombinacija od umjerene plime A ohlađeno jezgro ostavlja Evropu u nekoj vrsti međuzone: ono zadržava tečni okean ispod leda, ali mu nedostaje geološka mašinerija koja se na Zemlji smatra fundamentalnom za održavanje dubokih ekosistema.
Slika je u kontrastu s drugim ledenim svjetovima, poput Titana (Saturna), gdje neki modeli i dalje sugeriraju moguće aktivniju unutrašnjost s vrlo drugačijom hemijom, što navodi neke u evropskoj i američkoj naučnoj zajednici da raspodijeliti fokus potrage za životom među nekoliko kandidata i ne samo u Evropi.
Tri uslova za život... s jednom velikom nepoznanicom
U astrobiologiji se često naglašavaju tri glavna uslova za život kakav poznajemo: Tečna voda, organski spojevi i izvor energijeNa papiru, Evropa dobro ispunjava prva dva zahtjeva i, barem djelimično, treći.
S jedne strane, sve misije i posmatranja se slažu da Mjesec krije globalni okean tečne vodeS druge strane, na njegovoj ledenoj površini identifikovano je sljedeće: organske molekule koji bi, vrlo vjerovatno, bio prisutan i u podzemnom okeanu.
Problem je energija. Evropska orbita oko Jupitera generira zagrijavanje plime unutra, ali modeli sugeriraju da bi ovaj doprinos bio slab na morskom dnu. To jest, bilo bi dovoljno energije da se spriječi potpuno smrzavanje vode, ali ne dovoljno da se stimulira aktivna tektonika ili kontinuirani vulkanizam na kamenitoj podlozi.
Ova nijansa radikalno mijenja tumačenje nastanjivosti. Prisustvo vode i organske materije je neophodno, ali bez geološkog motora koji miješa materijale, obnavlja koru i olakšava kontinuirane hemijske reakcije, vjerovatnoća nastanka i održavanja života Svedeno je na minimum.
Autori rada insistiraju da se njihovi rezultati odnose na estado aktuelno iz Evrope. Oni ne isključuju mogućnost da je u prošlosti unutrašnjost Mjeseca mogla biti mnogo aktivnija, s toplijim morskim dnom i hidrotermalnim otvorima sposobnim za održavanje ekosistema ograničeno vrijeme.
Da li je Evropa mogla biti pogodnija za život u prošlosti?
Jedna od najzanimljivijih tačaka studije je ideja da je Evropa možda, prije milijardi godina, bila... mnogo aktivniji i potencijalno nastanjiviji svijetU toj ranoj fazi, preostala toplina iz jezgra i možda intenzivnije plime mogle su hraniti morsko dno hidrotermalnim izvorima i snažnom cirkulacijom fluida.
U tom scenariju, ne može se isključiti mogućnost da se pojave ekosistemi zasnovani na hemiji vode i stijenaslične onima koje se opažaju na Zemljinim srednjookeanskim grebenima. Međutim, vremenom bi progresivni gubitak unutrašnje toplote ugasio ovu aktivnost, ostavljajući morsko dno u mirnom stanju koje sugerišu trenutni modeli.
Da se nešto takvo dogodilo, svaka potencijalna evropska biosfera bi imala ograničeni vremenski period da se razvijaju i prilagođavaju smanjenju dostupne energije. Utvrđivanje da li je ta margina bila dovoljna za pojavu života i da li bi taj život mogao preživjeti u sve hladnijem svijetu, jedna je od velikih nepoznanica na koje će predstojeće misije pokušati odgovoriti.
Ova vremenska perspektiva takođe utiče na to kako pretraga biomarkera na ledenoj površini. Neke od uočenih struktura, poput haotičnog terena ili područja gdje se čini da je led bio frakturiran i reorganiziran, mogle bi sadržavati tragove o mogućoj prošloj razmjeni između okeana i gornjeg sloja.
Ova debata se pomno prati u Evropi i drugim istraživačkim centrima na kontinentu, jer utiče na buduće planiranje. Evropske misije i saradnja sa NASA-om prilikom određivanja prioriteta naučnih ciljeva i odabira instrumenata.
Europa Clipper, JUICE i uloga Evrope u istraživanju svemira
Iako novo istraživanje smanjuje očekivanja o pronalasku života na Europi, naučni interes za ovaj mjesec nije opao, daleko od toga. Naprotiv, misije poput europe clipper (NASA) i JUICE (Evropska svemirska agencija) ima ovaj zamrznuti svijet među svojim prioritetni ciljevi.
Europa Clipper, lansiran od strane NASA-e, trebao bi proletjeti pored Mjeseca počevši od 2031Napravit će desetine kratkih dodavanja da bi dobio slike visoke rezolucije Cilj misije je izmjeriti debljinu ledene kore i detaljno okarakterizirati podzemni okean. Instrumentacija će uključivati radar koji prodire kroz led, magnetometre i spektrometre sposobne za analizu hemijskog sastava površine i svih vodenih oblaka.
Sa svoje strane, misija JUICE ESA-in Jupiter ICy Moons Explorer već je na putu prema Jupiterovom sistemu i očekuje se da će stići početkom sljedeće decenije. Iako će mu primarni cilj biti mjesec Ganimed, sonda će također proučavati Evropa i Kalistopružajući vrlo vrijedan pregled Jupiterovih ledenih mjeseci.
Iz evropske perspektive, ove misije predstavljaju stratešku priliku za konsolidaciju uloge svemirska industrija kontinenta i njeni istraživački centri koji istražuju vanjski dio Sunčevog sistema. Španija, kroz svoje učešće u ESA-i i svojim visokotehnološkim kompanijama, također je dio ove obaveze da bolje razumije ledene svjetove.
Podaci koje su pružili Europa Clipper i JUICE bit će ključni za provjeru u kojoj mjeri trenutni modeli tačno opisuju inertno okeansko dno Ili, naprotiv, ako se ispod leda još uvijek kriju iznenađenja.
Slika koja se pojavljuje je slika mjeseca sa Mnogo vode, ali malo unutrašnje energijegdje bi ogromni okean skriven ispod leda vjerovatno bio hladno i hemijski neaktivno okruženje. Europa ostaje privilegovana prirodna laboratorija za proučavanje načina na koji funkcionišu ledeni svjetovi i šta im je zaista potrebno da bi bili nastanjivi, iako svaki novi podatak sugeriše da, barem za sada, Jupiterov mjesec nema života Ili, ako ga je i imala, ta faza je odavno iza nje u njenoj historiji.
