Európa, jeden z najväčších mesiacov Jupitera, bola desaťročia považovaná za jedného z kandidátov na hviezdu pri hľadaní... život mimo ZemePod jeho ľadovým povrchom sa nachádza rozsiahly podzemný oceán slanej vody, ktorý na papieri vyzeral, že má niekoľko základných ingrediencií pre obývateľnosť.
Avšak niekoľko nedávnych prác, na čele ktorých stála štúdia publikovaná v roku Nature CommunicationsV každom ohľade vykresľujú oveľa chladnejší obraz. Vnútorné modely naznačujú, že morské dno tohto oceánu by bolo príliš rigidné a geologicky nudné aby poskytli energiu a živiny, ktoré potrebujú aj tie najodolnejšie mikróby.
Rozľahlý oceán, ktorý nezaručuje život
Pod ľadovou kôrou Európy sa nachádza globálny oceán, ktorý by podľa najrozšírenejších odhadov mohol dosiahnuť v hĺbke 60 až 150 kilometrovToto všetko je pokryté vrstvou ľadu Hrúbka 15 až 25 kilometrov, na povrchu veľmi rozpukaná, ale zjavne spočívajúca na prekvapivo pokojnom dne.
Aj keď jeho priemer je okolo 3.100 kilometrov – o niečo menší ako náš Mesiac –, výpočty naznačujú, že tento oceán slanej vody by mohol obsahovať viac vody ako všetky oceány Zeme dohromadyUž len toto číslo roky podporovalo myšlienku, že Európa je jedným z najsľubnejších miest v slnečnej sústave na nájdenie života.
Nová štúdia, ktorú viedol planetárny vedec Paul ByrneVýskumník z Washingtonskej univerzity v St. Louis spochybňuje tento optimistický názor. Po rekonštrukcii vnútra Mesiaca pomocou fyzikálnych modelov a porovnaní jeho vlastností s vlastnosťami Mesiaca zistil, že vnútro Mesiaca je skutočne najrealistickejšie. Zem, Mesiac a Io (ďalší extrémne vulkanický mesiac Jupitera), tím dospel k záveru, že podložie Európy by malo byť mechanicky veľmi odolný, až do tej miery, že zabraňujú vzniku rozsiahlych tektonických štruktúr.
Podľa autorov sa na dne oceánu nič neočakávalo. dlhé stredooceánske chrbty, hlboké priekopy, podvodné sopky alebo aktívne hydrotermálne prieduchyV praxi by sme čelili svetu s obrovským oceánom, ale nachádzajúcemu sa na takmer nemennej skalnatej pôde.
Prečo je oceánske dno kľúčové pre obývateľnosť
Na Zemi mnohé hypotézy o pôvode života poukazujú na hydrotermálne prúdy morského dnaTam interakcia medzi horúcou horninou a morskou vodou, poháňaná tektonikou platní a vulkanizmom, vytvára chemické zlúčeniny, ako je metán, a množstvo energie dostupnej pre mikroorganizmy.
Byrneov tím preniesol tieto poznatky na Európu, aby preskúmal, či by podobné procesy mohli existovať aj na tomto mesiaci. Ich záver je, že Európske morské dno by bolo príliš pevné aby sa trvalo rozpadali a obnovovali, čo by zabránilo reprodukcii dynamického prostredia, aké poznáme na dne oceánov Zeme.
Byrneovými vlastnými slovami, ak by sme mohli poslať robotická ponorka k európskemu oceánu by sme s najväčšou pravdepodobnosťou nenašli nedávne zlomy, aktívne sopky alebo stĺpce horúcej vody stúpajúce zdola. Geologicky by všetko naznačovalo krajinu, v ktorej dominuje pokoj, bez zdrojov chemickej energie, ktoré živia hlboké ekosystémy v Zemi.
Tento názor sa zhoduje s ďalšími štúdiami, ktoré naznačujú, že reakcie voda-hornina V Európe by tieto ekosystémy boli obmedzené na prvých niekoľko sto metrov morského dna, bez intenzívnej a nepretržitej výmeny medzi skalnatým vnútrom a oceánom. Takýto scenár výrazne znižuje pravdepodobnosť vzniku a udržania komplexných ekosystémov.
Napriek tomu štúdia úplne nevylučuje možnosť ich existencie. veľmi jednoduché mikroorganizmy v špecifických výklenkoch, ale množstvo dostupnej energie by podľa modelov bolo veľmi obmedzené na udržanie veľkých komunít.
Vplyv (a limity) gravitácie Jupitera
Jedným z veľkých vnútorných motorov Jupiterových mesiacov je otepľovanie prílivom, ten istý proces, ktorý sa v extrémnom štádiu zmení na Io na najvulkanickejšom telese v slnečnej sústave. Intenzívna gravitácia Jupitera tento mesiac neustále deformuje, čím vytvára vnútorné teplo a podporuje jeho veľkolepý vulkanizmus.
V prípade Európy je situácia iná. Jej obežná dráha je stabilnejší a o niečo ďalejtakže prílivové sily sú slabšie. Modely v novej štúdii naznačujú, že toto otepľovanie bolo dostatočné na to, aby aby sa zabránilo úplnému zamrznutiu oceánuale nestačí to deformovať skalné podložie s intenzitou potrebnou na aktiváciu robustnej tektoniky alebo dlhotrvajúceho vulkanizmu.
Výskumníci tiež poukazujú na to, že pôvodné vnútorné teplo horninového jadra Z veľkej časti by sa rozptýlil pred miliardami rokov. Toto tepelné vyčerpanie by vysvetľovalo, prečo sa súčasné oceánske dno javí ako také stabilné a relatívne nedynamické prostredie.
Táto kombinácia mierny príliv A ochladené jadro necháva Európu v akejsi prechodnej zóne: pod ľadom si uchováva tekutý oceán, ale chýba mu geologický mechanizmus, ktorý sa na Zemi považuje za základ pre udržanie hlbokých ekosystémov.
Tento obrázok kontrastuje s inými ľadovými svetmi, ako je Titan (Saturn), kde niektoré modely naďalej naznačujú možno aktívnejší interiér s veľmi odlišným chémiou, čo vedie niektorých členov európskej a americkej vedeckej komunity k... rozložiť zameranie hľadania života medzi viacerými kandidátmi a nielen v Európe.
Tri požiadavky na život… s jednou veľkou neznámou
V astrobiológii sa často zdôrazňujú tri hlavné podmienky pre život, ako ho poznáme: Kvapalná voda, organické zlúčeniny a zdroj energieNa papieri Európa dobre spĺňa prvé dve požiadavky a aspoň čiastočne aj tretiu.
Na jednej strane sa všetky misie a pozorovania zhodujú v tom, že Mesiac ukrýva globálny oceán tekutej vodyNa druhej strane, na jeho ľadovom povrchu boli identifikované: organické molekuly ktoré by sa s najväčšou pravdepodobnosťou nachádzali aj v podzemnom oceáne.
Problémom je energia. Obežná dráha Európy okolo Jupitera generuje otepľovanie prílivom vo vnútri, ale modely naznačujú, že tento príspevok by bol slabý na morskom dne. To znamená, že by tam bolo dostatok energie na zabránenie úplnému zamrznutiu vody, ale nie dosť na stimuláciu aktívna tektonika alebo trvalý vulkanizmus na skalnatom úpätí.
Táto nuansa radikálne mení interpretáciu obývateľnosti. Prítomnosť vody a organickej hmoty je nevyhnutná, ale bez geologického motora, ktorý mieša materiály, obnovuje kôru a umožňuje nepretržité chemické reakcie, pravdepodobnosť vzniku a udržania života Je to zredukované na minimum.
Autori článku trvajú na tom, že ich výsledky sa vzťahujú na Skutočný stav z Európy. Nevylučujú, že v minulosti mohol byť vnútro Mesiaca oveľa aktívnejší, s teplejším morským dnom a hydrotermálnymi prieduchmi schopnými udržiavať ekosystémy po obmedzený čas.
Mohla byť Európa v minulosti obývateľnejšia?
Jedným z najzaujímavejších bodov štúdie je myšlienka, že Európa mohla byť pred miliardami rokov... oveľa aktívnejší a potenciálne obývateľnejší svetV tejto ranej fáze mohlo zvyškové teplo z jadra a možno aj intenzívnejšie prílivy a odlivy poháňať morské dno s hydrotermálnymi prieduchmi a intenzívnou cirkuláciou tekutín.
V takomto prípade nemožno vylúčiť, že sa môžu objaviť ekosystémy založené na chémii vody a hornínpodobné tým, ktoré sa pozorujú na stredooceánskych chrbtoch Zeme. Postupom času by však postupná strata vnútorného tepla túto aktivitu uhasila a morské dno by zostalo v nehybnom stave, ktorý naznačujú súčasné modely.
Ak by sa niečo také stalo, akákoľvek potenciálna európska biosféra by mala obmedzené časové obdobie vyvíjať sa a prispôsobovať sa poklesu dostupnej energie. Jednou z veľkých neznámych, na ktorú sa budú snažiť odpovedať nadchádzajúce misie, je určiť, či táto rezerva postačovala na vznik života a či by tento život mohol prežiť v čoraz chladnejšom svete.
Táto časová perspektíva ovplyvňuje aj to, ako vyhľadávanie biomarkerov na ľadovom povrchu. Niektoré z pozorovaných štruktúr, ako napríklad chaotický terén alebo oblasti, kde sa zdá, že ľad bol rozlámaný a reorganizovaný, by mohli obsahovať indície o možnej minulej výmene medzi oceánom a vrchnou vrstvou.
Táto diskusia je pozorne sledovaná v Európe a ďalších výskumných centrách na kontinente, pretože ovplyvňuje budúce plánovanie. Európske misie a spolupráca s NASA pri stanovovaní priorít vedeckých cieľov a výbere nástrojov.
Europa Clipper, JUICE a úloha Európy vo výskume vesmíru
Hoci nový výskum znižuje očakávania týkajúce sa nájdenia života na Európe, vedecký záujem o tento mesiac nezmizol, práve naopak. Naopak, misie ako európsky strihač (NASA) a ŠŤAVA (Európska vesmírna agentúra) má tento zamrznutý svet medzi svojimi prioritné ciele.
Europa Clipper, vypustený NASA a plánovaný prelet okolo Mesiaca od roku 2031Urobí desiatky tesných prihrávok, aby získal obrázky vo vysokom rozlíšení Cieľom misie je zmerať hrúbku ľadovej kôry a podrobne charakterizovať podpovrchový oceán. Jej prístrojové vybavenie bude zahŕňať radar prenikajúci cez ľad, magnetometre a spektrometre schopné analyzovať chemické zloženie povrchu a akýchkoľvek vodných oblakov.
Misia zo svojej strany ŠŤAVA Sonda ESA Jupiter ICy Moons Explorer je už na ceste do systému Jupitera a očakáva sa, že tam dorazí začiatkom budúceho desaťročia. Hoci jej hlavným cieľom bude mesiac Ganymede, sonda bude študovať aj Európa a Kalistoposkytuje veľmi cenný prehľad o ľadových mesiacoch Jupitera.
Z európskeho hľadiska predstavujú tieto misie strategickú príležitosť na upevnenie úlohy vesmírny priemysel kontinentu a jej výskumné centrá skúmajúce vonkajšiu časť slnečnej sústavy. Španielsko je prostredníctvom svojej účasti v ESA a svojich high-tech spoločností tiež súčasťou tohto záväzku lepšie pochopiť ľadové svety.
Údaje poskytnuté spoločnosťami Europa Clipper a JUICE budú nevyhnutné na overenie rozsahu, v akom súčasné modely presne opisujú inertné oceánske dno Alebo ak sa naopak pod ľadom ešte skrývajú prekvapenia.
Obraz, ktorý sa objavuje, je obraz mesiaca s Veľa vody, ale málo vnútornej energiekde by obrovský oceán ukrytý pod ľadom pravdepodobne bol studeným a chemicky neaktívnym prostredím. Európa zostáva privilegovaným prírodným laboratóriom na štúdium fungovania ľadových svetov a toho, čo skutočne potrebujú na to, aby boli obývateľné, hoci každý nový údaj naznačuje, že aspoň zatiaľ... Jupiterov mesiac nemá život Alebo, ak nejakú mala, táto fáza je v jej histórii dávno za ňou.
