Europa-planeettaa, yhtä Jupiterin suurimmista kuista, on pidetty vuosikymmenten ajan yhtenä tähtiehdokkaista etsittäessä... elämää Maan ulkopuolellaJäisen pinnan alla piilee valtava maanalainen suolavesimeri, jolla paperilla näytti olevan useita asumisen edellyttämiä perusaineksia.
Useat viimeaikaiset tutkimukset, joista ensimmäinen oli julkaistu vuonna 2006, ovat kuitenkin osoittaneet suuntaavansa tähän. Luonto ViestintäNe maalaavat paljon kylmemmän kuvan, joka suhteessa. Sisäiset mallit viittaavat siihen, että tämän valtameren pohja olisi liian jäykkä ja geologisesti tylsä tarjotakseen energiaa ja ravinteita, joita jopa vastustuskykyisimmät mikrobit tarvitsevat.
Suuri valtameri, joka ei takaa elämää
Europa-maan jäisen kuoren alla sijaitsee maailmanlaajuinen valtameri, joka yleisimpien arvioiden mukaan voisi ulottua 60–150 kilometrin syvyydessäKaikki tämä peittyy jääkerrokseen, noin 15–25 kilometriä paksu, pinnalla hyvin murtunut, mutta ilmeisesti lepää yllättävän tyynellä pohjalla.
Vaikka sen halkaisija on noin 3.100 kilometriä — jonkin verran Kuutamme pienempi — laskelmien mukaan tämä suolavesimeri voisi sisältää enemmän vettä kuin kaikki maapallon valtameret yhteensäPelkästään tuo luku ruokki vuosia ajatusta, että Europa oli yksi lupaavimmista paikoista aurinkokunnassa löytää elämää.
Uusi tutkimus, jota johti planeettatieteilijä Paul ByrneWashingtonin yliopiston tutkija St. Louisissa kyseenalaistaa tämän optimistisen näkemyksen. Rekonstruoituaan kuun sisäosat fyysisten mallien avulla ja verrattuaan niiden ominaisuuksia kuun ominaisuuksiin hän havaitsi, että kuun sisäosat olivat todellakin realistisimmat. Maa, Kuu ja Io (toinen erittäin vulkaaninen Jupiterin kuu), tiimi päättelee, että Europan kallioperä olisi mekaanisesti erittäin kestävä, siihen pisteeseen asti, että se estää suurten tektonisten rakenteiden muodostumisen.
Kirjoittajien mukaan tuolla merenpohjalla ei olisi odotettavissa mitään. pitkät valtameren keskiselänteet, syvät haudat, vedenalaiset tulivuoret tai aktiiviset hydrotermiset purkausaukotKäytännössä edessämme olisi maailma, jossa on valtava valtameri, mutta joka sijaitsee lähes muuttumattomalla kivisellä maaperällä.
Miksi merenpohja on elinkelpoisuuden kannalta avainasemassa
Maapallolla monet elämän alkuperää koskevat hypoteesit viittaavat siihen, että merenpohjan hydrotermiset suihkutSiellä kuuman kiven ja meriveden välinen vuorovaikutus, jota ohjaavat laattatektoniikka ja vulkanismi, tuottaa kemiallisia yhdisteitä, kuten metaania, ja runsaasti energiaa mikro-organismien käytettävissä.
Byrnen ryhmä siirsi tämän tiedon Europa-planeetalle tutkiakseen, voisiko samanlaisia prosesseja esiintyä kyseisellä kuulla. Heidän johtopäätöksensä on, että Euroopan merenpohja olisi liian jäykkä että ne murtuisivat ja uusiutuisivat pysyvästi, mikä estäisi sellaisten dynaamisten ympäristöjen uusiutumisen, jotka tunnemme Maan valtamerten pohjassa.
Byrnen omien sanojen mukaan, jos voisimme lähettää robottisukellusvene Euroopan valtamerelle, emme todennäköisesti löytäisi viimeaikaiset murtumat, aktiiviset tulivuoret tai kuumavesipatsaat nousemassa pohjasta. Geologisesti kaikki viittaisi tyyneen maisemaan, jossa ei olisi niitä kemiallisen energian lähteitä, jotka ruokkivat Maan syviä ekosysteemejä.
Tämä näkemys on yhdenmukainen muiden tutkimusten kanssa, jotka osoittavat, että vesi-kivi-reaktiot Euroopassa nämä ekosysteemit rajoittuisivat merenpohjan ensimmäisiin muutamaan sataan metriin, ilman intensiivistä ja jatkuvaa vedenvaihtoa kivisen sisämaan ja valtameren välillä. Tällainen skenaario vähentää huomattavasti monimutkaisten ekosysteemien muodostumisen ja säilymisen todennäköisyyttä.
Tutkimus ei kuitenkaan täysin sulje pois niiden olemassaolon mahdollisuutta. hyvin yksinkertaisia mikro-organismeja tietyissä markkinaraoissa, mutta mallien mukaan käytettävissä olevan energian määrä olisi hyvin rajallinen suurten yhteisöjen ylläpitämiseksi.
Jupiterin painovoiman vaikutus (ja rajat)
Yksi Jupiterin kuiden suurista sisäisistä moottoreista on vuorovesien lämpeneminen, sama prosessi, joka äärimmäisyyksiin vietynä muuttuu Io aurinkokunnan vulkaanisesti aktiivisimmalla kappaleella. Jupiterin voimakas painovoima muuttaa jatkuvasti tämän kuuta, mikä tuottaa sisäistä lämpöä ja ruokkii sen näyttävää vulkanismia.
Euroopan tapauksessa tilanne on erilainen. Sen kiertorata on vakaampi ja hieman kauempanajoten vuorovesivoimat ovat heikompia. Uuden tutkimuksen mallit osoittavat, että tämä lämpeneminen on ollut riittävää estääkseen meren täydellisen jäätymisenmutta se ei riitä, että kallioperää muovataan sillä voimakkuudella, joka tarvitaan voimakkaan tektonisen toiminnan tai pitkittyneen vulkanismin aktivoimiseksi.
Tutkijat huomauttavat myös, että kallion ytimen alkuperäinen sisäinen lämpö Se olisi suurelta osin haihtunut miljardeja vuosia sitten. Tämä terminen ehtyminen selittäisi, miksi nykyinen merenpohja näyttää niin vakaalta ja suhteellisen epädynaamiselta ympäristöltä.
Tämä yhdistelmä kohtalaiset vuorovedet Jäähtynyt ydin jättää Europa-planeetan eräänlaiseen välitilaan: se säilyttää nestemäisen meren jään alla, mutta siltä puuttuu geologinen koneisto, jota Maassa pidetään perustavanlaatuisena syvien ekosysteemien ylläpitämiselle.
Kuva on ristiriidassa muiden jäisten maailmojen, kuten Titanin (Saturnuksen), kanssa, jonka jotkut mallit viittaavat edelleen mahdollisesti aktiivisempaan sisustukseen, jonka kemia on hyvin erilainen, mikä on johtanut joidenkin eurooppalaisten ja amerikkalaisten tiedeyhteisöjen jäsenten päätelmään jakaa elämän etsinnän painopisteen useiden ehdokkaiden joukossa, eikä vain Euroopassa.
Kolme elämän vaatimusta… ja yksi suuri tuntematon
Astrobiologiassa korostetaan usein kolmea elämän, sellaisena kuin me sen tunnemme, pääedellytystä: Nestemäistä vettä, orgaanisia yhdisteitä ja energianlähdePaperilla Eurooppa täyttää kaksi ensimmäistä vaatimusta hyvin ja kolmannen ainakin osittain.
Yhtäältä kaikki tehtävät ja havainnot ovat yhtä mieltä siitä, että kuussa on maailmanlaajuinen nestemäisen veden valtameriToisaalta sen jäisellä pinnalla on tunnistettu seuraavia: orgaaniset molekyylit joka todennäköisesti olisi läsnä myös maanalaisessa valtameressä.
Ongelma on energia. Europa-planeetan kiertorata Jupiterin ympäri tuottaa vuorovesien lämpeneminen sisällä, mutta mallit viittaavat siihen, että tämä vaikutus olisi heikko merenpohjassa. Toisin sanoen energiaa olisi riittävästi estämään veden täydellisen jäätymisen, mutta ei riittävästi stimuloimaan aktiivinen tektoniikka tai jatkuva vulkanismi kallioisella juurella.
Tämä vivahde muuttaa radikaalisti tulkintaa asumiskelpoisuudesta. Veden ja orgaanisen aineksen olemassaolo on välttämätöntä, mutta ilman geologista moottoria, joka sekoittaa materiaaleja, uudistaa kuorta ja mahdollistaa jatkuvia kemiallisia reaktioita, elämän syntymisen ja säilymisen todennäköisyys Se on minimoitu.
Artikkelin kirjoittajat väittävät, että heidän tuloksensa viittaavat estado todellinen Euroopasta. He eivät sulje pois sitä mahdollisuutta, että Kuun sisäosa olisi voinut aiemmin olla paljon aktiivisempi, lämpimämmällä merenpohjalla ja hydrotermisillä purkausaukoilla, jotka kykenisivät ylläpitämään ekosysteemejä rajoitetun ajan.
Olisiko Eurooppa voinut olla asumiskelpoisempi ennen?
Yksi tutkimuksen kiehtovimmista näkökohdista on ajatus, että Eurooppa on saattanut olla miljardeja vuosia sitten paljon aktiivisempi ja potentiaalisesti asumiskelpoisempi maailmaTuossa varhaisessa vaiheessa ytimen jäännöslämpö ja kenties voimakkaammat vuorovedet olisivat voineet ruokkia merenpohjaa, jossa oli hydrotermisiä purkausaukkoja ja voimakasta nestekiertoa.
Siinä tilanteessa ei voida sulkea pois sitä, että ne saattavat ilmestyä vesi- ja kivikemiaan perustuvat ekosysteemitsamanlaisia kuin Maan keskiselänteillä havaitut. Ajan myötä sisäisen lämmön asteittainen menetys olisi kuitenkin sammuttanut tämän toiminnan, jättäen merenpohjan nykyisten mallien ehdottamaan tyyneyteen.
Jos jotain sellaista olisi tapahtunut, millä tahansa mahdollisella eurooppalaisella biosfäärillä olisi ollut rajoitetun ajan kehittyä ja sopeutua käytettävissä olevan energian vähenemiseen. Sen määrittäminen, riittikö tuo marginaali elämän syntymiseen ja voisiko kyseinen elämä selviytyä yhä kylmemmässä maailmassa, on yksi suurista tuntemattomista kysymyksistä, joihin tulevat tehtävät pyrkivät vastaamaan.
Tämä ajallinen näkökulma vaikuttaa myös siihen, miten biomarkkerihaku jäisellä pinnalla. Jotkin havaituista rakenteista, kuten kaoottinen maasto tai alueet, joilla jää näyttää murtuneen ja uudelleenjärjestyneen, saattavat sisältää vihjeitä mahdollisesta menneisyyden vaihdosta valtameren ja pintakerroksen välillä.
Tätä keskustelua seurataan tarkasti Euroopassa ja muissa mantereen tutkimuskeskuksissa, sillä se vaikuttaa tulevaisuuden suunnitteluun. Eurooppalaiset tehtävät ja yhteistyö NASAn kanssa tieteellisiä tavoitteita priorisoitaessa ja välineitä valittaessa.
Europa Clipper, JUICE ja Euroopan rooli avaruustutkimuksessa
Vaikka uusi tutkimus laskee odotuksia elämän löytämisestä Europa-kuulta, tieteellinen kiinnostus tätä kuuta kohtaan ei ole laantunut, päinvastoin. Päinvastoin, avaruuslentoja, kuten Europe Clipper (NASA) ja JUICE (Euroopan avaruusjärjestöllä) on tämä jäätynyt maailma joukossaan ensisijaiset tavoitteet.
NASAn laukaisema Europa Clipper, jonka on määrä lentää kuun ohi vuonna 2031Se tekee kymmeniä lähisyöttöjä saadakseen korkean resoluution kuvat Tehtävän tavoitteena on mitata jääkuoren paksuus ja karakterisoida merenpinnan alla olevaa aluetta yksityiskohtaisesti. Sen instrumentointiin kuuluvat jäätä läpäisevä tutka, magnetometrejä ja spektrometrejä, jotka pystyvät analysoimaan pinnan kemiallista koostumusta ja mahdollisia vesipilviä.
Omalta osaltaan tehtävä JUICE ESAn Jupiter ICy Moons Explorer on jo matkalla Jupiterin järjestelmään ja sen odotetaan saapuvan paikalle ensi vuosikymmenen alussa. Vaikka sen ensisijainen kohde on Ganymede-kuu, luotain tutkii myös Eurooppa ja Kallistotarjoaa erittäin arvokkaan yleiskuvan Jupiterin jäisistä kuista.
Eurooppalaisesta näkökulmasta nämä tehtävät edustavat strategista tilaisuutta vahvistaa EU:n roolia. mantereen avaruusteollisuus ja sen tutkimuskeskuksia, jotka tutkivat aurinkokunnan ulko-osia. Myös Espanja on ESA:n ja sen korkean teknologian yritysten osallistumisen kautta osa tätä sitoutumista jäisten maailmojen parempaan ymmärtämiseen.
Europa Clipperin ja JUICEn toimittamat tiedot ovat olennaisia sen tarkistamiseksi, missä määrin nykyiset mallit kuvaavat tarkasti inertti merenpohja Tai jos päinvastoin, jään alta löytyy vielä yllätyksiä.
Esiin nouseva kuva on kuu, jossa on Paljon vettä, mutta vähän sisäistä energiaa...jossa jään alla piilevä valtava valtameri olisi todennäköisesti kylmä ja kemiallisesti passiivinen ympäristö. Europa on edelleen etuoikeutettu luonnollinen laboratorio jäisten maailmojen toiminnan ja niiden elinkelpoisuuden tutkimiseen, vaikka jokainen uusi tieto viittaa siihen, että ainakin toistaiseksi... Jupiterin kuussa ei ole elämää Tai jos sellainen oli, se vaihe on kaukana sen historiassa takanapäin.
