На протяжении десятилетий ученые верили, что под ледяной поверхностью луны Юпитера Европа может существовать жизнь. С тех пор появилось много свидетельств, свидетельствующих о том, что он не одинок. Действительно, в Солнечной системе существует множество «океанических миров», которые могут потенциально содержать жизнь, в том числе Церера, Ганимед, Энцелад, Титан, Диона, Тритон и, возможно, даже Плутон.
Но что, если элементы для жизни, какими мы ее знаем, недостаточно распространены в этих мирах? В новом исследовании два исследователя из Гарвардского Смитсоновского Центра Астрофизики (CfA) попытались определить, может ли на самом деле быть нехватка био существенных элементов в океанских мирах. Их выводы могут иметь широкомасштабные последствия для существования жизни в Солнечной системе и за ее пределами, не говоря уже о нашей способности изучать ее.
Исследование, озаглавленное «Подавляется ли внеземная жизнь в подземных мирах океана из-за нехватки биоэлементных элементов?» недавно появился в сети. Исследование было проведено Манасви Лингамом, докторантом в Институте теории и вычислений (ITC) Гарвардского университета и CfA, при поддержке Абрахама Лоэба - директора ITC и профессора Фрэнка Б. Байрда-младшего. науки в Гарварде.
В предыдущих исследованиях вопросы обитаемости лун и других планет имели тенденцию фокусироваться на существовании воды. Это было верно, когда дело доходит до изучения планет и лун в пределах Солнечной системы, и особенно верно, когда дело доходит до изучения планет вне Солнца. Найдя новые экзопланеты, астрономы обратили пристальное внимание на то, находится ли рассматриваемая планета на орбите в обитаемой зоне ее звезды.
Это ключ к определению, может ли планета поддерживать жидкую воду на своей поверхности. Кроме того, астрономы пытались получить спектры вокруг скалистых экзопланет, чтобы определить, происходит ли потеря воды из ее атмосферы, о чем свидетельствует присутствие газообразного водорода. Между тем, другие исследования пытались определить наличие источников энергии, поскольку это также важно для жизни, как мы ее знаем.
В противоположность этому, д-р Лингам и профессор Лоеб рассмотрели, как существование жизни на океанских планетах может зависеть от наличия ограничивающих питательных веществ (LN). В течение некоторого времени велись серьезные споры о том, какие питательные вещества были бы важны для внеземной жизни, поскольку эти элементы могут варьироваться от места к месту и во временных масштабах. Как сказал Лингам Space Magazine по электронной почте:
«Наиболее общепринятый список элементов, необходимых для жизни, поскольку мы знаем, что он состоит из водорода, кислорода, углерода, азота и серы. Кроме того, некоторые микроэлементы (например, железо и молибден) также могут быть ценными для жизни, как мы ее знаем, но список биоэлементов, содержащих микроэлементы, подвержен более высокой степени неопределенности и изменчивости ».
Для своих целей доктор Леб создал модель, используя океаны Земли, чтобы определить, как источники и поглотители - то есть факторы, которые добавляют или истощают элементы LN в океаны, соответственно - могут быть аналогичны тем, которые существуют в океанских мирах. На Земле источники этих питательных веществ включают речные (из рек), атмосферные и ледниковые источники, энергия которых обеспечивается солнечным светом.
Из этих питательных веществ они определили, что наиболее важным будет фосфор, и изучили, насколько обильны эти и другие элементы в океанских мирах, где условия крайне различны. Как объяснил доктор Лингам, разумно предположить, что в этих мирах потенциальное существование жизни также сводится к балансу между чистым притоком (источники) и чистым оттоком (стоки).
«Если поглотители являются гораздо более доминирующими, чем источники, это может указывать на то, что элементы будут истощаться относительно быстро. Другими словами, чтобы оценить величины источников и поглотителей, мы использовали наши знания о Земле и связали ее с другими основными параметрами этих океанических миров, такими как pH океана, размер мира и т. Д., Известными из наблюдений. / теоретические модели. »
Хотя атмосферные источники не будут доступны для внутренних океанов, д-р Лоеб рассмотрел вклад гидротермальных жерл. Уже существует множество доказательств того, что они существуют в Европе, Энцеладе и других океанских мирах. Они также рассмотрели абиотические источники, которые состоят из минералов, выщелоченных из камней дождем на Земле, но будут состоять из выветривания камней внутренними океанами этих лун.
В конечном итоге они обнаружили, что, в отличие от воды и энергии, ограниченные питательные вещества могут быть в ограниченном количестве, когда речь идет о океанских мирах в нашей Солнечной системе:
«Мы обнаружили, что в соответствии с допущениями в нашей модели, фосфор, который является одним из биоэлементных элементов, истощается в быстрые сроки (по геологическим стандартам) в океанских мирах, океаны которых являются нейтральными или щелочными по природе, и которые обладают гидротермальной активностью (т.е. гидротермальные вентиляционные системы на дне океана). Следовательно, наша работа предполагает, что жизнь может существовать в низких концентрациях в глобальном масштабе в этих океанских мирах (или присутствовать только в локальных участках), и, следовательно, может быть нелегко обнаружить ».
Это естественно имеет значение для миссий, предназначенных для Европы и других лун во внешней Солнечной системе. К ним относятся НАСАЕвропа Клипер миссия, запуск которой в настоящее время запланирован на период с 2022 по 2025 год. С помощью серии полетов на Европу этот зонд будет пытаться измерить биомаркеры активности шлейфа, поступающего с поверхности Луны.
Аналогичные миссии были предложены для Энцелада, и НАСА также рассматривает миссию «Стрекоза» для исследования атмосферы, поверхности и метановых озер Титана. Однако, если исследование доктора Лоэба верное, то шансы этих миссий обнаружить какие-либо признаки жизни в океаническом мире в Солнечной системе довольно малы. Тем не менее, как указал Лингам, они по-прежнему считают, что такие миссии должны проводиться.
«Хотя наша модель предсказывает, что у будущих космических миссий в этих мирах могут быть низкие шансы на успех с точки зрения обнаружения внеземной жизни, мы считаем, что такие миссии все еще заслуживают того, чтобы их преследовали», - сказал он. «Это потому, что они предоставят прекрасную возможность: (i) проверить и / или сфальсифицировать ключевые прогнозы нашей модели и (ii) собрать больше данных и улучшить наше понимание миров океана и их биогеохимических циклов».
Кроме того, как указал профессор Леб по электронной почте, это исследование было сосредоточено на «жизни, какой мы ее знаем». Если бы миссия в эти миры действительно нашла источники внеземной жизни, то это указывало бы на то, что жизнь может возникнуть из условий и элементов, с которыми мы не знакомы. Таким образом, исследование Европы и других миров океана не только желательно, но и необходимо.
«Наша статья показывает, что элементы, которые необходимы для« химии жизни, как мы знаем », такие как фосфор, истощены в подземных океанах», - сказал он. «В результате жизнь в океанах, предположительно существующих под поверхностью льда Европы или Энцелада, будет сложной. Если будущие миссии подтвердят истощенный уровень фосфора, но тем не менее найдут жизнь в этих океанах, тогда мы узнаем о новом химическом пути жизни, отличном от земного ».
В конце концов, ученые вынуждены использовать подход «низко висящие фрукты», когда дело доходит до поиска жизни во Вселенной. До тех пор, пока мы не найдем жизнь за пределами Земли, все наши образованные догадки будут основываться на жизни, существующей здесь. Я не могу представить себе лучшую причину выйти и исследовать Вселенную, чем эта!
