I flere tiår har forskere trodd at det kan være liv under den iskalde overflaten av Jupiters måne Europa. Siden den gangen har det kommet flere bevislinjer som antyder at det ikke er alene. Innenfor solsystemet er det mange "havverdener" som potensielt kan være vertskap for livet, inkludert Ceres, Ganymede, Enceladus, Titan, Dione, Triton og kanskje til og med Pluto.
Men hva hvis elementene for livet slik vi kjenner det ikke er rikelig nok på disse verdenene? I en ny studie prøvde to forskere fra Harvard Smithsonian Center of Astrophysics (CfA) å avgjøre om det faktisk kan være en mangel på bioessensielle elementer i verdenshavene. Konklusjonene deres kan ha omfattende konsekvenser for eksistensen av liv i solsystemet og utover, for ikke å nevne vår evne til å studere det.
Studien, med tittelen "Er utenomjordisk liv undertrykt i verdenshavene på grunn av mangel på bioessensielle elementer?" nylig dukket opp på nettet. Studien ble ledet av Manasvi Lingam, en postdoktor ved Institute for Theory and Computation (ITC) ved Harvard University og CfA, med støtte fra Abraham Loeb - direktøren for ITC og Frank B. Baird, jr. Professor of Science ved Harvard.
I tidligere studier har spørsmål om månenes og andre planets brukbarhet hatt en tendens til å fokusere på eksistensen av vann. Dette har vært sant når det gjelder studiet av planeter og måner i solsystemet, og spesielt sant når det gjelder studiet av ekstrasolplaneter. Når de har funnet nye eksoplaneter, har astronomer fulgt nøye med på om den aktuelle planeten går i bane i stjernens beboelige sone eller ikke.
Dette er nøkkelen til å avgjøre om planeten kan støtte flytende vann på overflaten eller ikke. I tillegg har astronomer forsøkt å skaffe spektra fra steinete eksoplaneter for å avgjøre om vanntap foregår fra atmosfæren, noe som fremgår av tilstedeværelsen av hydrogengass. I mellomtiden har andre studier forsøkt å bestemme tilstedeværelsen av energikilder, siden dette også er viktig for livet slik vi kjenner det.
I kontrast vurderte Dr. Lingam og Prof. Loeb hvordan eksistensen av liv på havplaneter kunne være avhengig av tilgjengeligheten av begrensende næringsstoffer (LN). I noen tid har det vært betydelig debatt om hvilke næringsstoffer som vil være viktige for utenomjordisk liv, siden disse elementene kan variere fra sted til sted og over tidsskalaer. Som Lingam fortalte Space Magazine via e-post:
”Den mest aksepterte listen over elementer som er nødvendige for livet, slik vi vet den består av hydrogen, oksygen, karbon, nitrogen og svovel. I tillegg kan visse sporstoffer (f.eks. Jern og molybden) også være verdifulle for livet slik vi kjenner det, men listen over bioessensielle sporstoffer er underlagt en større grad av usikkerhet og variabilitet. "
Til deres formål opprettet Dr. Loeb en modell som bruker Jordens hav for å bestemme hvordan kildene og synkene - dvs. faktorene som henholdsvis tilfører eller uttømmer LN-elementer i havene - kan være lik de på verdenshavene. På jorden inkluderer kildene til disse næringsstoffene fluviale (fra elver), atmosfæriske og islige kilder, med energi tilført av sollys.
Av disse næringsstoffene bestemte de at det viktigste ville være fosfor, og undersøkte hvor rikelig dette og andre elementer kunne være på verdenshavene, der forholdene var så vidt forskjellige. Som Dr. Lingam forklarte, er det rimelig å anta at den potensielle eksistensen av liv på disse verdenene også ville komme ned på en balanse mellom nettinnstrømningen (kilder) og nettoutstrømningen (synker).
“Hvis vasken er mye mer dominerende enn kildene, kan det indikere at elementene vil bli uttømt relativt raskt. For å anslå størrelsen på kildene og vasken, benyttet vi oss av kunnskapen vår om jorden og koblet den sammen med andre grunnleggende parametere for disse havverdenene som havets pH, verdens størrelse osv. Kjent fra observasjoner / teoretiske modeller. ”
Mens atmosfæriske kilder ikke ville være tilgjengelige for indre hav, vurderte Dr. Loeb bidraget fra hydrotermiske ventilasjonsåpninger. Allerede er det rikelig med bevis for at disse finnes på Europa, Enceladus og andre verdenshav. De vurderte også abiotiske kilder, som består av mineraler utvunnet fra steiner av regn på jorden, men ville bestå av forvitring av bergarter ved disse månenes indre hav.
Til syvende og sist, det de fant var at, i motsetning til vann og energi, kan begrensende næringsstoffer være i begrenset tilførsel når det gjelder havverdener i solsystemet vårt:
"Vi fant at i henhold til forutsetningene i vår modell, er fosfor, som er et av de bioessensielle elementene, utarmet over raske tidsskalaer (etter geologiske standarder) på havverdener der havene er nøytrale eller alkaliske, og som har hydrotermisk aktivitet (dvs. hydrotermiske ventilasjonssystemer ved havbunnen). Derfor antyder vårt arbeid at livet kan eksistere i lave konsentrasjoner globalt i disse havverdenene (eller bare være til stede i lokale lapper), og at de derfor kanskje ikke er lett å oppdage. "
Dette har naturlig konsekvenser for oppdrag som er bestemt for Europa og andre måner i det ytre solsystemet. Disse inkluderer NASAEuropa Clipper oppdraget, som for øyeblikket er planlagt lansert mellom 2022 og 2025. Gjennom en serie flybys fra Europa vil denne sonden forsøke å måle biomarkører i plumaktiviteten som kommer fra månens overflate.
Lignende oppdrag er foreslått for Enceladus, og NASA vurderer også et "Dragonfly" -oppdrag for å utforske Titans atmosfære, overflate- og metaninnsjøer. Hvis Dr. Loebs undersøkelse er riktig, er sjansene for at disse oppdragene finner noen livstegn på en havverden i solsystemet imidlertid ganske slanke. Likevel, som Lingam antydet, mener de fortsatt at slike oppdrag bør monteres.
"Selv om modellen vår spår at fremtidige romoppdrag til disse verdenene kan ha lave sjanser for å lykkes når det gjelder å oppdage utenomjordisk liv, mener vi at slike oppdrag fortsatt er verdige å bli forfulgt," sa han. "Dette fordi de vil tilby en utmerket mulighet til å: (i) teste og / eller forfalske de viktigste spådommene i modellen vår, og (ii) samle inn mer data og forbedre vår forståelse av havverdener og deres biogeokjemiske sykluser."
I tillegg, som prof. Loeb antydet via e-post, var denne studien fokusert på "livet slik vi kjenner det". Hvis et oppdrag til disse verdenene fant kilder til utenjordisk liv, ville det indikere at livet kan oppstå fra forhold og elementer som vi ikke er kjent med. Som sådan er utforskningen av Europa og andre verdenshavene ikke bare tilrådelig, men nødvendig.
"Vår artikkel viser at elementer som er viktige for" kjemi-av-liv-som-vi-kjenner det ", som fosfor, blir uttømt i havoverflaten," sa han. "Som et resultat ville livet være utfordrende i verdenshavene som mistenkes å eksistere under overflaten isen i Europa eller Enceladus. Hvis fremtidige oppdrag bekrefter det utarmede nivået av fosfor men likevel finner liv i disse havene, ville vi vite om en ny kjemisk vei for andre liv enn den på jorden. ”
Til slutt blir forskere tvunget til å ta "lavthengende frukt" -tilnærmingen når det gjelder å søke etter livet i universet. Inntil den tid vi finner liv utenfor Jorden, vil alle våre utdannede gjetninger være basert på livet slik det eksisterer her. Jeg kan ikke forestille meg en bedre grunn til å komme ut der og utforske universet enn dette!
