Vuosikymmenien ajan tutkijat ovat uskoneet, että Jupiterin kuun Europa Europa -alueen jäisen pinnan alla voi olla elämää. Sittemmin on ilmennyt useita todisteja, jotka viittaavat siihen, että se ei ole yksin. Itse asiassa aurinkokunnassa on monia ”valtameren maailmoja”, jotka voivat potentiaalisesti isännöidä elämää, mukaan lukien Ceres, Ganymede, Enceladus, Titan, Dione, Triton ja ehkä jopa Pluto.
Mutta entä jos tunnetut elämän elementit eivät ole riittävän runsaita näissä maailmoissa? Uudessa tutkimuksessa kaksi tutkijaa Harvard Smithsonianin astrofysiikan keskuksesta (CfA) yritti selvittää, voisiko valtameren maailmoissa tosiasiallisesti olla pulaa biologisista elementeistä. Heidän päätelmissään voisi olla laajoja vaikutuksia elämän olemassaoloon aurinkokunnassa ja sen ulkopuolella, puhumattakaan kyvystämme tutkia sitä.
Tutkimus, jonka otsikko on "Tukahdutetaanko maapallon ulkopuolinen elämä maanalaisissa valtamereissä bioessentiaalisten elementtien heikkouden vuoksi?" äskettäin ilmestynyt verkossa. Tutkimusta johti Manasvi Lingam, tutkijatohtori Harvardin yliopiston Teorian ja laskennan instituutissa (ITC) ja CfA, ITC: n johtajan Abraham Loebin ja professori Frank B. Bairdin tuella. of Science at Harvard.
Aikaisemmissa tutkimuksissa kuiden ja muiden planeettojen asumiskelpoisuutta koskevilla kysymyksillä on taipumus keskittyä veden olemassaoloon. Tämä on ollut totta, kun on kyse aurinkojärjestelmän planeettojen ja kuiden tutkimisesta, ja erityisen totta, kun kyse on aurinkoisten ulkopuolisten planeettojen tutkimuksesta. He ovat löytäneet uusia eksoplaneetteja, ja tähtitieteilijät ovat seuranneet tarkkaan sitä, kiertääkö kyseinen planeetta tähtien asuttamisvyöhykkeellä vai ei.
Tämä on avain sen määrittämiseen, pystyykö planeetta tukemaan nestemäistä vettä pinnallaan vai ei. Lisäksi tähtitieteilijät ovat yrittäneet saada spektrit kallioisten eksoplaneettien ympäriltä määrittääkseen, tapahtuuko vesihäviö ilmakehästään, mistä vetykaasun läsnäolo osoittaa. Samaan aikaan muut tutkimukset ovat yrittäneet määrittää energialähteiden läsnäolon, koska tämä on myös välttämätöntä elämälle, koska sen tiedämme.
Sitä vastoin tohtori Lingam ja prof. Loeb pohtivat, kuinka elämä valtamerten planeetoilla voisi olla riippuvainen rajoittavien ravintoaineiden (LN) saatavuudesta. Jo jonkin aikaa on käyty huomattavaa keskustelua siitä, mitkä ravintoaineet olisivat välttämättömiä maan ulkopuolisessa elämässä, koska nämä elementit voivat vaihdella paikasta toiseen ja ajan kuluessa. Kuten Lingam kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”Yleisimmin hyväksytty luettelo elämää varten tarvittavista alkuaineista, kuten tiedämme. Se sisältää vetyä, happea, hiiltä, typpeä ja rikkiä. Lisäksi tietyt hienometallit (esim. Rauta ja molybdeeni) voivat myös olla arvokkaita elämässä, koska sen tiedämme, mutta bioessentsiaalisten hienometallien luetteloon liittyy suurempi epävarmuustekijä ja variaatio. "
Heidän tarkoituksiinsa Dr. Loeb loi maapallon valtamertä käyttävän mallin määrittääkseen, kuinka lähteet ja nielut - ts. Tekijät, jotka lisäävät tai kuluttavat LN-elementtejä valtameriin - voivat olla samankaltaiset kuin valtamerten maailmat. Maapallossa näiden ravinteiden lähteitä ovat fluvioliset (jokien), ilmakehän ja jäätikön lähteet, ja energiaa tuottaa auringonvalo.
Näistä ravintoaineista he päättivät, että tärkein olisi fosfori, ja tutkivat, kuinka runsas tämä ja muut alkuaineet voivat olla merimaailmoissa, joissa olosuhteet ovat niin suuret kuin toisistaan. Kuten tohtori Lingam selitti, on kohtuullista olettaa, että näissä maailmoissa elämän mahdollinen olemassaolo myös vähenee tasapainoon nettovirran (lähteet) ja nettovirtauksen (nielujen) välillä.
”Jos nieluja on paljon hallitsevampia kuin lähteet, se voi osoittaa, että elementit ehtyvät suhteellisen nopeasti. Muissa lähteiden ja nielujen suuruusluokkien arvioimiseksi vetoomme tietoihimme maasta ja yhdistimme sen näiden merimaailmien muiden perusparametrien, kuten valtameren pH: n, maailman koon jne., Havainnoista, jotka tunnetaan havainnoista / teoreettiset mallit. ”
Vaikka ilmakehän lähteitä ei olisi saatavana sisämereihin, tohtori Loeb piti hydrotermisten tuuletusaukkojen vaikutusta. Jo on olemassa runsaasti todisteita siitä, että näitä esiintyy Euroopassa, Enceladussa ja muissa valtameremaailmissa. He harkitsivat myös abioottisia lähteitä, jotka koostuvat mineraaleista, jotka maan päällä ovat saastuneet kivistä, mutta koostuisivat kuiden sisäisestä valtamerestä.
Loppujen lopuksi he havaitsivat, että toisin kuin vettä ja energiaa, ravinteiden rajoittamiseen saattaa olla rajoitetusti tarjontaa aurinkokuntamme valtameremaailmien suhteen:
”Havaitsimme, että mallimme oletusten mukaan fosfori, joka on yksi bioessistentteistä elementeistä, kuluu nopeasti (geologisten standardien mukaan) nopeasti valtamerten maailmoissa, joiden valtameret ovat luonteeltaan neutraaleja tai emäksisiä ja joilla on hydroterminen aktiivisuus (ts. hydrotermiset ilmausjärjestelmät merenpohjassa). Siksi työmme ehdottaa, että elämää voi esiintyä pieninä pitoisuuksina maailmanlaajuisesti näissä valtameremaailmissa (tai olla läsnä vain paikallisissa laastarissa), eikä se siksi ole helposti havaittavissa. "
Tällä on luonnollisesti vaikutuksia tehtäviin, jotka on tarkoitettu Eurooppaan ja muihin kuihin ulkoisessa aurinkokunnassa. Näihin kuuluu NASAEuropa Clipper Tämä koetin pyrkii mittaamaan biomarkkereita kuun pinnalta tulevassa plume-toiminnassa biomarkkereiden avulla, joiden on määrä tällä hetkellä käynnistyä vuosien 2022 ja 2025 välillä.
Samanlaisia tehtäviä on ehdotettu Enceladuselle, ja NASA harkitsee myös "Dragonfly" -operaatiota tutkiakseen Titanin ilmakehän, pinta- ja metaanijärviä. Jos tohtori Loebin tutkimus on kuitenkin oikein, mahdollisuudet näihin operaatioihin löytää merkkejä elämästä aurinkokunnan merimaailmassa ovat melko vähäiset. Siitä huolimatta, kuten Lingam totesi, he uskovat edelleen, että tällaiset operaatiot olisi järjestettävä.
"Vaikka mallimme ennustaa, että tulevaisuuden avaruusmatkoilla näihin maailmoihin saattaa olla matalat menestysmahdollisuudet maapallon ulkopuolisen elämän havaitsemiseksi, uskomme, että tällaiset tehtävät ovat edelleen toteuttamisen arvoisia", hän sanoi. "Tämä johtuu siitä, että ne tarjoavat erinomaisen tilaisuuden: (i) testata ja / tai väärentää mallimme tärkeimmät ennusteet ja (ii) kerätä enemmän tietoja ja parantaa ymmärrystämme valtamerimaailmista ja niiden biogeokemiallisista sykleistä."
Lisäksi, kuten professori Loeb ilmoitti sähköpostitse, tämä tutkimus keskittyi ”elämään sellaisena kuin me sen tunnemme”. Jos missio näihin maailmoihin löytäisi lähteitä maan ulkopuolisesta elämästä, se osoittaisi, että elämä voi syntyä olosuhteista ja elementeistä, joita emme tunne. Sellaisenaan Euroopan ja muiden valtamerten maailmojen tutkiminen ei ole vain suositeltavaa, vaan myös välttämätöntä.
"Paperimme osoittaa, että elementit, jotka ovat välttämättömiä" elämän kemiaksi niin kuin me tiedämme "-periaatteelle, kuten fosfori, ovat ehtyneet meren alla olevissa valtamereissä", hän sanoi. ”Tämän seurauksena valtamerien, joiden epäillään olevan olemassa Europa- tai Enceladus-jään pinnan alla, elämä olisi haastavaa. Jos tulevat tehtävät vahvistavat fosforipitoisuuden tyhjentymisen, mutta löytävät silti elämän näissä valtamereissä, me tietäisimme uuden elämän kemiallisen polun kuin maan päällä oleva.
Loppujen lopuksi tutkijat pakotetaan valitsemaan "matalalla hengittävä hedelmä" -lähestymistapa, kun kyse on elämästä universumissa. Siihen saakka, kunnes löydämme elämän maan ulkopuolella, kaikki koulutetut arvauksemme perustuvat elämään sellaisena kuin se on olemassa täällä. En voi kuvitella parempaa syytä lähteä sinne ja tutkia maailmankaikkeutta kuin tämä!
