I decennier har forskare spekulerat i att liv kan existera under den isiga ytan på Jupiters måne Europa . Tack vare nyare uppdrag (som Cassini rymdfarkost ),andra månar och kroppar har också lagts till i denna lista – inklusive Titan , Enceladus , Dione , Triton , Ceres och Pluto . I alla fall tros det att detta liv skulle existera i inre hav, troligen runt hydrortermiska öppningar vid gränsen mellan kärnan och manteln.
Ett problem med denna teori är att i sådana undervattensmiljöer kan livet ha svårt att få tag i några av de nyckelingredienser det skulle behöva för att trivas. Men i en nyligen genomförd studie – som stöddes av NASA Astrobiology Institute (NAI) – ett team av forskare vågade sig på att kombinationen av miljöer med hög strålning, inre hav och hydrotermisk aktivitet i det yttre solsystemet kan vara ett recept för liv.
Studien, med titeln ' Den möjliga uppkomsten av liv och differentiering av en grund biosfär på bestrålade isiga världar: Europas exempel ', dök nyligen upp i den vetenskapliga tidskriftenAstrobiologi. Studien leddes av Dr. Michael Russell med stöd av Alison Murray från Desert Research Institute och Kevin Hand – också forskare med NASA JPL.
Vestimentiferan tubmask (Riftia pachyptila) som finns nära Galapagosöarna. Kredit: NOAA Okeanos Explorer Program, Galapagos Rift Expedition 2011.
För sin studies skull övervägde Dr Russell och hans kollegor hur samspelet mellan alkaliska hydrotermiska källor och havsvatten ofta anses vara hur de viktigaste byggstenarna för liv uppstod här på jorden. Men de betonar att denna process också var beroende av energi från vår sol. Samma process kunde ha hänt på månar som Europa, men på ett annat sätt. Som de skriver i sin tidning:
'[Den] betydelsen av proton- och elektronflödet måste också uppskattas, eftersom dessa processer är roten till livets roll i fri energiöverföring och transformation. Här föreslår vi att liv kan ha uppstått i bestrålade isiga världar som Europa, delvis som ett resultat av den kemi som finns i isskalet, och att det kan finnas kvar, omedelbart under det skalet.”
I fallet med månar som Europa, skulle hydrotermiska källor vara ansvariga för att samla upp all nödvändig energi och ingredienser för att organisk kemi ska äga rum. Joniska gradienter, såsom oxihydroxider och sulfider, kan driva de viktigaste kemiska processerna – där koldioxid och metan hydreras respektive oxideras – vilket kan leda till skapandet av tidigt mikrobiellt liv och näringsämnen.
Samtidigt skulle värmen från hydrotermiska ventiler pressa dessa mikrober och näringsämnen uppåt mot den isiga skorpan. Denna skorpa bombarderas regelbundet av högenergielektroner skapade av Jupiters kraftfulla magnetfält, en process som skapar oxidanter. Som forskare har vetat under en tid från att kartlägga Europas skorpa, finns det en process av utbyte mellan månens inre hav och dess yta.
Konstnärens koncept av plymaktivitet på Europas yta. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Som Dr. Russell och hans kollegor antyder, skulle denna åtgärd med största sannolikhet involvera den plymaktivitet som har observerats på Europas yta, och kan leda till ett nätverk av ekosystem på undersidan av Europas isiga skorpa:
'Modeller för transport av material inom Europas hav indikerar att hydrotermiska plymer kan vara väl begränsade i havet (främst av Corioliskraften och termiska gradienter), vilket leder till effektiv leverans genom havet till is-vattengränsytan. Organismer som slumpmässigt transporteras från hydrotermiska system till is-vattengränssnittet tillsammans med oanvända bränslen kan potentiellt komma åt ett större överflöd av oxidanter direkt från isen. Viktigt är att oxidanter kanske bara är tillgängliga där isytan har drivits till basen av isskalet.'
Som Dr Russel antydde i en intervju med Astrobiology Magazine , kan mikrober på Europa nå tätheter som liknar det som har observerats runt hydrotermiska öppningar här på jorden, och kan stärka teorin att liv på jorden också uppstod runt sådana öppningar. 'Alla ingredienser och gratis energi som krävs för livet är alla fokuserade på ett ställe', sa han. 'Om vi skulle hitta liv på Europa, skulle det starkt stödja teorin om alkaliska ventiler för ubåtar.'
Denna studie är också betydelsefull när det gäller att montera framtida uppdrag till Europa. Om mikrobiella ekosystem finns på undersidorna av Europas isiga skorpa, skulle de kunna utforskas av robotar som kan penetrera ytan, helst genom att färdas nerför en plymtunnel. Alternativt kan en landare helt enkelt placera sig nära en aktiv plym och söka efter tecken på oxidanter och mikrober som kommer upp från insidan.
Konstnärens intryck av en hypotetisk havskryobot (en robot som kan penetrera vattenis) i Europa. Kredit: NASA
Liknande uppdrag kan också monteras till Enceladus, där närvaron av hydrotermiska ventiler redan har bekräftats tack vare den omfattande plymaktivitet som observerats runt dess södra polarområde. Även här kan en robottunnel träda in i ytsprickor och utforska det inre för att se om det finns ekosystem på undersidan av månens isiga skorpa. Eller en landare kan placera sig nära plymerna och undersöka vad som kastas ut.
Sådana uppdrag skulle vara enklare och mindre sannolikt att orsaka kontaminering än robotubåtar som är designade för att utforska Europas djuphavsmiljö. Men oavsett vilken form ett framtida uppdrag till Europa, Enceladus eller andra sådana organ har, är det uppmuntrande att veta att allt liv som kan finnas där kan vara tillgängligt. Och om dessa uppdrag kan nosa upp det, kommer vi äntligen att veta att livet i solsystemet har utvecklats på andra platser än jorden!
Vidare läsning: Astrobiology Magazine , Astrobiologi