Życie pozaziemskie może znajdować się na księżycu Europa, który stał się głównym kandydatem do życia w naszym Układzie Słonecznym, a jej głęboki, słony ocean od dziesięcioleci przyciąga uwagę naukowców. Jednak jest ona zamknięta lodową skorupą, której grubość może wynosić od mil do dziesiątków mil, co sprawia, że pobieranie próbek jest trudną perspektywą. Obecnie coraz więcej dowodów wskazuje na to, że lodowa skorupa może być mniej barierą, a bardziej dynamicznym systemem – i miejscem, które samo w sobie może nadawać się do zamieszkania. Czy odkryjemy życie pozaziemskie właśnie tam? Oto jest pytanie…

Spis treści

  1. Życie pozaziemskie – podwójny grzbiet
  2. Życie pozaziemskie – ziemski analog
  3. Księżyc Europa – wyraźny i powszechny
  4. Księżyc Europa – rosnąca złożoność

Życie pozaziemskie – podwójny grzbiet

Obserwacje za pomocą radaru penetrującego lód, które uchwyciły powstawanie „podwójnego grzbietu” na Grenlandii, sugerują, że lodowa skorupa Europy może mieć wiele kieszeni wodnych pod podobnymi cechami, które są powszechne na powierzchni. Odkrycia te, które ukazały się w Nature Communications 19 kwietnia, mogą być istotne dla wykrycia potencjalnie nadających się do zamieszkania środowisk w zewnętrznej części księżyca Jowisza.

Ponieważ jest on bliżej powierzchni, gdzie docierają interesujące związki chemiczne z kosmosu, innych księżyców i wulkanów Io, istnieje możliwość, że życie ma szansę, jeśli w skorupie znajdują się kieszenie z wodą” – powiedział starszy autor badania Dustin Schroeder, profesor nadzwyczajny geofizyki w Szkole Ziemi, Energii i Nauk o Środowisku Uniwersytetu Stanforda (Stanford Earth). „Jeśli mechanizm, który widzimy na Grenlandii, jest taki sam jak na Europie, sugeruje to, że woda jest wszędzie”.

Życie pozaziemskie – ziemski analog

Na Ziemi naukowcy analizują regiony polarne za pomocą lotniczych instrumentów geofizycznych, aby zrozumieć, w jaki sposób wzrost i cofanie się pokryw lodowych może wpływać na wzrost poziomu morza. Znaczna część tego obszaru badań znajduje się na lądzie, gdzie przepływ pokrywy lodowej podlega złożonej hydrologii – takiej jak dynamiczne jeziora subglacjalne, powierzchniowe stawy topniejące i sezonowe kanały odwadniające – która przyczynia się do niepewności w prognozach poziomu morza.

Ponieważ podłoże lądowe tak bardzo różni się od podpowierzchniowego oceanu ciekłej wody na Europie, współautorzy badania byli zaskoczeni, gdy podczas prezentacji grupy laboratoryjnej na temat Europy zauważyli, że formacje, które ciągną się przez lodowy księżyc, wyglądają niezwykle podobnie do niewielkiej cechy na powierzchni lądolodu Grenlandii – lądolodu, który grupa szczegółowo przebadała.

Pracowaliśmy nad czymś zupełnie innym, związanym ze zmianami klimatycznymi i ich wpływem na powierzchnię Grenlandii, kiedy zobaczyliśmy te maleńkie podwójne grzbiety – i byliśmy w stanie zobaczyć, jak grzbiety przechodzą od stanu 'nie uformowany’ do 'uformowany’” powiedział Schroeder.

Po dokładniejszym zbadaniu okazało się, że grzbiet w kształcie litery „M” na Grenlandii, znany jako podwójny grzbiet, może być miniaturową wersją najbardziej widocznej cechy na Europie.

Księżyc Europa – wyraźny i powszechny

Podwójne grzbiety na Europie pojawiają się jako dramatyczne wyrwy w lodowej powierzchni księżyca, z grzbietami sięgającymi prawie 1000 stóp, rozdzielone dolinami o szerokości około pół mili. Naukowcy wiedzą o tych cechach od czasu sfotografowania powierzchni księżyca przez sondę Galileo w latach 90-tych, ale nie byli w stanie ostatecznie wyjaśnić, jak powstały.

Dzięki analizom danych o wysokości powierzchni i radaru penetrującego lód, zebranych w latach 2015-2017 w ramach operacji NASA „IceBridge”, naukowcy ujawnili, w jaki sposób podwójny grzbiet na północno-zachodniej Grenlandii powstał, gdy lód pękł wokół kieszeni ciekłej wody pod ciśnieniem, która ponownie zamarzała wewnątrz pokrywy lodowej, powodując wzniesienie się dwóch szczytów w wyraźny kształt.

Na Grenlandii ten podwójny grzbiet uformował się w miejscu, gdzie woda z jezior i strumieni powierzchniowych często spływa pod powierzchnię i zamarza” – powiedział główny autor badania Riley Culberg, doktorant inżynierii elektrycznej na Stanford. „Jednym ze sposobów, w jaki podobne płytkie kieszenie wodne mogłyby powstać na Europie, może być woda z podpowierzchniowego oceanu wtłaczana do lodowej skorupy przez pęknięcia – a to sugerowałoby, że wewnątrz lodowej skorupy może zachodzić odpowiednia wymiana„.

Księżyc Europa – rosnąca złożoność

Zamiast zachowywać się jak blok bezwładnego lodu, skorupa Europy wydaje się podlegać różnorodnym procesom geologicznym i hydrologicznym – pomysł ten znajduje potwierdzenie w tym badaniu i innych, w tym dowodach na istnienie pióropuszy wody, które wypływają na powierzchnię. Dynamiczna skorupa lodowa sprzyja zasiedleniu, ponieważ ułatwia wymianę pomiędzy podpowierzchniowym oceanem a zgromadzonymi na powierzchni składnikami odżywczymi z sąsiednich ciał niebieskich.

Ludzie badają te podwójne grzbiety już od ponad 20 lat, ale po raz pierwszy udało nam się zaobserwować coś podobnego na Ziemi i zobaczyć, jak natura działa swoją magię” – powiedział współautor badania Gregor Steinbrügge, naukowiec planetarny z Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA, który rozpoczął pracę nad projektem jako naukowiec podoktorski w Stanford. „Robimy o wiele większy krok w kierunku zrozumienia, jakie procesy tak naprawdę dominują w fizyce i dynamice lodowej powłoki Europy„.

Współautorzy stwierdzili, że ich wyjaśnienie, w jaki sposób tworzą się podwójne grzbiety, jest tak złożone, że nie mogliby go wymyślić bez analogii na Ziemi.

Mechanizm, który przedstawiliśmy w tej pracy, byłby niemal zbyt śmiały i skomplikowany, by go zaproponować, gdybyśmy nie widzieli, jak zachodzi na Grenlandii” – powiedział Schroeder.

Wyniki badań wyposażają naukowców w sygnaturę radarową do szybkiego wykrywania procesu tworzenia się podwójnego grzbietu za pomocą radaru penetrującego lód, który jest jednym z instrumentów planowanych obecnie do badania Europy z kosmosu.

Jesteśmy kolejną z wielu hipotez – mamy tylko tę przewagę, że nasza hipoteza jest poparta obserwacjami dotyczącymi powstawania podobnej struktury na Ziemi” – powiedział Culberg. „To otwiera nowe możliwości dla bardzo ekscytującego odkrycia„.

Schroeder jest również pracownikiem naukowym Instytutu Sztucznej Inteligencji Skoncentrowanej na Człowieku (HAI), profesorem nadzwyczajnym, dzięki uprzejmości, inżynierii elektrycznej oraz pracownikiem ośrodka, dzięki uprzejmości, w Stanford Woods Institute for the Environment.

Badania były wspierane przez National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship oraz, częściowo, przez NASA Grant NNX16AJ95G i NSF Grant 1745137.

Materiał Uniwersytet Stanforda / Danielle Torrent Tucker