I decennier har forskare spekulerat att liv kan existera under den iskalla ytan av Jupiters mån Europa. Tack vare nyare uppdrag (som Cassini rymdskepp), 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 hydrotermala ventiler belägna vid kärnmantelgränsen.
Ett problem med denna teori är att i sådana undervattensmiljöer kan livet ha svårt att få några av de viktigaste ingredienserna som det skulle behöva för att frodas. I en nyligen genomförd studie - som stöds av NASA Astrobiology Institute (NAI) - vågade dock ett forskargrupp att i det yttre solsystemet kan kombinationen av högstrålningsmiljöer, inre hav och hydrotermisk aktivitet vara ett livsrecept. .
Studien, med titeln “The Möjlig uppkomst av liv och differentiering av en grund biosfär på bestrålade isiga världar: exemplet på Europa”, dykte nyligen upp i den vetenskapliga tidskriften Astrobiologi. Studien leddes av Dr. Michael Russell med stöd av Alison Murray från Desert Research Institute och Kevin Hand - också en forskare med NASA JPL.
För studiens skull övervägde Dr. Russell och hans kollegor hur samspelet mellan alkaliska hydrotermiska källor och havsvatten ofta anses vara hur de viktigaste byggstenarna för livet framkom här på jorden. De betonar dock att denna process också var beroende av energi från vår sol. Samma process kunde ha hänt på månens som Europa, men på ett annat sätt. Som de säger i sitt papper:
"[T] betydelsen av proton och elektronflöde måste också uppskattas, eftersom dessa processer är grunden för livets roll i fri energiöverföring och transformation. Här föreslår vi att livet kan ha uppstått på bestrålade isiga världar som Europa, delvis till följd av den kemiska tillgängliga inom isskalet, och att det kan upprätthållas fortfarande, omedelbart under det skalet. ”
När det gäller månens liknande Europa, skulle hydrotermiska fjädrar vara ansvariga för att ta bort all nödvändig energi och ingredienser för att organisk kemi ska äga rum. Joniska gradienter, till exempel oxyhydroxider och sulfider, kan driva de viktigaste kemiska processerna - där koldioxid och metan hydreras respektive oxideras - vilket kan leda till att man skapar tidigt mikrobiellt liv och näringsämnen.
Samtidigt skulle värmen från hydrotermiska ventiler pressa dessa mikrober och näringsämnen uppåt mot den iskalla skorpan. Denna skorpa bombarderas regelbundet av högenergi-elektroner skapade av Jupiters kraftfulla magnetfält, en process som skapar oxidanter. Som forskare under en tid känt från att kartlägga Europas jordskorpa, finns det en process för utbyte mellan månens inre hav och dess yta.
Som Dr. Russell och hans kollegor indikerar skulle den här åtgärden troligtvis involvera den plommonaktivitet 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 i Europas hav indikerar att hydrotermiska plommor kan vara väl begränsade i havet (främst av Coriolis-kraften och termiska gradienter), vilket leder till effektiv leverans genom havet till isvattengränssnittet. Organismer som överförts från hydrotermiska system till isvattengränssnittet tillsammans med outnyttjade bränslen skulle kunna komma åt ett större överflöd av oxidanter direkt från isen. Det är viktigt att oxidanter endast är tillgängliga där isytan har drivits till basen av isskalet. "
Som Dr. Russel antydde i en intervju med Astrobiology Magazine, mikrober på Europa skulle kunna nå densiteter som liknar vad som har observerats kring hydrotermiska ventiler här på jorden, och kan stärka teorin om att liv på jorden också uppstod kring sådana ventiler. "Alla ingredienser och fri energi som krävs för livet är alla fokuserade på ett ställe," sade han. "Om vi skulle hitta liv på Europa, skulle det starkt stödja den ubåta alkaliska ventilationsteorin.
Denna studie är också viktig när det gäller att montera framtida uppdrag till Europa. Om det finns mikrobiella ekosystem på undersidan av Europas isiga skorpa, kan de utforskas av robotar som kan tränga igenom ytan, helst genom att resa ner en plummetunnel. Alternativt kan en lander helt enkelt placera sig nära en aktiv plomme och söka efter tecken på oxidanter och mikrober som kommer upp från inre.
Liknande uppdrag kan också monteras på Enceladus, där närvaron av hydrotermiska ventiler redan har bekräftats tack vare den omfattande plumaktiviteten som observerades runt dess södra polära region. Även här kan en robottunneler komma in i ytsprickor och utforska det inre för att se om det finns ekosystem på undersidan av månens iskalla skorpa. Eller så kan en lander placera sig nära plommorna och undersöka vad som kastas ut.
Sådana uppdrag skulle vara enklare och mindre benägna att orsaka föroreningar än robotubåtar som utformats för att utforska Europas djupa havsmiljö. Men oavsett vilken form ett framtida uppdrag till Europa, Enceladus eller andra sådana organ tar, är det uppmuntrande att veta att alla liv som kan finnas där kan vara tillgängliga. Och om dessa uppdrag kan snifta ut det, kommer vi äntligen att veta att livet i solsystemet utvecklats på andra platser än jorden!
