7 Minutės
Europa, vienas iš įdomiausių Jupiterio palydovų, ilgai kėlė vilčių, kad po jo sutrūkinėjusia ledine pluta slepiasi platus povandeninis vandenynas, galintis būti tinkama aplinka gyvybei. Tačiau nauji tyrimai rodo, kad gelminis dugnas po Europa ledo kailyje gali būti pastebimai pasyvus — ir tokia ramybė galėtų reikšmingai apriboti šio mėnulio gebėjimą palaikyti gyvybę, kokią mes žinome.
Regioninis pjūvis, vaizduojantis Europą: ledo plutą, povandeninį vandenyną ir galimas angas ar ventiliacijas, per kurias medžiaga gali patekti į paviršių.
Tylesnis gelminis dugnas nei daug kas tikėjosi
Paul Byrne vadovaujama mokslininkų grupė — Byrne yra Žemės, aplinkos ir planetų mokslų asociuotas profesorius — paskelbė straipsnį žurnale Nature Communications, kuriame teigiama, kad Europa giliojo vandenyno dugnas gali būti geologiškai „miręs" arba labai nedaug aktyvumo rodantis. Naudodami išsamius skaitmeninius modelius, apribotus Europa dydžiu, numanoma uoliena ir Jupiterio sukeliamomis gravitacinėmis jėgomis, autoriai daro išvadą, kad mėnuliui tikėtina trūksta tęstinės tektoninės dinamikos, hidroterminių ventilių ir kitų gelminio dugno procesų, kuriuos dažnai siejame su energijos šaltiniais gyvybei.
Žemėje hidroterminiai ventiliai ir aktyvi tektonika sukuria cheminių gradienčių bei šilumos srautų sistemas, kurios leidžia egzistuoti turtingoms biologinėms bendruomenėms nepriklausomai nuo saulės šviesos. Naujame tyrime pateikiamas argumentas, kad Europa šiandien gali nebevykdyti panašių procesų arba jų intensyvumas yra labai mažas. "Jeigu galėtume ištirti tą vandenyną nuotoliniu povandeniniu laivu, mes prognozuojame, kad nepamatytume naujų lūžių, aktyvių ugnikalnių ar karšto vandens pliūpsnių ant gelminio dugno", — sako Byrne. "Geologiškai ten nėra daug vykstančių procesų. Viskuo būtų tylu."
Kaip mokslininkai priėjo prie tokios išvados
Tyrėjų grupė sujungė kelis įrodymų rinkinius, kad įvertintų Europės vidinį aktyvumą. Pirma, Europa ledo pluta, pagal dabartinius vertinimus, siekia maždaug 15–25 kilometrų storį, kuri dengia pogrindinį vandenyną, kurio gylis gali būti iki maždaug 100 kilometrų. Po šiuo vandenynu driekiasi uolėtas branduolys, kuris, tikėtina, per milijardus metų sušalo ir prarado didžiąją dalį pradinės šilumos.
Antra, mokslininkai atsižvelgė į potvyninį (tidinį) šildymą — mechanizmą, kai Jupiterio gravitacija lenkia ir lanksto mėnulį, taip generuodama vidinę šilumą. Potvyninis šildymas yra itin stiprus Io, arti Jupiterio esančio didžiojo palydovo, kuriame vyksta intensyvus vulkanizmas. Europa, nors ir turi potvyninį efektą, skrieja toliau ir jos orbitos ekscentricitetas bei rezonansiniai santykiai su kitais palydovais lemia mažesnę energijos įsisavinimo spartą. Rezultatas: pakankamai šilumos, kad palaikytų skystą vandenyną, tačiau per mažai, kad užtikrintų gausų gelminio vulkanizmo ar ilgalaikės hidroterminės veiklos egzistavimą.
Byrne ir kolegos taip pat palygino Europą su kitomis planetinėmis kūnais — Žeme ir Mėnuliu — ir pritaikė gerai žinomus terminės evoliucijos modelius, kad įvertintų, kaip greitai galėjo pradingti priminė šiluma. Skaičiavimai rodo, jog reikšminga dalis Europės vidinės energijos galėjo nutekėti prieš milijardus metų, palikdama palyginti šaltą ir inertinę šerdį šiandien. Tai, žinoma, nereiškia visiško vienareikšmiškumo — modeliai turi prielaidas ir ribas — bet jie suteikia išsamų pamato argumentą, kodėl gelminė Europa gali būti ramus pasaulis.
Pasekmės gyvybės paieškai
Iš astrobiologinio taško žiūrint, energijos prieinamumas yra kritiškas faktorius. Gyvybė, kokią mes suprantame, reikalauja ne tik skysto vandens ir cheminės statybinės medžiagos, bet taip pat laisvos energijos šaltinio, kuris maitintų metabolinius procesus. Ant ledyninių pasaulių, tokių kaip Europa, gelminiai hidroterminiai šaltiniai yra pagrindiniai kandidatų šaltiniai tokioms energijos srovėms. Jei Europa šiandien neturi modernių hidroterminių ventilių ar aktyvios tektonikos, gyvybės buvimo langas gali būti siauresnis nei manyta anksčiau.
Tai nereiškia, kad gyvybė iš karto atmestina. Cheminiai disbalansai gali išlikti iš senesnės geologinės veiklos, organinė medžiaga galėjo būti užkonservuota, o mikrobinės bendruomenės gali išlikti mažo energetinio lygio nišose ar gyventi labai lėtai vykstančiu metabolizmu. Kai kurios hipotezės numato, kad gyvybė galėjo būti gausesnė praeityje, kai vidinė šiluma buvo intensyvesnė. Vis dėlto Byrne pabrėžia, kad pagal dabartines sąlygas energijos biudžetas prie Europės dugno atrodo ribotas. "Energijos tiesiog, atrodo, nėra pakankamai, kad paremti gyvenimą, bent jau šiandien", — pažymi jis.
Misijos ir matavimai, galintys patikrinti hipotezę
Galutiniai atsakymai turės laukti daugiau duomenų. NASA misija Europa Clipper, planuojama pradėti per skrydžius aplink mėnulį nuo 2031 metų pavasario, atliks detalų Europės paviršiaus žemėlapį ir surinks ledo plutos bei povandeninio vandenyno duomenis, kurie leis patikrinti vidaus struktūros ir potvyninio šildymo modelius. Aukštos raiškos vaizdai gali atskleisti neseniai vykusių paviršiaus sutrikimų ar išmetimų (plume) požymius, kurie leistų manyti apie subledo mainus tarp vandenyno ir paviršiaus. Magnetometro ir gravitacijos lauko matavimai padės tiksliau apriboti ledo sluoksnio storį, vandenyno gylį bei jo laidumą (elektrinę laidumą), o tai yra itin svarbu vertinant vandenyno cheminę būklę ir galimą sūrumą.
Net ir turint pažangias nuotolinio stebėjimo priemones, yra ribų, ką galima išsiaiškinti iš orbitinių prietaisų. Tiesioginis mėginių ėmimas iš išmeteinių stulpų arba pačios gelmės — technologinė ir logistinė riba, kuriai reikia naujų instrumentų ir ilgesnio parengimo — būtų lemiamas žingsnis, leidžiantis neabejotinai nustatyti, ar prie dugno vyksta hidroterminis ventiliavimas ar aktyvi geologija. Kol kas modeliais pagrįsti tyrimai, tokie kaip Byrne atliktas, suteikia svarbią schemą misijų planavimui ir padeda sureguliuoti lūkesčius dėl Europa gyvenamumo vertinimų.
Platesnis mokslinis kontekstas
Europa priklauso kelių ledinių palydovų grupei, kuri domina astrobiologus — šalia jos yra Saturno Enceladas ir Titanas. Enceladas, pavyzdžiui, demonstruoja aktyvius geizerius ir požymius, rodančius hidroterminę cheminių reakcijų veiklą, todėl jis laikomas tvirtu kandidatu turėti aplinką, galinčią palaikyti gyvybę. Titanas, savo ruožtu, turi tankią atmosferą ir organinę cheminię aplinką paviršiuje bei galimai po paviršiumi esantį skystą vandenyną ar amoniako mišinius. Šie palydovai pabrėžia, jog ne visi vandeningi pasauliai yra vienodi: sudėtis, dydis, orbitinė dinamika ir terminė istorija sudaro platų galimų vidaus būsenų spektrą.
Supratimas apie tokią įvairovę padeda mokslininkams prioritetizuoti stebėjimo tikslus ir kurti instrumentus, gebančius aptikti cheminius disbalansus, organinius junginius bei potencialius biosignatus. Srities raktiniai žodžiai lietuviškai — potvyninis šildymas, hidroterminiai ventiliai, Europa Clipper, astrobiologija, lediniai mėnuliai, povandeninis vandenynas, gelminis dugnas ir gyvenamumas (habitabilumas).
Ekspertų įžvalgos
Dr. Lina Ortega, astrobiologė ir misijų planuotoja, nebuvo susijusi su minėtu tyrimu, tačiau pateikia subalansuotą vertinimą: "Šis straipsnis yra svarbus pusiausvyros priminimas, kai optimizmas neatitinka fizikos principų. Jis primena, kad vien tik vandenyno buvimas negarantuoja gyvenamumo. Tačiau tylūs gelminiai dugnai taip pat turi mokslinę vertę — jie leidžia suprasti planetinę evoliuciją. Europa Clipper duomenys bus lemiami, norint patikslinti šiuos modelius ir nustatyti, kiek Europa yra potencialiai tinkama gyvybei."
Išvados
Byrne ir jo bendradarbiai perorientavo diskusiją apie Europą nuo grynai pasaulinio vandenyno egzistavimo klausimo prie konkretesnio — ar tas vandenynas turi pakankamą energijos srautą, reikalingą gyvybės išlaikymui šiandien. Jų analizė neatveria galutinio „išjungimo" mygtuko Europai — priešingai, ji aiškiai nubrėžia, ką būsimos misijos turės matuoti, kad užbaigtų šį klausimą. Ar Europa galiausiai pasirodys esanti rami, be gyvybinių procesų povandeninė aplinka, ar, priešingai, slepianti paslėptą ekosistemą, — jo giluminis tyrinėjimas pagilins mūsų supratimą apie tai, kur ir kaip gyvybė gali atsirasti lediniuose pasauliuose.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą