במשך עשרות שנים האמינו מדענים שיכולים להיות חיים מתחת לפני השטח הקפואים של ירח אירופה של צדק. מאז אותו זמן עלו מספר רב של ראיות המרמזות שהיא אינה לבד. אכן, בתוך מערכת השמש ישנם "עולמות אוקיינוסים" רבים שעלולים לארח חיים, ביניהם סרס, גנימד, אנצ'אלדוס, טיטאן, דיונה, טריטון ואולי אפילו פלוטו.
אבל מה אם האלמנטים לחיים כפי שאנו מכירים אותם אינם מספיק בשפע בעולמות אלה? במחקר חדש, שני חוקרים מהמרכז לאסטרופיסיקה של הרווארד סמיתסוניאן (CfA) ביקשו לקבוע אם יכול להיות שיש מחסור באלמנטים ביו-חיוניים בעולמות האוקיאנוס. למסקנותיהם עשויות להיות השלכות רחבות היקף על קיום החיים במערכת השמש ומעבר לה, שלא לדבר על יכולתנו ללמוד אותם.
המחקר, שכותרתו "האם החיים מחוץ לכדור הארץ מדוכאים בעולמות אוקיינוסים מתחת לפני האדמה בגלל מיעוט האלמנטים הבי-חיוניים?" הופיע לאחרונה ברשת. את המחקר הוביל מנאסבי לינגם, עמית פוסט-דוקטורט במכון לתאוריה ומחשוב (ITC) באוניברסיטת הרווארד ובמרכז הבינלאומי CfA, בתמיכת אברהם לוב - מנהל ה- ITC והפרנק ב. בירד, ג'וניור פרופסור. למדעים בהרווארד.
במחקרים קודמים, שאלות על יכולת ההרגשה של ירחים וכוכבי לכת אחרים נטו להתמקד בקיומם של מים. זה היה נכון כשמדובר בחקר כוכבי לכת וירחים במערכת השמש, ובעיקר נכון כשמדובר בחקר כוכבי לכת חוץ-סולאריים. כשמצאו exoplanets חדשים, אסטרונומים הקדישו תשומת לב לשאלה אם הכוכב המדובר עובר במרחבי המגורים של כוכבו.
זה המפתח לקביעת האם הכוכב יכול לתמוך במים נוזליים על פני השטח שלו. בנוסף, אסטרונומים ניסו להשיג ספקטרום מסביבת Exoplanets סלעית כדי לקבוע אם אובדן מים מתרחש מהאטמוספירה שלו, כפי שמעידים נוכחות גז מימן. בינתיים, מחקרים אחרים ניסו לקבוע את נוכחותם של מקורות אנרגיה, מכיוון שזה גם חיוני לחיים כפי שאנו מכירים אותם.
לעומת זאת, ד"ר לינגאם ופרופ 'לוב שקלו כיצד קיומם של חיים בכוכבי לכת אוקיינוס יכול להיות תלוי בזמינותם של חומרים מזינים מגבילים (LN). במשך זמן רב התנהל ויכוח ניכר לגבי אילו חומרים מזינים יהיו חיוניים לחיים חוץ-ארציים, מכיוון שאלמנטים אלה עשויים להשתנות ממקום למקום ועל פני טווחי זמן. כפי שסיפר לינגאם למגזין החלל באמצעות המייל:
"הרשימה המקובלת ברוב המקרים של יסודות הנחוצים לחיים כפי שאנו מכירים היא כוללת מימן, חמצן, פחמן, חנקן וגופרית. בנוסף, מתכות עקבות מסוימות (למשל ברזל ומוליבדן) עשויות להיות חשובות גם לכל החיים כפי שאנו מכירים אותה, אך רשימת המתכות העקבות הביו-חיוניות נתונה לדרגה גבוהה יותר של אי וודאות ושונות. "
למטרותיהם, ד"ר לוב יצר מודל המשתמש באוקיינוסים של כדור הארץ בכדי לקבוע כיצד המקורות והכיורים - כלומר הגורמים המוסיפים או מתמצקים יסודות LN לאוקיינוסים, בהתאמה - יכולים להיות דומים לאלה שעולמי האוקיאנוס. על פני כדור הארץ, המקורות של חומרים מזינים אלה כוללים מקורות פלוביאליים (מהנהרות), מקורות אטמוספריים וקרחוניים, כאשר האנרגיה מסופקת מאור השמש.
מבין חומרים מזינים אלה, הם קבעו כי החשוב ביותר יהיה זרחן, ובחנו עד כמה שפע יסודות זה ואחרים יכולים להיות בעולמות האוקיאנוס, שבהם התנאים שונים בהרבה. כפי שהסביר ד"ר לינגאם, סביר להניח שבעולמות אלה קיומם הפוטנציאלי של החיים יביא גם לאיזון בין הזרימה נטו (מקורות) ויציאה נטו (כיורים).
"אם הכיורים דומיננטיים בהרבה מהמקורות, זה יכול להצביע על כך שהיסודות יאזלו יחסית מהר. בכדי להעריך את גודל המקורות והכיורים, שאבנו את הידע שלנו על כדור הארץ ושילבנו אותו עם פרמטרים בסיסיים אחרים של עולמות האוקיאנוס האלה כמו pH של האוקיאנוס, גודל העולם וכו 'הידוע מהתצפיות. / מודלים תיאורטיים. "
בעוד שמקורות אטמוספריים לא יהיו זמינים לאוקיאנוסים הפנימיים, ד"ר לוב שקל את התרומה ששימשו פתחי אוורור הידרותרמיים. ישנן עדויות רבות לכך שקיימות על אירופה, אנצ'אלדוס ועולמות אוקיינוסים אחרים. הם חשבו גם כמקורות אביוטיים, המורכבים ממינרלים שהודקו מסלעים בגשם על פני כדור הארץ, אך היו מורכבים מבליעת סלעים על ידי אוקיינוסים פנים ירחים אלה.
בסופו של דבר, מה שהם מצאו היה שבניגוד למים ואנרגיה, חומרי הזנה המגבילים עשויים להיות באספקה מוגבלת כשמדובר בעולמות אוקיינוסים במערכת השמש שלנו:
"מצאנו כי לפי ההנחות במודל שלנו, זרחן, שהוא אחד היסודות הבי-חיוניים, מתרוקן על-פי טווחי זמן מהירים (לפי אמות מידה גיאולוגיות) על עולמות אוקיינוסים שהאוקיינוסים שלהם נייטרליים או אלקלייןיים ובעלי פעילות הידרותרמית. (כלומר מערכות אוורור הידרותרמיות בקרקעית האוקיינוס). מכאן שהעבודה שלנו מציעה שהחיים עשויים להתקיים בריכוזים נמוכים ברחבי העולם בעולמות האוקיאנוס האלה (או להיות נוכחים רק במדבקות מקומיות), ולכן יתכן ולא ניתן לזהותם בקלות. "
יש לכך באופן טבעי השלכות על משימות המיועדות לאירופה וירחים אחרים במערכת השמש החיצונית. אלה כוללים את נאס"אקליפר אירופה המשימה, אשר אמורה להשיק בין 2022 ל 2025. באמצעות סדרת זבובים של אירופה, בדיקה זו תנסה למדוד סמנים ביולוגיים בפעילות הפלומה המגיעה מעל פני הירח.
משימות דומות הוצעו עבור אנצ'אלדוס, ונאס"א שוקלת גם היא משימה "שפירית" לחקור את האווירה של טיטאן, את פני השטח והמתאן. עם זאת, אם המחקר של ד"ר לוב נכון, הסיכוי שהמשימות הללו ימצאו סימני חיים על עולם אוקיינוס במערכת השמש הם קלושים למדי. עם זאת, כפי שציין לינגאם, הם עדיין מאמינים שצריך להתקין משימות כאלה.
"למרות שהמודל שלנו מנבא שלמשימות חלל עתידיות לעולמות אלה עשויים להיות סיכויי הצלחה נמוכים מבחינת גילוי החיים מחוץ לכדור הארץ, אנו מאמינים שמשימות כאלה עדיין ראויות להתמיד בהן," אמר. "זאת מכיוון שהם יציעו הזדמנות מצוינת: (i) לבדוק ו / או לזייף את תחזיות המפתח של המודל שלנו, ו- (ii) לאסוף נתונים נוספים ולשפר את ההבנה שלנו בעולמות האוקיאנוסים ובמחזורים הביוגוכימיים שלהם."
בנוסף, כפי שציין פרופ 'לואב באמצעות אימייל, מחקר זה התמקד ב"חיים כפי שאנו מכירים אותם ". אם שליחות לעולמות אלה אכן מצאה מקורות לחיים חוץ-ארציים, היא הייתה מצביעה על כך שהחיים יכולים לנבוע מתנאים ואלמנטים שאנחנו לא מכירים. כיוון שכך, חקר אירופה ועולמות אוקיינוסים אחרים אינו רק רצוי, אלא גם הכרחי.
"העיתון שלנו מראה כי אלמנטים החיוניים ל'כימיה-של החיים-כפי שאנו מכירים אותה ', כמו זרחן, מתרוקנים באוקיינוסים שמתחת לפני השטח," אמר. "כתוצאה מכך החיים היו מאתגרים באוקיינוסים החשודים כקיימים מתחת לקרח השטח של אירופה או אנצ'אלדוס. אם משימות עתידיות יאשרו את הרמה המדולקת של זרחן אך בכל זאת מוצאים חיים באוקיינוסים האלה, היינו יודעים על מסלול כימי חדש לחיים שאינו זה על פני כדור הארץ. "
בסופו של דבר, המדענים נאלצים לנקוט בגישת "הפירות הנמוכים-תלויים" בכל מה שקשור לחיפוש אחר חיים ביקום. עד לאותו זמן שנמצא חיים מעבר לכדור הארץ, כל הניחושים המשכילים שלנו יתבססו על החיים כפי שהם קיימים כאן. אני לא יכול לדמיין סיבה טובה יותר לצאת לשם ולחקור את היקום מזה!
