Θα μπορούσαν να υπάρχουν εκατοντάδες περισσότεροι παγωμένοι κόσμοι με ζωή παρά σε βραχώδεις πλανήτες εκεί έξω στον γαλαξία
Στο κυνήγι της εξωγήινης ζωής, οι επιστήμονες τείνουν να ακολουθούν αυτό που είναι γνωστό ως «προσέγγιση χαμηλών φρούτων». Αυτό συνίσταται στην αναζήτηση συνθηκών παρόμοιες με αυτές που βιώνουμε εδώ στη Γη, οι οποίες περιλαμβάνουν οξυγόνο, οργανικά μόρια και άφθονο υγρό νερό. Είναι αρκετά ενδιαφέρον ότι μερικά από τα μέρη όπου αυτά τα συστατικά υπάρχουν σε αφθονία περιλαμβάνουν το εσωτερικό παγωμένων φεγγαριών όπως Ευρώπη , Γανυμήδης , Εγκέλαδος και Τιτάν .
Ενώ υπάρχει μόνο ένας επίγειος πλανήτης στο Ηλιακό μας Σύστημα που είναι ικανός να υποστηρίξει ζωή (Γη), υπάρχουν πολλά « Κόσμοι των Ωκεανών «σαν αυτά τα φεγγάρια. Πηγαίνοντας αυτό ένα βήμα παραπέρα, μια ομάδα ερευνητών από το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ Σμιθσόνιαν (CfA) διεξήχθη μια μελέτη που έδειξε πόσο πιθανά κατοικήσιμα παγωμένα φεγγάρια με εσωτερικούς ωκεανούς είναι πολύ πιο πιθανά από τους επίγειους πλανήτες στο Σύμπαν.
Η μελέτη με τίτλο « Subsurface Exolife », ερμηνεύτηκε από τους Manasvi Lingam και Abraham Loeb των Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ Smithsonain (CfA) και το Ινστιτούτο Θεωρίας και Υπολογισμού (ITC) στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Για χάρη της μελέτης τους, οι συγγραφείς θεωρούν όλα αυτά που καθορίζουν μια περιαστρική κατοικήσιμη ζώνη (γνωστός και ως. Goldilocks Zone ') και την πιθανότητα να υπάρχει ζωή μέσα σε φεγγάρια με εσωτερικούς ωκεανούς.
Αποκοπή που δείχνει το εσωτερικό του φεγγαριού του Κρόνου Εγκέλαδος. Πίστωση: ESA
Αρχικά, οι Lingam και Loeb ασχολούνται με την τάση να συγχέονται οι κατοικήσιμες ζώνες (HZ) με την κατοικησιμότητα ή να αντιμετωπίζονται οι δύο έννοιες ως εναλλάξιμες. Για παράδειγμα, οι πλανήτες που βρίσκονται μέσα σε ένα HZ δεν είναι απαραίτητα ικανοί να υποστηρίξουν ζωή – από αυτή την άποψη, ο Άρης και η Αφροδίτη είναι τέλεια παραδείγματα. Ενώ ο Άρης είναι πολύ κρύος και η ατμόσφαιρα του είναι πολύ λεπτή για να υποστηρίξει τη ζωή, η Αφροδίτη υπέστη ένα αφανές φαινόμενο θερμοκηπίου που τον έκανε να γίνει ένα ζεστό, κολασμένο μέρος.
Από την άλλη πλευρά, τα σώματα που βρίσκονται πέρα από τα HZs έχουν βρεθεί ότι είναι ικανά να έχουν υγρό νερό και τα απαραίτητα συστατικά για τη δημιουργία ζωής. Σε αυτή την περίπτωση, τα φεγγάρια της Ευρώπης, του Γανυμήδη, του Εγκέλαδου, Η Διόνη , Titan, και πολλά άλλα χρησιμεύουν ως τέλεια παραδείγματα. Χάρη στην επικράτηση του νερού και της γεωθερμικής θέρμανσης που προκαλείται από τις παλιρροϊκές δυνάμεις, όλα αυτά τα φεγγάρια έχουν εσωτερικούς ωκεανούς που θα μπορούσαν πολύ καλά να υποστηρίξουν τη ζωή.
Όπως είπε ο Lingam, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο ITC και στο CfA και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, στο Universe Today μέσω email:
«Η συμβατική έννοια της πλανητικής κατοικιμότητας είναι η κατοικήσιμη ζώνη (HZ), δηλαδή η ιδέα ότι ο «πλανήτης» πρέπει να βρίσκεται στη σωστή απόσταση από το αστέρι έτσι ώστε να μπορεί να έχει υγρό νερό στην επιφάνειά του. Ωστόσο, αυτός ο ορισμός προϋποθέτει ότι η ζωή είναι: (α) βασίζεται στην επιφάνεια, (β) σε έναν πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι και (γ) βασίζεται σε υγρό νερό (ως διαλύτης) και ενώσεις άνθρακα. Αντίθετα, η εργασία μας χαλαρώνει τις υποθέσεις (α) και (β), αν και εξακολουθούμε να διατηρούμε το (γ).»
Ως εκ τούτου, οι Lingam και Loeb διευρύνουν το ενδιαφέρον τους για την κατοικησιμότητα για να συμπεριλάβουν κόσμους που θα μπορούσαν να έχουν υπόγειες βιόσφαιρες. Τέτοια περιβάλλοντα υπερβαίνουν τα παγωμένα φεγγάρια όπως η Ευρώπη και ο Εγκέλαδος και θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν πολλούς άλλους τύπους βαθιά υπόγεια περιβάλλοντα. Επιπλέον, έχει επίσης εικαστεί ότι θα μπορούσε να υπάρχει ζωή Οι λίμνες μεθανίου του Τιτάνα (δηλαδή μεθανογόνοι οργανισμοί). Ωστόσο, ο Lingam και ο Loeb επέλεξαν να επικεντρωθούν σε παγωμένα φεγγάρια.
Μια «αληθινή έγχρωμη» εικόνα της επιφάνειας του φεγγαριού του Δία, Ευρώπη, όπως φαίνεται από το διαστημόπλοιο Galileo. Πίστωση εικόνας: Ινστιτούτο NASA/JPL-Caltech/SETI
«Αν και θεωρούμε τη ζωή στους υπόγειους ωκεανούς κάτω από περιβλήματα πάγου/βράχων, ζωή θα μπορούσε επίσης να υπάρχει σε ενυδατωμένα πετρώματα (δηλαδή με νερό) κάτω από την επιφάνεια. η τελευταία αναφέρεται μερικές φορές ως υπόγεια ζωή», είπε ο Lingam. «Δεν εμβαθύναμε στη δεύτερη πιθανότητα αφού πολλά από τα συμπεράσματα (αλλά όχι όλα) για τους υπόγειους ωκεανούς ισχύουν και για αυτούς τους κόσμους. Ομοίως, όπως σημειώθηκε παραπάνω, δεν θεωρούμε μορφές ζωής που βασίζονται σε εξωτικές χημικές ουσίες και διαλύτες, καθώς δεν είναι εύκολο να προβλεφθούν οι ιδιότητές τους».
Τελικά, ο Lingam και ο Loeb επέλεξαν να επικεντρωθούν σε κόσμους που θα περιφέρονταν γύρω από τα αστέρια και πιθανότατα θα περιέχουν υπόγεια ζωή που η ανθρωπότητα θα μπορούσε να αναγνωρίσει. Στη συνέχεια συνέχισαν να αξιολογούν την πιθανότητα να είναι κατοικήσιμα τέτοια σώματα, ποια πλεονεκτήματα και προκλήσεις θα πρέπει να αντιμετωπίσει η ζωή σε αυτά τα περιβάλλοντα και την πιθανότητα τέτοιων κόσμων να υπάρχουν πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα (σε σύγκριση με δυνητικά κατοικήσιμους επίγειους πλανήτες).
Για αρχή, οι 'Ocean Worlds' έχουν πολλά πλεονεκτήματα όσον αφορά την υποστήριξη της ζωής. Μέσα στο Jovian σύστημα (ο Δίας και τα φεγγάρια του) η ακτινοβολία είναι ένα σημαντικό πρόβλημα, το οποίο είναι αποτέλεσμα της παγίδευσης φορτισμένων σωματιδίων στους αέριους γίγαντες του ισχυρού μαγνητικού πεδίου. Ανάμεσα σε αυτό και τις ατμοσφαιρικές ατμόσφαιρες του φεγγαριού, η ζωή θα δυσκολευόταν πολύ να επιβιώσει στην επιφάνεια, αλλά η ζωή κάτω από τον πάγο θα τα πήγαινε πολύ καλύτερα.
'Ένα σημαντικό πλεονέκτημα που έχουν οι παγωμένοι κόσμοι είναι ότι οι υπόγειοι ωκεανοί είναι ως επί το πλείστον κλειστοί από την επιφάνεια', δήλωσε ο Lingam. Ως εκ τούτου, η υπεριώδης ακτινοβολία και οι κοσμικές ακτίνες (ενεργητικά σωματίδια), που είναι συνήθως επιζήμια για τη ζωή στην επιφάνεια σε υψηλές δόσεις, είναι απίθανο να επηρεάσουν την πιθανή ζωή σε αυτούς τους υπόγειους ωκεανούς.
Απόδοση καλλιτέχνη που δείχνει μια εσωτερική διατομή του φλοιού του Εγκέλαδου, η οποία δείχνει πώς η υδροθερμική δραστηριότητα μπορεί να προκαλεί τα νέφη του νερού στην επιφάνεια του φεγγαριού. Πιστώσεις: NASA-GSFC/SVS, NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute
«Στην αρνητική πλευρά», συνέχισε, «η απουσία ηλιακού φωτός ως άφθονη πηγή ενέργειας θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια βιόσφαιρα που έχει πολύ λιγότερους οργανισμούς (ανά μονάδα όγκου) από τη Γη. Επιπλέον, οι περισσότεροι οργανισμοί σε αυτές τις βιόσφαιρες είναι πιθανό να είναι μικροβιακοί και η πιθανότητα να εξελιχθεί πολύπλοκη ζωή μπορεί να είναι χαμηλή σε σύγκριση με τη Γη. Ένα άλλο ζήτημα είναι η πιθανή διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών (π.χ. φώσφορος) που είναι απαραίτητα για τη ζωή. προτείνουμε ότι αυτά τα θρεπτικά συστατικά μπορεί να είναι διαθέσιμα μόνο σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις από τη Γη σε αυτούς τους κόσμους».
Στο τέλος, οι Lingam και Loeb προσδιόρισαν ότι ένα ευρύ φάσμα κόσμων με κελύφη πάγου μέτριου πάχους μπορεί να υπάρχει σε ένα ευρύ φάσμα οικοτόπων σε όλο τον κόσμο. Με βάση το πόσο πιθανοί είναι στατιστικά τέτοιοι κόσμοι, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι «Ωκεανικοί Κόσμοι» όπως η Ευρώπη, ο Εγκέλαδος και άλλοι σαν αυτούς είναι περίπου 1000 φορές πιο συνηθισμένοι από τους βραχώδεις πλανήτες που υπάρχουν στα HZ των αστεριών.
Αυτά τα ευρήματα έχουν κάποιες δραστικές επιπτώσεις στην αναζήτηση εξωγήινης και εξωηλιακής ζωής. Έχει επίσης σημαντικές επιπτώσεις για το πώς η ζωή μπορεί να διανεμηθεί μέσω του Σύμπαντος. Όπως συνόψισε ο Lingam:
«Καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η ζωή σε αυτούς τους κόσμους θα αντιμετωπίσει αναμφίβολα αξιοσημείωτες προκλήσεις. Ωστόσο, από την άλλη, δεν υπάρχει οριστικός παράγοντας που να εμποδίζει την εξέλιξη της ζωής (ειδικά της μικροβιακής ζωής) σε αυτούς τους πλανήτες και τα φεγγάρια. Όσον αφορά την πανσπερμία, εξετάσαμε την πιθανότητα ότι ένας ελεύθερα επιπλέων πλανήτης που περιέχει υποεπιφανειακό exolife θα μπορούσε να «συλληφθεί» προσωρινά από ένα αστέρι και ότι μπορεί να φέρει ζωή σε άλλους πλανήτες (που περιστρέφονται γύρω από αυτό το αστέρι). Καθώς εμπλέκονται πολλές μεταβλητές, δεν μπορούν να ποσοτικοποιηθούν όλες με ακρίβεια».
Ένα νέο όργανο που ονομάζεται Αναζήτηση Εξωγήινων Γονιδιωμάτων (STEG)
αναπτύσσεται για να βρει στοιχεία ζωής σε άλλους κόσμους. Πίστωση: NASA/Jenny Mottor
Ο καθηγητής Leob - ο Frank B. Baird Jr. καθηγητής Επιστήμης στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, ο διευθυντής του ITC και ο συν-συγγραφέας της μελέτης - πρόσθεσε ότι η εύρεση παραδειγμάτων αυτής της ζωής παρουσιάζει το δικό της μερίδιο προκλήσεων. Όπως είπε στο Universe Today μέσω email:
«Είναι πολύ δύσκολο να ανιχνεύσουμε τη ζωή στην επιφάνεια από απόσταση (από μεγάλη απόσταση) χρησιμοποιώντας τηλεσκόπια. Θα μπορούσε κανείς να ψάξει για υπερβολική θερμότητα, αλλά αυτό μπορεί να προκύψει από φυσικές πηγές, όπως τα ηφαίστεια. Ο πιο αξιόπιστος τρόπος για να βρει κανείς ζωή κάτω από την επιφάνεια είναι να προσγειωθεί σε έναν τέτοιο πλανήτη ή σελήνη και να τρυπήσει μέσα από την επιφάνεια πάγου. Αυτή είναι η προσέγγιση που εξετάζεται για μια μελλοντική αποστολή της NASA στην Ευρώπη στο ηλιακό σύστημα».
Εξερευνώντας περαιτέρω τις συνέπειες για την πανσπερμία, οι Lingam και Loeb εξέτασαν επίσης τι θα μπορούσε να συμβεί εάν ένας πλανήτης όπως η Γη εκτινασσόταν ποτέ από το Ηλιακό Σύστημα. Όπως σημειώνουν στη μελέτη τους, προηγούμενες έρευνες έχουν δείξει πώς πλανήτες με παχιά ατμόσφαιρες ή ωκεανούς κάτω από την επιφάνεια θα μπορούσαν να υποστηρίξουν τη ζωή ενώ επιπλέουν στο διαστρικό διάστημα. Όπως εξήγησε ο Loeb, σκέφτηκαν επίσης τι θα συνέβαινε αν αυτό συνέβαινε ποτέ με τη Γη κάποια μέρα:
«Μια ενδιαφέρουσα ερώτηση είναι τι θα συνέβαινε στη Γη αν εκτινασσόταν από το ηλιακό σύστημα στο ψυχρό διάστημα χωρίς να θερμανθεί από τον Ήλιο. Βρήκαμε ότι οι ωκεανοί θα παγώσουν σε βάθος 4,4 χιλιομέτρων, αλλά θύλακες υγρού νερού θα επιβίωναν στις βαθύτερες περιοχές του ωκεανού της Γης, όπως η Τάφρος των Μαριανών, και η ζωή θα μπορούσε να επιβιώσει σε αυτές τις υπόγειες λίμνες. Αυτό σημαίνει ότι η υπόγεια ζωή θα μπορούσε να μεταφερθεί μεταξύ των πλανητικών συστημάτων».
Η Εξίσωση Drake, ένας μαθηματικός τύπος για την πιθανότητα εύρεσης ζωής ή προηγμένων πολιτισμών στο σύμπαν. Πίστωση: Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ
Αυτή η μελέτη χρησιμεύει επίσης ως υπενθύμιση ότι καθώς η ανθρωπότητα εξερευνά περισσότερο το Ηλιακό Σύστημα (κυρίως για λόγους εύρεσης εξωγήινης ζωής), αυτό που βρίσκουμε έχει επίσης επιπτώσεις στο κυνήγι της ζωής στο υπόλοιπο Σύμπαν. Αυτό είναι ένα από τα πλεονεκτήματα της προσέγγισης των «φρούτων σε χαμηλά επίπεδα». Αυτό που δεν γνωρίζουμε είναι ενημερωμένο, αλλά αυτό που κάνουμε, και αυτό που βρίσκουμε βοηθάει να ενημερώσουμε τις προσδοκίες μας για το τι άλλο μπορεί να βρούμε.
Και φυσικά, είναι ένα πολύ τεράστιο Σύμπαν εκεί έξω. Αυτό που μπορεί να βρούμε είναι πιθανό να υπερβαίνει κατά πολύ αυτό που μπορούμε να αναγνωρίσουμε αυτή τη στιγμή!
Περαιτέρω ανάγνωση: arXiv