Undersøgelse viser, hvordan radioaktivt henfald kan understøtte udenjordisk liv

I de iskolde kroppe omkring vores solsystem, stråling udsendt fra stenede kerner kan bryde vandmolekyler op og understøtte brintædende mikrober. For at imødekomme denne kosmiske mulighed, et University of Texas i San Antonio (UTSA) og Southwest Research Institute (SwRI) team modellerede en naturlig vandsprængningsproces kaldet radiolysis. De anvendte derefter modellen på flere verdener med kendte eller formodede indre oceaner, herunder Saturns måne Enceladus, Jupiters måne Europa, Pluto og dens måne Charon, samt dværgplaneten Ceres.

"De fysiske og kemiske processer, der følger radiolyse, frigiver molekylært brint (H2), som er et molekyle af astrobiologisk interesse, "sagde Alexis Bouquet, hovedforfatter af undersøgelsen offentliggjort i maj -udgaven af Astrofysiske journalbreve . Radioaktive isotoper af elementer som uran, kalium, og thorium findes i en klasse af stenede meteoritter kendt som chondritter. De kerner af de verdener, som Bouquet og hans medforfattere studerede, menes at have kondritlignende kompositioner. Havvand, der gennemtrænger den porøse sten i kernen, kan udsættes for ioniserende stråling og undergå radiolysis, producerer molekylært hydrogen og reaktive oxygenforbindelser.

Buket, en studerende i det fælles ph.d. -program mellem UTSAs Institut for Fysik og Astronomi og SwRI's Space Science and Engineering Division, forklarede, at mikrobielle samfund opretholdt af H2 er blevet fundet i ekstreme miljøer på Jorden. Disse inkluderer en grundvandsprøve fundet næsten 2 miles dyb i en sydafrikansk guldmine og ved hydrotermiske ventilationsåbninger på havbunden. Det giver interessante muligheder for den potentielle eksistens af analoge mikrober ved vand-sten-grænseflader i havverdener som Enceladus eller Europa.

"Vi ved, at disse radioaktive elementer findes i iskolde kroppe, men dette er det første systematiske blik på tværs af solsystemet til at estimere radiolysis. Resultaterne tyder på, at der er mange potentielle mål for efterforskning derude, og det er spændende, "siger medforfatter Dr. Danielle Wyrick, en hovedforsker i SwRI's Space Science and Engineering Division.

En ofte foreslået kilde til molekylært brint på havverdener er serpentinisering. Denne kemiske reaktion mellem sten og vand sker, for eksempel, i hydrotermiske ventilationsåbninger på havbunden.

Undersøgelsens centrale fund er, at radiolysis repræsenterer en potentielt vigtig yderligere kilde til molekylært brint. Selvom hydrotermisk aktivitet kan producere betydelige mængder hydrogen, i porøse klipper, der ofte findes under havbunden, radiolysis kunne også producere store mængder.

Radiolysis kan også bidrage til den potentielle beboelighed i havverdener på en anden måde. Ud over molekylært brint, det producerer iltforbindelser, der kan reagere med visse mineraler i kernen for at skabe sulfater, en fødekilde til nogle slags mikroorganismer.

"Radiolyse i en oceanverdenens ydre kerne kan være grundlæggende for at understøtte liv. Fordi blandinger af vand og sten er overalt i det ydre solsystem, denne indsigt øger chancerne for rigelige beboelige ejendomme derude, "Sagde buket.

Medforfattere af artiklen, "Alternativ energi:Produktion af H2 ved radiolysis af vand i Rocky Cores of Icy Bodies, "er SwRI's Dr. Christopher R. Glein, Wyrick, og Dr. J. Hunter Waite, der også fungerer som UTSA -lektor.