Livet kunne være mere sandsynligt på iskolde planeter end klippefyldte

I jagten på udenjordisk liv, videnskabsmænd har en tendens til at tage det, der er kendt som "lavthængende frugttilgang". Dette består i at lede efter forhold, der ligner det, vi oplever her på Jorden, som omfatter ilt, organiske molekyler, og rigeligt flydende vand. Interessant nok, nogle af de steder, hvor disse ingredienser er til stede i overflod, omfatter det indre af iskolde måner som Europa, Ganymedes, Enceladus og Titan.

Mens der kun er én jordisk planet i vores solsystem, der er i stand til at understøtte liv (Jorden), der er flere "Ocean Worlds" som disse måner. Tager dette et skridt videre, et team af forskere fra Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) udførte en undersøgelse, der viste, hvordan potentielt beboelige iskolde måner med indre oceaner er langt mere sandsynlige end jordbaserede planeter i universet.

Studiet, med titlen "Subsurface Exolife, " blev udført af Manasvi Lingam og Abraham Loeb fra Harvard Smithsonain Center for Astrophysics (CfA) og Institute for Theory and Computation (ITC) på Harvard University. Af hensyn til deres undersøgelse, forfatterne overvejer alt det, der definerer en circumstellar beboelig zone (aka. "Goldilocks Zone") og sandsynligheden for, at der er liv inde i måner med indre oceaner.

At begynde, Lingam og Loeb adresserer tendensen til at forveksle beboelige zoner (HZ'er) med beboelighed, eller at behandle de to begreber som udskiftelige. For eksempel, planeter, der er placeret inden for en HZ, er ikke nødvendigvis i stand til at understøtte liv – i denne henseende, Mars og Venus er perfekte eksempler. Mens Mars er for kold, og atmosfæren er for tynd til at understøtte liv, Venus led en løbsk drivhuseffekt, der fik den til at blive varm, helvedes sted.

På den anden side, kroppe, der er placeret uden for HZs, har vist sig at være i stand til at have flydende vand og de nødvendige ingredienser til at give liv. I dette tilfælde, Europas måner, Ganymedes, Enceladus, Dione, Titan, og flere andre tjener som perfekte eksempler. Takket være udbredelsen af ​​vand og geotermisk opvarmning forårsaget af tidevandskræfter, disse måner har alle indre oceaner, der meget vel kunne understøtte liv.

Som Lingam, en post-doc forsker ved ITC og CfA og hovedforfatter på undersøgelsen, fortalte universet i dag via e-mail:

"Den konventionelle forestilling om planetarisk beboelighed er den beboelige zone (HZ), nemlig konceptet om, at "planeten" skal være placeret i den rigtige afstand fra stjernen, således at den kan være i stand til at have flydende vand på sin overflade. Imidlertid, denne definition antager, at livet er:(a) overfladebaseret, (b) på en planet, der kredser om en stjerne, og (c) baseret på flydende vand (som opløsningsmidlet) og kulstofforbindelser. I modsætning, vores arbejde slækker på antagelser (a) og (b), selvom vi stadig beholder (c)."

Som sådan, Lingam og Loeb udvider deres overvejelser om beboelighed til at omfatte verdener, der kunne have underjordiske biosfærer. Sådanne miljøer går ud over iskolde måner som Europa og Enceladus og kan omfatte mange andre typer dybe underjordiske miljøer. Oven i købet, det er også blevet spekuleret i, at der kunne eksistere liv i Titans metansøer (dvs. methanogene organismer). Imidlertid, Lingam og Loeb valgte i stedet at fokusere på iskolde måner.

"Selvom vi betragter livet i underjordiske oceaner under is-/klippehylstre, liv kunne også eksistere i hydrerede bjergarter (dvs. med vand) under overfladen; sidstnævnte omtales undertiden som underjordisk liv, " sagde Lingam. "Vi dykkede ikke ned i den anden mulighed, da mange af konklusionerne (men ikke alle af dem) for underjordiske oceaner også gælder for disse verdener. Tilsvarende som nævnt ovenfor, vi betragter ikke livsformer baseret på eksotisk kemi og opløsningsmidler, da det ikke er let at forudsige deres egenskaber."

Ultimativt, Lingam og Loeb valgte at fokusere på verdener, der ville kredse om stjerner og sandsynligvis indeholde underjordiske liv, som menneskeheden ville være i stand til at genkende. De gik derefter i gang med at vurdere sandsynligheden for, at sådanne kroppe er beboelige, hvilke fordele og udfordringer livet vil have at håndtere i disse miljøer, og sandsynligheden for, at sådanne verdener eksisterer uden for vores solsystem (sammenlignet med potentielt beboelige terrestriske planeter).

Til at begynde med, "Ocean Worlds" har flere fordele, når det kommer til at understøtte livet. Inden for det jovianske system (Jupiter og dets måner) er stråling et stort problem, som er resultatet af ladede partikler, der bliver fanget i gasgigantens kraftige magnetfelt. Mellem det og månens spinkle atmosfærer, livet ville have meget svært ved at overleve på overfladen, men livet under isen ville klare sig langt bedre.

"En stor fordel, som iskolde verdener har, er, at de underjordiske oceaner for det meste er forseglet fra overfladen, sagde Lingam. Derfor, UV-stråling og kosmiske stråler (energetiske partikler), som typisk er skadelige for overfladebaseret liv i høje doser, Det er usandsynligt, at det vil påvirke formodet liv i disse underjordiske oceaner."

"På den negative side, " fortsatte han, "fraværet af sollys som en rigelig energikilde kan føre til en biosfære, der har langt færre organismer (per volumenhed) end Jorden. de fleste organismer i disse biosfærer er sandsynligvis mikrobielle, og sandsynligheden for, at komplekst liv udvikler sig kan være lav sammenlignet med Jorden. Et andet problem er den potentielle tilgængelighed af næringsstoffer (f.eks. fosfor), der er nødvendige for livet; vi foreslår, at disse næringsstoffer måske kun er tilgængelige i lavere koncentrationer end Jorden på disse verdener."

Til sidst, Lingam og Loeb fastslog, at en bred vifte af verdener med isskaller af moderat tykkelse kan eksistere i en bred vifte af levesteder i hele kosmos. Baseret på hvor statistisk sandsynligt sådanne verdener er, de konkluderede, at "Ocean Worlds" som Europa, Enceladus, og andre som dem er omkring 1000 gange mere almindelige end klippeplaneter, der findes inden for stjerners HZ.

Disse fund har nogle drastiske implikationer for søgen efter udenomjordisk og ekstrasolar liv. Det har også betydelige konsekvenser for, hvordan liv kan fordeles gennem universet. Som Lingam opsummerede:

"Vi konkluderer, at livet i disse verdener utvivlsomt vil stå over for bemærkelsesværdige udfordringer. på den anden side, der er ingen definitiv faktor, der forhindrer liv (især mikrobielt liv) i at udvikle sig på disse planeter og måner. Med hensyn til panspermi, vi overvejede muligheden for, at en fritsvævende planet indeholdende exoliv under overfladen midlertidigt kunne "fanges" af en stjerne, og at den måske så andre planeter (som kredser om den stjerne) med liv. Da der er mange variable involveret, ikke alle af dem kan kvantificeres nøjagtigt."

Professor Leob – Frank B. Baird Jr. professor i videnskab ved Harvard University, direktøren for ITC, og undersøgelsens medforfatter – tilføjede, at det at finde eksempler på dette liv giver sin egen del af udfordringer. Som han fortalte Universe Today via e-mail:

"Det er meget vanskeligt at opdage liv under overfladen eksternt (fra en stor afstand) ved hjælp af teleskoper. Man kunne søge efter overskydende varme, men det kan skyldes naturlige kilder, såsom vulkaner. Den mest pålidelige måde at finde liv under overfladen på er at lande på sådan en planet eller måne og bore gennem indlandsisen. Dette er den tilgang, der overvejes til en fremtidig NASA-mission til Europa i solsystemet."

Udforske konsekvenserne for panspermi yderligere, Lingam og Loeb overvejede også, hvad der kunne ske, hvis en planet som Jorden nogensinde blev slynget ud af solsystemet. Som de bemærker i deres undersøgelse, Tidligere forskning har vist, hvordan planeter med tykke atmosfærer eller underjordiske oceaner stadig kan understøtte liv, mens de flyder i det interstellare rum. Som Loeb forklarede, de overvejede også, hvad der ville ske, hvis dette nogensinde skete med Jorden en dag:

"Et interessant spørgsmål er, hvad der ville ske med Jorden, hvis den blev slynget ud af solsystemet og ud i det kolde rum uden at blive opvarmet af Solen. Vi har fundet ud af, at havene ville fryse ned til en dybde på 4,4 kilometer, men lommer af flydende vand ville overleve i de dybeste områder af jordens hav, såsom Marianergraven, og livet kunne overleve i disse resterende underjordiske søer. Dette indebærer, at liv under overfladen kunne overføres mellem planetsystemer."

Denne undersøgelse tjener også som en påmindelse om, at efterhånden som menneskeheden udforsker mere af solsystemet (hovedsageligt for at finde udenjordisk liv), har det, vi finder, også implikationer i jagten på liv i resten af ​​universet. Dette er en af ​​fordelene ved "lavthængende frugt"-tilgangen. Hvad vi ikke ved er informeret, men hvad vi gør, og det, vi finder, hjælper med at informere vores forventninger om, hvad vi ellers kan finde.

Og selvfølgelig, det er et meget stort univers derude. Det, vi kan finde, vil sandsynligvis gå langt ud over, hvad vi i øjeblikket er i stand til at genkende.