Model baseret på hydrotermiske kilder evaluerer muligheden for liv Jupiters iskolde måne

Jupiters iskolde måne Europa er et vigtigt mål for astrobiologiforskning, da den tilbyder et muligt beboeligt miljø. Under dens 10 km tykke isskorpe er et hav af flydende vand over 100 km dybt. Energi, der stammer fra månens gravitationsinteraktion med Jupiter, holder dette hav varmt.

Teoretisk forskning for at evaluere Europas mikrobielle beboelighed ved hjælp af data indsamlet fra analoge miljøer på Jorden er blevet udført af en gruppe brasilianske forskere knyttet til University of São Paulo (USP). De har offentliggjort deres rapport i Videnskabelige rapporter .

"Vi undersøgte de mulige virkninger af en biologisk brugbar energikilde på Europa baseret på information opnået fra et analogt miljø på Jorden, " sagde Douglas Galante, en forsker ved Brasiliens National Synchrotron Light Laboratory (LNLS) og Astrobiology Research Center (NAP-Astrobio) ved University of São Paulo's Institute of Astronomy, Geofysik og atmosfæriske videnskaber (IAG-USP).

Galante koordinerer undersøgelsen, som har til formål at undersøge steder i Brasilien og Afrika med mulige rester af geokemiske og isotopiske transformationer relateret til fremkomsten af ​​multicellulært liv i den neoproterozoiske tidsalder.

I Mponeng guldminen nær Johannesburg, Sydafrika, i en dybde på 2,8 km, forskerne fandt spor af store forandringer forbundet med livets historie på Jorden, og en jordisk kontekst analog med Europa. De opdagede, at bakterien Candidatus desulforudis audaxviator overlever inde i minen uden sollys ved hjælp af vandradiolyse, dissociering af vandmolekyler ved ioniserende stråling.

"Denne meget dybe underjordiske mine har vand, der lækker gennem sprækker, der indeholder radioaktivt uran, " sagde Galante. "Uran nedbryder vandmolekylerne for at producere frie radikaler (H+, Åh-, og andre), som angriber de omkringliggende klipper, især pyrit (jerndisulfid, FeS2), producerer sulfat. Bakterierne bruger sulfatet til at syntetisere ATP [adenosintrifosfat], det nukleotid, der er ansvarlig for energilagring i celler. Det er første gang, et økosystem har vist sig at overleve direkte på basis af atomenergi."

Ifølge Galante og kolleger, miljøet koloniseret af bakterier i Mponeng-minen er en fremragende analog til det miljø, der antages at eksistere på bunden af ​​Europas hav.

Selvom temperaturen i Europas overflade er ved siden af ​​det absolutte nulpunkt, der er en enorm mængde termisk energi i dens kerne, som en effekt af Europas interaktion med Jupiters kraftfulde tyngdekraft, hvilket får satellittens bane til at være ekstremt elliptisk. Dermed, Europa kredser enten ekstremt tæt på eller ret langt fra gasgiganten. Månen oplever geometrisk deformation som følge af Jupiters enorme tidevandskraft. Den energi, der frigives af de skiftende tilstande af forlængelse og afslapning, gør Europas undergrund i stand til at huse et hav af flydende vand.

"Imidlertid, det er ikke nok, at der er opvarmet flydende vand, " sagde Galante. Ifølge forskeren, biologisk aktivitet er baseret på forskelle i koncentrationer af molekyler, ioner eller elektroner i forskellige områder, der producerer en strømning i en bestemt retning, tillader forekomsten af ​​cellulær respiration, fotosyntese, ATP-produktion og andre processer, der er fælles for levende væsener.

"Hydrotermiske udstrålinger - af molekylært hydrogen [H2], svovlbrinte [H2S], svovlsyre [H2SO4], metan [CH4] og så videre - er vigtige kilder til kemisk ubalance og potentielle faktorer for biologisk transduktion, dvs. transformation af ubalancen til biologisk nyttig energi, " sagde Galante. "Disse hydrotermiske kilder er det mest plausible scenarie for livets oprindelse på Jorden."

Undersøgelse af forhold i Europa for ATP-produktion

Gruppen evaluerede, hvordan kemiske ubalancer i Europa kunne initieres gennem emanation af vand, der førte til kædereaktioner mellem vand og kemiske elementer, der findes i Europas skorpe - dog, der er en total mangel på understøttende empiri. "Det er derfor, vi ledte efter en mere universel fysisk effekt, som med stor sandsynlighed ville opstå. Denne effekt var virkningen af ​​radioaktivitet, " sagde Galante.

Himmellegemer i solsystemet med stenede kerner deler de samme radioaktive materialer, slynget ud i rummet af supernovaeksplosioner, der opstod fra solen og planeterne. Forskerne overvejede koncentrationerne af uran, thorium og kalium på Europa baseret på de mængder, der allerede er observeret og målt på Jorden, i meteoritter og på Mars.

"Fra disse beløb, vi var i stand til at estimere den frigivne energi, hvordan denne energi interagerer med det omgivende vand, og effektiviteten af ​​vandradiolysen, der er et resultat af denne interaktion med hensyn til at generere frie radikaler, " sagde Galante.

Ifølge undersøgelsen sammen med radionuklider, pyrit er en afgørende ingrediens, hvis tilstedeværelse er uundværlig for livet i Europa. "One of the proposals deriving from our study is that traces of pyrite should be looked for as part of any assessment of the habitability of a celestial body, " said Galante. Chances for finding pyrite in a hypothetical mission to Europa are good, since sulfur (S) and iron (Fe) are elements found in abundance across the solar system.

"The ocean bed on Europa appears to offer very similar conditions to those that existed on primitive Earth during its first billion years. So studying Europa today is to some extent like looking back at our own planet in the past. In addition to the intrinsic interest of Europa's habitability and the existence of biological activity there, the study is also a gateway to understanding the origin and evolution of life in the universe."