Er der nok kemikalier på iskolde verdener til at understøtte livet?

I årtier, forskere har troet, at der kunne være liv under den iskolde overflade af Jupiters måne Europa. Siden den gang, flere bevislinjer er dukket op, der tyder på, at det ikke er alene. Ja, i solsystemet, der er mange "havverdener", der potentielt kan være vært for livet, herunder Ceres, Ganymedes, Enceladus, Titan, Dione, Triton, og måske endda Pluto.

Men hvad nu hvis elementerne for livet, som vi kender det, ikke er rigeligt nok på disse verdener? I en ny undersøgelse, to forskere fra Harvard Smithsonian Center of Astrophysics (CfA) søgte at afgøre, om der faktisk kunne være en mangel på bioessentielle elementer på havverdener. Deres konklusioner kan have vidtrækkende konsekvenser for eksistensen af ​​liv i solsystemet og videre, for ikke at tale om vores evne til at studere det.

Studiet, med titlen "Bliver undertrykt udenjordisk liv i havets verdener på grund af manglen på bioessentielle elementer?" for nylig dukkede op online. Undersøgelsen blev ledet af Manasavi Lingam, en postdoc -studerende ved Institute for Theory and Computation (ITC) ved Harvard University og CfA, med støtte fra Abraham Loeb - direktøren for ITC og Frank B. Baird, Jr. professor i videnskab ved Harvard.

I tidligere undersøgelser, spørgsmål om måner og andre planets beboelighed har haft en tendens til at fokusere på eksistensen af ​​vand. Dette har været sandt, når det kommer til studiet af planeter og måner i solsystemet, og især sandt, når det drejer sig om undersøgelse af ekstra-solplaneter. Når de har fundet nye exoplaneter, astronomer har lagt stor vægt på, om den pågældende planet kredser inden for dens stjerners beboelige zone.

Dette er nøglen til at afgøre, om planeten kan understøtte flydende vand på overfladen eller ej. Ud over, astronomer har forsøgt at skaffe spektre fra klippeeksoplaneter for at afgøre, om der sker vandtab fra atmosfæren, som det fremgår af tilstedeværelsen af ​​hydrogengas. I mellemtiden, andre undersøgelser har forsøgt at bestemme tilstedeværelsen af ​​energikilder, da dette også er vigtigt for livet, som vi kender det.

I modsætning, Dr. Lingam og Prof. Loeb overvejede, hvordan eksistensen af ​​liv på havplaneter kan være afhængig af tilgængeligheden af ​​begrænsende næringsstoffer (LN). I nogen tid, der har været betydelig debat om, hvilke næringsstoffer der ville være afgørende for udenjordisk liv, da disse elementer kunne variere fra sted til sted og over tidsskalaer. Som Lingam fortalte Universe Today via e -mail:

"Den mest almindeligt accepterede liste over elementer, der er nødvendige for livet, som vi kender det, består af brint, ilt, kulstof, nitrogen og svovl. Ud over, visse spormetaller (f.eks. jern og molybdæn) kan også være værdifulde for livet, som vi kender det, men listen over bioessentielle spormetaller er underlagt en højere grad af usikkerhed og variation. "

Til deres formål, Dr. Lingam og Prof. henholdsvis - kan ligne dem på havverdener. På jorden, kilderne til disse næringsstoffer omfatter fluvial (fra floder), atmosfæriske og iskolde kilder, med energi tilført af sollys.

Af disse næringsstoffer, de fastslog, at det vigtigste ville være fosfor, og undersøgte, hvor rigeligt dette og andre elementer kunne være på havverdener, hvor forholdene er meget forskellige. Som Dr. Lingam forklarede, det er rimeligt at antage, at på disse verdener, livets potentielle eksistens ville også komme ned på en balance mellem nettoindstrømningen (kilder) og nettoudgang (dræn).

"Hvis vasken er meget mere dominerende end kilderne, det kunne indikere, at elementerne ville blive opbrugt relativt hurtigt. I andre til at estimere størrelsen af ​​kilder og dræn, vi trak på vores viden om Jorden og koblede den med andre grundlæggende parametre i disse oceanverdener, såsom havets pH, verdens størrelse, etc. kendt fra observationer/teoretiske modeller. "

Selvom atmosfæriske kilder ikke ville være tilgængelige for indre oceaner, Dr. Lingham og Prof. Loeb overvejede bidraget fra hydrotermiske ventilationsåbninger. Allerede, der er rigeligt bevis på, at disse findes i Europa, Enceladus, og andre havverdener. De overvejede også abiotiske kilder, som består af mineraler, der er udvandet fra sten ved regn på jorden, men ville bestå af forvitring af sten ved disse månes indre oceaner.

Ultimativt, hvad de fandt var det, i modsætning til vand og energi, begrænsende næringsstoffer kan være begrænset, når det kommer til havverdener i vores solsystem:

"Det fandt vi ud af, i henhold til antagelserne i vores model, fosfor, som er et af de bioessentielle elementer, er opbrugt over hurtige tidsskalaer (efter geologiske standarder) på havverdener, hvis oceaner er neutrale eller basiske i naturen, og som besidder hydrotermisk aktivitet (dvs. hydrotermiske udluftningssystemer ved havbunden). Derfor, vores arbejde antyder, at der kan eksistere liv i lave koncentrationer globalt i disse havverdener (eller kun være til stede i lokale patches), og kan derfor ikke let opdages. "

Dette har naturligvis konsekvenser for missioner bestemt til Europa og andre måner i det ydre solsystem. Disse inkluderer NASA Europa Clipper -missionen, som i øjeblikket er planlagt til at blive lanceret mellem 2022 og 2025. Gennem en række flybys i Europa, denne sonde vil forsøge at måle biomarkører i plumaktiviteten, der kommer fra månens overflade.

Lignende missioner er blevet foreslået for Enceladus, og NASA overvejer også en "Dragonfly" mission for at udforske Titans atmosfære, overflade og metansøer. Imidlertid, if Dr. Lingam and Prof. Loeb's study is correct, then the chances of these missions finding any signs of life on an ocean world in the Solar System are rather slim. Alligevel, as Lingam indicated, they still believe that such missions should be mounted.

"Although our model predicts that future space missions to these worlds might have low chances of success in terms of detecting extraterrestrial life, we believe that such missions are still worthy of being pursued, " he said. "This is because they will offer an excellent opportunity to:(i) test and/or falsify the key predictions of our model, and (ii) collect more data and improve our understanding of ocean worlds and their biogeochemical cycles."

Ud over, as Prof. Loeb indicated via email, this study was focused on "life as we know it". If a mission to these worlds did find sources of extra-terrestrial life, then it would indicate that life can arise from conditions and elements that we are not familiar with. Som sådan, the exploration of Europa and other ocean worlds is not only advisable, but necessary.

"Our paper shows that elements that are essential for the 'chemistry-of-life-as-we-know-it', such as phosphorous, are depleted in subsurface oceans, " he said. "As a result, life would be challenging in the oceans suspected to exist under the surface ice of Europa or Enceladus. If future missions confirm the depleted level of phosphorous but nevertheless find life in these oceans, then we would know of a new chemical path for life other than the one on Earth."

In the end, scientists are forced to take the "low-hanging fruit" approach when it comes to searching for life in the universe . Until such time that we find life beyond Earth, all of our educated guesses will be based on life as it exists here. I can't imagine a better reason to get out there and explore the universe than this!