Jakie zagadki kryje Enceladus? Na tym księżycu Saturna będziemy szukać życia

Jeden z księżyców Saturna, jest białym, lodowym globem poprzecinanym nieregularnymi liniami pokrywającymi jego powierzchnię. Naukowcy nazywają je z racji podobieństwa „tygrysimi pręgami”. Raz na jakiś czas lodowa powłoka pęka, a spod niej prosto w przestrzeń kosmiczną wystrzeliwują wodne pióropusze na wysokość nawet 500 kilometrów. Oprócz tego, że jest niezwykle fotogenicznym obiektem, zwłaszcza jeśli w tle znajduje się jego macierzysta planeta ze swymi pierścieniami, Enceladus jest pierwszym kandydatem do tego, by być pierwszym oprócz Ziemi gospodarzem życia w kosmosie. 

Czytaj także:
- Słyszeliście o kocie Schrödingera? Naukowcy stworzyli właśnie takiego kota z kryształu
- Zrobili najlepsze zdjęcie Czerwonej Planety w historii. Oto Mars i jego księżyc Deimos
- Jest gorzej niż myśleliśmy. Nowa metoda wykrywania tego gazu cieplarnianego przyniosła złe wieści

Enceladus nie jest duży. Ma jedynie 500 km średnicy i nawet wśród księżyców Saturna zajmuje dopiero szóste miejsce pod względem wielkości. Jest też siedem razy mniejszy od ziemskiego Księżyca. Gdyby umieścić go tuż nad Ziemią, patrząc z góry, zająłby mniej więcej powierzchnię Polski.

Temperatura na jego powierzchni wynosi średnio ok. -195 stopni Celsjusza. Jak w takim razie ten suchy, zimny, pozbawiony atmosfery glob może być miejscem, w którym mogłoby rozwinąć się życie? Temperatura bliska dwustu stopniom poniżej zera faktycznie nie brzmi zachęcająco. Takie warunki panują jednak na powierzchni Enceladusa.

Chwilę wcześniej wspomniałem przecież o wodnych pióropuszach, które rozpryskują się nad jego powierzchnią. Skąd się biorą? Ich źródłem jest ukryty pod  twardą, lodową pokrywą ocean płynnej wody mający głębokość około 10 km. Enceladus jest bowiem globem, który posiada gorące jądro, które ogrzewa jego wnętrze i wodny ocean pod szczelną kopułą lodu, która ma grubość około 18-22 km. Mimo tej niesamowitej grubości nieustanny ruch wody pod spodem, wraz z naprężeniami, jakim podlega lodowa kopuła, powoduje pękanie lodu.

Przez powstające w ten sposób szczeliny w przestrzeń kosmiczną wydobywają się strumienie wody, które z racji braku atmosfery i niewielkiego przyciągania księżyca (około 1/100 przyciągania ziemskiego) przyjmują formę okazałych pióropuszy osiągających wspomnianą wysokość nawet 500 km. 

Czy w takim odizolowanym od kosmicznej, lodowatej próżni oceanie może istnieć życie? Naukowcy twierdzą, że tak i dlatego NASA planuje wysłanie tam specjalnej misji, która ma to zbadać. Zanim jednak do tego dojdziemy, przyjrzyjmy się Encaludusowi nieco bliżej. O ile istnienie oceanu płynnej wody można wywnioskować z wodnych erupcji, jakie wydostają się spod lodowej powierzchni globu, skąd wiemy, że ten księżyc ma gorące jądro? To zasługa sondy Cassini, która w latach 2004-2017 znajdowała się na orbicie Saturna. Początkowo sądzono, że Enceladus składa się niemal w całości z wodnego losu. Tak przynajmniej sugerowały obserwacje sondy Voyager 1. Jednak oddziaływanie grawitacyjne Enceladusa na sondę Cassini sprawiło, że naukowcy z NASA musieli zrewidować swój pogląd. Skoro księżyc ten przyciągał sondę kosmiczną z odpowiednią siłą, musiał mieć większą masę, która byłaby źródłem tego oddziaływania. Wodny lód nie wystarczyłby to wygenerowania zaobserwowanego przyciągania. Jest po prostu niewystarczająco gęsty, by objętość, jaką zajmuje Enceladus, mogła generować przyciąganie grawitacyjne, jakie zaobserwowano. Stąd wniosek, że Enceladus musi posiadać znacznie gęstsze, a więc posiadające większą masę wnętrze, które generuje przyciąganie, jakiego doświadczyła sonda.

Biorąc pod uwagę inne czynniki, naukowcy doszli do wniosku, że Enceladus składa się nie tylko z lodu i ciekłej wody, ale także ze skał oraz rud krzemianów i żelaza. Skoro mowa o oddziaływaniu grawitacyjnym, pamiętajmy, że Enceladus krąży wokół ogromnego Saturna, który również oddziałuje na swój księżyc w taki sam sposób w jaki ten działa na sondę Cassini.

Na skutek tego oraz obiegu Enceladusa wokół swej macierzystej planety, jądro globu podlega nieustannym naprężeniom i rozciąganiu. Powoduje to tarcie pomiędzy skałami i rudami metali, które jest na tyle intensywne, że temperatura, jaką powoduje, je topi.

Gorące, płynne jądro księżyca zapewnia źródło ciepła, które utrzymuje skrytą pod powierzchnią wodę w stanie płynnym. Dodatkowo podlegające ciągłym tarciom skalisto-metalowe wnętrze księżyca uwalnia do wody rozmaite związki organiczne, które mogą być źródłem życia.

Dzięki analizie składu chemicznego wodnych pióropuszy, przez które wielokrotnie przelatywała sonda Cassini, wiemy, że woda na Enceladusie zawiera cząsteczki azotu, dwutlenku węgla, a także węglowodory takie jak metan, propan czy acetylen. Najbliższy powierzchni księżyca przelot sonda Cassini wykonała w październiku 2008 roku, kiedy to zbliżyła się do lodowej powierzchni na 25 kilometrów. Dla porównania - rekord wysokości osiągniętej przez samolot odrzutowy startujący z ziemi  wynosi ponad 37,5 km! 

Sonda Cassini odnalazła także w wodnych pióropuszach ślady prostych związków organicznych w niektórych ziarnach pyłu z wnętrza Enceladusa, nawet większe substancje organiczne, takie jak benzen. To wszystko istnieje tam w połączeniu z płynną wodą, która stale opływa skaliste podłoże, ścierając je i energią cieplną.

Obecność tak szerokiej gamy związków organicznych sugeruje, że ich źródłem mogą być reakcje zachodzące pomiędzy wodą i skałami na Ziemi i o których wiemy, że są w stanie podtrzymać życie. Według szacunków wodny ocean na Enceladusie istnieje od około miliarda lat, a to naprawdę wystarczająco długo, by mogły powstać tam przynajmniej jednokomórkowe organizmy, a nawet wielokomórkowe mikroby. Na Ziemi, miliard lat po jej powstaniu istniało już życie. 

Nic dziwnego, że w sumie zaproponowano piętnaście różnych misji na Enceladusa, które miałyby szukać na nim śladów życia. Siedem z tych pomysłów wciąż uczestniczy w rywalizacji o to, by stać się rzeczywistością. Jak na razie, dzięki wytycznym NASA wiemy na pewno, że misja będzie obejmować lądowanie na powierzchni księżyca sondy o nazwie Enceladus Orbilander.

Planowany start to październik 2038 roku z zapasowym terminem rok później, w listopadzie 2039. Oznacza to, że lądowanie na Enceladusie mogłoby nastąpić najwcześniej na pod koniec 2041 roku, bowiem lot w okolice Saturna trwa około trzech lat. Prace nad budową sondy/lądownika rozpoczną się około 2029 roku. Dwa główne cele naukowe Orbilandera to: poszukiwanie dowodów na istnienie życia oraz uzyskanie geochemicznego i geofizycznego kontekstu dla przyszłych eksperymentów wykrywania życia. 

Zanim doczekamy się lądowania na tym niezwykłym globie, warto zdać sobie sprawę z tego, co mówią naukowcy o potencjalnym życiu na Enceladusie i dlaczego jego prawdopodobieństwo jest oceniane na na tyle duże, że NASA planuje wydanie kilku miliardów dolarów na specjalną misję, której celem będzie jego odnalezienie.

Na naszej planecie, w miejscach, które określane są jako kominy hydrotermalne, roi się od życia, i to nawet daleko poza zasięgiem światła słonecznego. Całe ekosystemy rozwijają się bujnie w środowiskach bogatych w złożone sieci pokarmowe, gdzie do produkcji energii wykorzystywane są reakcje chemiczne zachodzące między pierwiastkami oddziałującymi ze sobą w wysokich temperaturach. Sprawia to, że życie może sobie poradzić bez światła słonecznego. Najnowsze badania sugerują także, że jeśli na Enceladusie znajdują się otwory hydrotermalne, i jest tam życie, to możemy być w stanie je wykryć nawet bez konieczności przewiercania się przez lód. 

Trzeba przyznać, że perspektywa tego, że gdzieś w kosmosie, zupełnie niezależnie od Ziemi mogło rozwinąć się życie, nawet jeśli miałyby to być jedynie mikroby, jest niezwykle ekscytująca. Póki co, zebrane dane sugerują, że istotnie, na Enceladusie mogą istnieć formy życia. By się jednak o tym przekonać, zespoły naukowców będą musiały wykonać ogromną i niezwykle skomplikowaną pracę.

Zbudować odpowiednią sondę, a następnie wysłać ją z sukcesem w kilkuletnią podróż by po przemierzeniu ponad 1,5 miliarda kilometrów wylądowała na powierzchni księżyca i miejmy nadzieję, dostarczyła nam rewolucyjnych informacji. Nam wszystkim za to, przyda się sporo cierpliwości, bo najwcześniejszym terminem, w jakim do tego dojdzie wydaje się być początek lat czterdziestych.