Życie na księżycu Europa może pochodzić z Ziemi. Badacze odtworzyli drogę

Europa, jeden z księżyców Jowisza, od lat pozostaje w centrum zainteresowania astrobiologów. Pod grubą warstwą lodu może tam kryć się globalny ocean ciekłej wody, środowisko, które w teorii spełnia podstawowe warunki potrzebne do powstania życia. Najnowsza praca opublikowana w International Journal of Astrobiology proponuje jednak scenariusz, który idzie o krok dalej niż standardowe rozważania o pozaziemskiej biologii. Wyniki badań omawia serwis phys.org.

Autor analizy, Zaza Osmanov, rozważa możliwość, że mikroorganizmy mogły zostać wyniesione z Ziemi i po wieloetapowej podróży trafić na Europę, gdzie potencjalnie mogłyby przetrwać i rozpocząć rozwój w tamtejszym oceanie.

Hipoteza panspermii nie jest nowa. Zakłada ona, że życie niekoniecznie musiało powstać na Ziemi, lecz mogło zostać tu dostarczone z kosmosu, na przykład w skałach wyrzuconych podczas uderzeń planetoid. W tej koncepcji Ziemia jest raczej przystankiem niż miejscem narodzin biologii.

Osmanov proponuje jednak odwrócenie perspektywy. Zamiast pytać, czy życie mogło przybyć na Ziemię, analizuje, czy mogło ją opuścić i trafić na inne ciała w Układzie Słonecznym. W tym ujęciu Europa staje się jednym z potencjalnych celów biologicznej migracji.

Cały proces zaczyna się wysoko w ziemskiej atmosferze i, co ciekawe, trwa nieprzerwanie od około trzech i pół miliarda lat, czyli odkąd na naszej planecie rozwinęły się pierwsze proste formy życia. Kluczem do kosmicznej ucieczki są mikroskopijne cząstki pyłu o rozmiarach około jednego mikrona.

Taka wielkość idealnie odpowiada wymiarom ciasno upakowanych bakterii, które mogą stać się pasażerami na gapę. Dzięki silnym turbulencjom atmosferycznym ten biologiczny ładunek jest stale unoszony na wysokość około 150 km.

Na tej granicy kosmosu dochodzi do kluczowego zjawiska, czyli zderzeń z pędzącym pyłem kosmicznym. Profesor Osmanov wyliczył, że energia takiego uderzenia nadaje ziemskim drobinom potężny pęd, rozpędzając je na tej wysokości do nawet 14 km/s. To wartość, która z nawiązką wystarcza do pokonania ziemskiej grawitacji, wymagającej osiągnięcia prędkości ucieczki na poziomie 11,2 km/s.

Po opuszczeniu strefy wpływu naszej planety, drobiny poruszają się w przestrzeni międzyplanetarnej z prędkością około 8,4 kkm/s, czyli o 10 proc. szybciej niż Międzynarodowa Stacja Kosmiczna krąży wokół Ziemi.

Więcej na Spider's Web:

Podróż w kierunku Jowisza to jednak prawdziwy tor przeszkód, na którym pył kosmiczny podlega trzem głównym siłom. Na trajektorię lotu wpływa ciśnienie promieniowania słonecznego, opór ośrodka międzyplanetarnego oraz potężna grawitacja Jowisza.

Ta ostatnia zaczyna całkowicie dominować nad przyciąganiem Słońca, gdy ziarno pokona około 97 proc.trasy. W efekcie, gdy ziemski pył dociera w okolice Europy, jego prędkość wzrasta do zawrotnych 20,1 km/s.

Przy tak ogromnej dynamice największym wyzwaniem staje się samo lądowanie. Aby bakterie mogły przeżyć uderzenie w twardą powierzchnię, wygenerowane ciepło nie może podnieść ich temperatury powyżej około 27 stopni Celsjusza (300 kelwinów). Jeśli cząstka uderzyłaby w lodową skorupę pionowo, natychmiast uległaby zniszczeniu.

Matematyczne modele Osmanova wykazały jednak, że szansę na przetrwanie mają drobiny wchodzące w atmosferę księżyca pod bardzo małym kątem, wynoszącym zaledwie 1 stopień względem powierzchni.

Statystyka wydaje się bezwzględna, ponieważ takie szczęśliwe lądowanie zaliczają tylko trzy na tysiąc pakietów bakterii. Kluczem jest tu jednak skala zjawiska, ponieważ strumień pyłu opuszczający Ziemię jest gigantyczny. Według wyliczeń, w stronę strefy grawitacyjnej Jowisza co sekundę dociera około 300 mln cząstek z Ziemi.

Samo bezpieczne wylądowanie na powierzchni Europy to dopiero początek drogi, ponieważ panujące tam warunki są zabójcze dla ziemskich mikroorganizmów. Promieniowanie i ekstremalne środowisko sprawiają, że bakterie ulegają dezaktywacji w ciągu około 10 tys. lat. Szansa na przetrwanie pojawia się wtedy, gdy zdołają one przeniknąć pod grubą powłokę lodową, pod którą rozciąga się gigantyczny, płynny ocean.

Skorupa lodowa Europy ma od 30 do 80 mln lat i podlega nieustannym deformacjom. Potężne siły pływowe generowane przez bliskość Jowisza powodują tarcia, pęknięcia i intensywne nagrzewanie się lodu, co dotyczy nawet 20 do 40 proc. powierzchni księżyca.

Symulacje naukowe pokazują, że te strefy ciepła potrafią całkowicie przetopić lokalne warstwy lodu w ciągu tysiąca lat, tworząc naturalne korytarze prowadzące w dół. Większe szczeliny tektoniczne, o szerokości dochodzącej do kilkudziesięciu kilometrów, otwierają się w czasie do 10 tys. lat. Łącząc wszystkie te zmienne, profesor Osmanov oszacował, że w badanym okresie na Europę mogło trafić od 3 do 8 x 10^23 cząstek z Ziemi. Taka ilość biomasy mocno sugeruje, że ziemskie życie miało realną możliwość adaptacji i ewolucji w oceanie.

Teoretyczne rozważania gruzińskiego astrofizyka przestaną być jedynie matematyczną hipotezą już w najbliższych latach. Kluczowa weryfikacja nastąpi dzięki misjom kosmicznym nowej generacji, wśród których wyróżnia się projekt Europejskiej Agencji Kosmicznej. ESA przygotowuje zaawansowany, zasilany nuklearnie lądownik Europa Lander, którego start zaplanowano już na 2027 r.

Inżynierowie intensywnie testują technologie, które pozwolą nam zajrzeć pod lodową powłokę księżyca. Prototypowe systemy wierceń przeszły już udane próby w ekstremalnych warunkach Antarktydy, gdzie były w stanie przebić się przez 30 km litego lodu w zaledwie 300 dni.

Jeśli misja kosmiczna powtórzy ten sukces na Europie, ludzkość po raz pierwszy uzyska bezpośredni dostęp do obcego oceanu. Dopiero wtedy dowiemy się, czy w tamtejszych głębinach rozwija się całkowicie niezależna biosfera, czy też odkryjemy tam naszych własnych, mikroskopijnych krewnych, którzy skolonizowali księżyc Jowisza miliony lat przed nami.