Жизнь в океане Европы может питаться за счёт радиоактивного распада горных пород
После ряда неутешительных открытий появилась теория, дающая надежду на альтернативный источник энергии на загадочном спутнике Юпитера
Ледяная кора Европы покрывает подповерхностный океан. Радиоактивный распад может служить источником энергии для подводной жизни.НАСА/Лаборатория реактивного движения — Калифорнийский технологический институт/Институт SETI
На протяжении десятилетий спутник Юпитера Европа привлекал внимание астробиологов: под его полосатой ледяной коркой находится гигантский солёный океан — идеальная среда для жизни. Но недавние заголовки в СМИ поумерили этот энтузиазм. Его ледяная кора оказалась толщиной в шокирующие 35 километров — четыре Эвереста, — что отчасти означает, что из каменистого недр Европы выходит не так много тепла. На спутнике со слабым пульсом с меньшей вероятностью будут существовать просачивающиеся гидротермальные источники — одно из возможных мест обитания жизни на дне океана. Более того, несмотря на заявленное в 2013 году открытие, никто не подтвердил, что на Луне есть гейзероподобные выбросы воды в космос, которые, если они существуют, подтвердили бы идею о геологически активном мире.
«Действительно ли Европа мертва?» — задаётся вопросом Нгок Туан Чыонг, планетолог из Центра космических полётов имени Годдарда НАСА. «Или нам стоит расширить наши представления о других механизмах, которые могут поддерживать жизнь?»
Исследование, представленное Труонгом на прошлой неделе на ежегодном собрании Американского геофизического союза, немного воодушевило учёных, изучающих Европу. Он предполагает, что породы, вымывающие радиоактивные элементы в океан, могут генерировать большое количество энергии для поддержания первичной жизни. Более того, миссия НАСА «Юнона», запущенная в прошлом году, возможно, сможет обнаружить распад некоторых из этих элементов, когда в следующем десятилетии прибудет на спутник для серии пролётов над поверхностью льда.
«Это новая идея, — говорит Кевин Трин, планетолог из Калифорнийского технологического института. — Она не предполагает, что жизнь должна существовать вблизи морского дна, поэтому открывает другие возможности для поддержания биосферы».
В предыдущих моделях потенциальной жизни на Европе исследователи уделяли особое внимание дну подповерхностного океана спутника, где горячая вода в гидротермальных источниках могла вступать в реакцию с горными породами, образуя ионы водорода с энергичными электронами, которые микробы могли использовать в качестве топлива. Но если недра Европы действительно холоднее и менее активны, чем считалось ранее, то эти реакции будут малоэффективны для поддержания жизни.
Итак, вдохновлённый экстремальными условиями на Земле, такими как металлические рудники и глубоководные отложения, Труонг выдвинул гипотезу о том, что ключом к разгадке могут быть сами породы Европы, а не внутреннее тепло планеты. Если радиоактивные элементы со временем вымываются из пород Европы и попадают в океан, то при их естественном распаде выделяется тепло, которое расщепляет молекулы воды на ионы водорода и кислорода. По словам Труонга, микробы могут использовать энергию электронов этих ионов для «бесплатного обеда».
Труонг и его коллеги смоделировали концентрацию трёх радиоактивных изотопов в океанах Европы — урана-235, урана-238 и калия-40 — на основе исследований океанов Европы, Энцелада и Земли. Все эти изотопы также были обнаружены в метеоритах. Затем они подсчитали, сколько ионов образуется в результате их распада и достаточно ли этих ионов для поддержания жизни. «На самом деле вы можете поддерживать довольно большое количество клеток», — говорит Труонг: по меньшей мере 1 септиллион клеток, или биомассу 1000 синих китов. Трин отмечает, что микробная жизнь на Европе теоретически может существовать не только в местах с высоким уровнем тепла, но и там, где радиоактивные элементы дрейфуют в толще океана.
По словам Стива Вэнса, астробиолога из Лаборатории реактивного движения НАСА, этот механизм мог бы стать полезным источником энергии в дополнение к стандартным реакциям между водой и горными породами, в результате которых образуются электроны. Кроме того, он долговечен, поскольку период полураспада, например, калия-40 составляет 1,25 миллиарда лет. «Само наличие радиоактивных материалов в том или ином месте означает, что у вас может быть источник энергии», — говорит Вэнс.
Независимо от того, как жизнь на Европе получает энергию, отсутствие тектоники плит на спутнике означает, что его источники энергии, вероятно, со временем истощились, поскольку там нет свежих горных пород, которые могли бы взаимодействовать с водой, или свежих источников радиоактивных элементов, говорит Элизабет Спирс, планетолог-океанограф и специалист по Европе из Техасского университета в Остине. Кроме того, океан Европы в два раза больше земного, а значит, любые растворённые в нём радиоактивные элементы будут очень разбавленными. Тем не менее «жизнь очень эффективна», — говорит она. «Если есть энергия, она используется».
Гипотеза Труонга может вскоре быть проверена. Космический аппарат «Юнона» уже обнаружил калий в разреженной газовой атмосфере Европы. Хотя изотоп калия-40, вероятно, составляет лишь долю процента от общей массы элемента на Европе, при его распаде образуется аргон-40 — элемент, который можно обнаружить с помощью прибора на борту «Клиппера». Если аргон просачивается сквозь лёд или выбрасывается гейзерами, космический аппарат «Клиппер» может начать его поиск, когда начнёт совершать облёты в 2031 году. Такое открытие заставило бы астробиологов затаить дыхание и возродило бы надежды на то, что на Европе есть инопланетные организмы. По словам Спирса, в противном случае Европа была бы «просто мёртвым грязевым шаром в Солнечной системе с забавными ледяными узорами».
Источник:
Статья опубликована в журнале Sciens
Больше на COSMOFACT
Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.