Zostań w domu, zamów taniej!
Nie wychodź z domu i zamów online swoje ulubione pisma 20% taniej. Skorzystaj z kodu rabatowego: czytajwdomu

Woda! Wszędzie woda

Woda! Wszędzie woda
Wedle szacunków, na Europie, jednym z księżyców Jowisza, jest ponad dwa razy więcej wody niż na Ziemi. Tytan zaś, największy księżyc Saturna, ma mieć jej niemal jedenaście razy więcej niż nasza planeta! Szacunki te biorą pod uwagę średnie głębokości oceanów - 4 km na Ziemi, 100 km na Europie i 200 km na Tytanie.

To oczywiście nie wszystko, bo powyższe wyliczenia nie uwzględniają lodu, którego również nie brakuje w wymienionych ciałach kosmicznych. Ogólnie woda – o której wiemy na pewno, prawie na pewno lub podejrzewamy jej istnienie w dużych ilościach – znajduje się nieomal wszędzie w Układzie Słonecznym, od Merkurego po Plutona i dalej, bo przecież tajemniczą Sednę, usytuowaną w jeszcze odleglejszych zakątkach kosmosu, też o zawartość wody podejrzewamy.

 Oceany wewnętrzne w Układzie Słonecznym – te już odkryte i te dopiero podejrzewane o istnienie
Oceany wewnętrzne w Układzie Słonecznym – te już odkryte i te dopiero podejrzewane o istnienie

Mars paruje

Najbardziej chyba ekscytuje nas fakt występowania wody na Marsie, bo poważnie myślimy o eksploracji tej planety, czyli założeniu tam baz, a nawet kolonii. Zawartość wody w marsjańskiej glebie, wg pomiarów dokonanych przez MSL Curiosity, wynosi 2%. Proporcja, która wynika z badań laboratorium na tym łaziku, oznacza, iż w każdym kilogramie marsjańskiego gruntu można znaleźć 20 ml wody, zaś z jednego metra sześciennego da się jej uzyskać ok. 30 l.

Naukowcy wiedzą już sporo na temat składu chemicznego marsjańskiej gleby. Wykryli w niej m.in. sole nadchloranowe, o których wiadomo, że obniżają temperaturę zamarzania towarzyszącej im wody. Oznacza to, że mimo zimna panującego na Czerwonej Planecie, występowanie wody w stanie ciekłym jest możliwe.

Zespół naukowców ze szwedzkiego Uniwersytetu Lulea, studiując marsjańską pogodę, doszedł do wniosku, że woda paruje tam z gleby w regularnych cyklach (np. dzień-noc), aby do niej wracać i przebywać w warstwie do 5 cm pod powierzchnią. Gdy spada temperatura, woda powraca do gruntu, miesza się tam z nadchloranem wapnia i rozpuszcza w roztwór solankowy. Gdy ponownie przygrzeje Słońce, woda paruje do atmosfery, nadając jej wilgotność. Wyniki swoich badań szwedzcy naukowcy opublikowali w „Nature Geoscience”.

Alfonso Davila z Intytutu SETI powiedział dla kwietniowego numeru „NewScientist”, że nie ma dostatecznych dowodów na istnienie wody w stanie ciekłym na Marsie teraz, ale wyniki badań wyraźnie wskazują na znacznie wilgotniejszą przeszłość planety. Obecnie, przy średnich temperaturach na tej planecie wynoszących -30°C, trudno sobie wyobrazić przetrwanie życia, nawet jeśli wodzie zdarza się roztopić i nawet parować.

Z danych przesłanych przez laboratorium MSL Curiosity wynika, że w Kraterze Gale znajdowało się kiedyś duże jezioro wypełnione wodą, które mogło się w tym miejscu utrzymywać przez dziesiątki milionów lat. Zbocza Góry Sharp zaś, na którą pojazd się obecnie wspina, pokrywają osady powstałe w tym starożytnym zbiorniku wodnym. Skały osadowe są bardzo zróżnicowane. Naukowcy z zespołu MSL zauważyli w ich warstwach ślady zalewania wodą i jej parowania. Na skałach widać warstwowe struktury nieomal identyczne jak te, które znamy ze skał poddawanych działaniu wody na Ziemi.

Marsjańskie łaziki odkrywają ostatnio dość często ślady po wodzie. Widzieliśmy już zlepieńce typowe dla dna koryta rzecznego, a także osady i gliny, charakterystyczne dla dna zbiorników stojących. Łazik Opportunity odkrył minerały, które, zdaniem badaczy, dowodzą, że występowała tam woda zdatna do picia. Dokładnie chodzi o bogate w aluminium gliny wykryte w marsjańskiej skałce nazwanej Esperance. Z punktu widzenia poszukiwań śladów życia to ważne odkrycie, gdyż neutralna chemicznie woda jest środowiskiem znacznie lepiej sprzyjającym biologii niż środowiska kwaśne czy zasadowe.

Plamy na Ceres, widziane pod różnymi kątami
Plamy na Ceres, widziane pod różnymi kątami

Blask Ceres

Planeta karłowata Ceres stała się ostatnio prawdziwą gwiazdą mediów, nie tylko popularnonaukowych. Wszystko po odkryciu na jej powierzchni tajemniczych białych plam. W dodatku gdy sonda Dawn wykonała zdjęcia tych formacji z odległości 4400 km, okazało się, że takich jasnych punktów jest znacznie więcej! Naukowcy z zespołu odpowiedzialnego za badania z użyciem Dawn podkreślają, że te jasne formacje w kraterze o średnicy 90 km są widoczne również pod ostrymi kątami, co oznaczałoby, że połyskująca substancja wystaje nad terenem. Obserwacje z większej odległości, z wykorzystaniem teleskopu Herschela, wskazują, że Ceres wyrzuca wodę w przestrzeń, choć za pomocą tego narzędzia obserwacyjnego nie można określić skąd.

Odkrycia te ożywiły spekulacje na temat możliwego, wewnętrznego oceanu wody, który mógłby kryć się za ospowatą powierzchnią planetki. Podejrzenia takie mają uzasadnienie po odkryciach wielkich wodnych rezerwuarów na Europie, Enceladusie, Tytanie i, niedawno, wewnątrz największego księżyca w Układzie Słonecznym – Ganimedesa. A podejrzewa się, że woda drzemie też pod powierzchnią Kallisto, kolejnego jowiszowego księżyca.

Niektórzy naukowcy twierdzą, że na Ceres może dochodzić do tzw. kriowulkanizmu. Co do zasady jest to podobne zjawisko do wulkanizmu zwykłego, tylko że działaniu sił z wnętrza ciała kosmicznego poddawany zostaje, zamiast magmy, lód zmieszany z ciekłą wodą. Inni badacze uważają, że na Ceres, ze względu na jej rozmiary, tak duże siły nie mogą występować, chyba że… energii tym procesom nadają radioaktywne izotopy pozostałe we wnętrzu po czasach powstawania tego rodzaju ciał w Układzie Słonecznym.

Są wreszcie i tacy, których zdaniem, białe plamy na powierzchni planetki nie są w ogóle wodą, tylko solanką. To nie wykluczałoby oczywiście istnienia na Ceres życia. Sonda Dawn nie ma jednak na pokładzie aparatury, aby ewentualne życie móc odkryć.

Fontanny Enceladusa

Dżety z lodu wodnego tryskające z dużą energią z powierzchni księżyca Saturna, Enceladusa, stały się już sławne. 50 km pod powierzchnią, w okolicach jego bieguna południowego, znajduje się wielki zbiornik wody – potwierdzają uczeni z NASA i ESA. Udowodniły to badania geofi zyczne wykonane przez sondę Cassini. Istnienie tego rezerwuaru wyjaśniałyby zaobserwowane jeszcze w 2005 r. wielkie gejzery tryskające z lodowej powierzchni księżyca.

Gejzery Enceladusa
Gejzery Enceladusa

Badania tego ciała polegały na pomiarach przyciągania grawitacyjnego, jakie wywierało na Cassini. Dokładne poznanie jego pola grawitacyjnego pozwoliło z kolei określić rozkład jego masy. W południowej części Enceladusa występuje anomalia zwana „masą ujemną”, co oznacza, że rozkład masy odbiega tam od tego, czego można spodziewać się po ciele idealnie kulistym. Jednak ta anomalia nie jest tak wielka, jak spodziewali się uczeni, co wskazuje na istnienie podpowierzchniowego zbiornika wody. Kompensuje ona występującą w tym miejscu depresję powierzchni księżyca. Nie ma dowodu, że to właśnie woda z tego „oceanu” wytryskuje na powierzchnię w postaci widowiskowych gejzerów. Jest jednak całkiem prawdopodobne, że dzieje się tak wskutek zmian jej ciśnienia pod wpływem oddziaływań grawitacyjnych Saturna – na podobnej zasadzie jak ma to miejsce w ziemskich przypływach. Wyniki badań opublikowało czasopismo „Science”.

Enceladus jest jednak bardzo daleko od Słońca. Aby woda znajdowała się tam w stanie ciekłym, księżyc musi mieć wewnętrzne źródło energii. Z badań drobin wyrzucanych przez niego w kierunku pierścieni Saturna, przeprowadzonych przez uczonych z Uniwersytetu Kolorado w Boulder, wynika, że tak drobne kawałki krzemu (4-16 nanometrów) mogą powstawać i być wyrzucane w mieszance z gorącą wodą o temperaturze co najmniej 90°C. „Świadczy to o procesach hydrotermalnych zachodzących we wnętrzu Enceladusa” – pisze na łamach „Nature” Hsiang-Wen Hsu, kierujący badaniami. Jest przekonany, że jądro tego ciała kosmicznego jest porowate i dochodzi do dyfuzji pomiędzy nim a oceanem pod powierzchnią. Tajemnicą pozostaje jednak źródło energii cieplnej. Grawitacyjne wpływy Saturna to zbyt mało. Reakcje chemiczne lub radioaktywność powinny już wygasnąć.

Co więc ogrzewa Enceladusa? Na razie nie wiemy, ale na pewno ciepło i ciekła woda to warunki sprzyjające życiu. A wielu naukowcom zachodzące w nim zjawiska kojarzą się z hydrotermalnymi procesami na dnie ziemskich oceanów, gdzie życie kwitnie.

Europo, jedziemy do ciebie!

Pierwszą pozaziemską wodą w stanie ciekłym, do której możemy dotrzeć, jest ta pod lodami Europy, księżyca Jowisza. Ma to się stać dzięki misji Europa Clipper, którą projektuje NASA. Start sondy może nastąpić w połowie lat dwudziestych tego wieku. Dotrze ona do układu Jowisza po 6,5 roku lot. Projekt misji został opracowany po zarzuceniu wcześniejszego projektu Jupiter Europa Orbiter, który miał stanowić wkład NASA do misji Europa Jupiter System Mission – Laplace (EJSM/Laplace). Zrezygnowano z umieszczenia sondy na orbicie wokół Europy, na której duże zagrożenie dla instrumentów stanowi silne promieniowanie, tworzone przez naładowane cząstki rozpędzone w magnetosferze Jowisza. Sonda ma zbadać lodową skorupę Europy i wykryć podpowierzchniowe zbiorniki ciekłej wody, w szczególności określić interakcje pomiędzy skorupą a skrytym pod nią wewnętrznym oceanem słonej wody. Wiedza ta jest niezbędna dla określenia, czy panujące w nim warunki pozwalają na istnienie życia. W tym celu sonda ma sporządzić szczegółową mapę geologiczną Europy, określić szczegółowo skład powierzchni i prześwietlić lód z użyciem radaru. Instrumenty sondy pozwolą zbadać cząsteczki cienkiej atmosfery Europy, a być może także cząstki wyrzucane przez gejzery księżyca, oraz jego pole magnetyczne. Drugorzędnym celem jest wskazanie miejsca dla potencjalnego lądownika.

 Wizualizacja misji Europa Clipper
Wizualizacja misji Europa Clipper

Misję podstawową przewidziano na 3,5 roku. W tym czasie sonda dokona 45 bliskich przelotów nad powierzchnią Europy, zbliżając się do niej nawet na 25- -100 km. Przewiduje się, że stan sondy będzie pozwalał na przedłużenie misji. Wpływ grawitacji Europy, a także Ganimedesa i Kallisto pozwoli kształtować tor lotu sondy, by umożliwić przeloty nad różnymi obszarami powierzchni i zbadanie znacznej jej części. Misja ostatecznie zakończy się celowym rozbiciem sondy na powierzchni Ganimedesa.

Myszkujemy po całym Układzie Słonecznym, a tymczasem okazuje się, że i na Ziemi możemy odkryć wodę, o której dotychczas nie wiedzieliśmy. Znaleziony kilkanaście miesięcy temu w rumowisku rzecznym w Brazylii „poobijany” diament jest dla naukowców dowodem, że ok. 410 km pod ziemią znajduje się „mokra strefa”, czyli wielkie zasoby wody, uwięzionej w warstwach minerałów. Niektórzy uważają, że jest jej tam więcej niż we wszystkich oceanach naszej planety razem wziętych. Pięciomilimetrowy diament był składnikiem bogatego w wodę minerału. Naukowcy twierdzą, że został wyrzucony przez erupcję wulkaniczną z głębokości 500 km pod powierzchnią. Stąd wniosek, że „tam” musi być w takim razie woda.

Woda kilkaset kilometrów pod naszymi stopami raczej nie płynie sobie swobodnie, lecz jest ściśnięta lub związana chemicznie w skalnych pokładach – w geologicznej tzw. warstwie przejściowej, rozciągającej się od głębokości 410 do 660 km. A gdzie ciekła woda, tam może być życie. To jeden z najczęściej słyszanych dziś refrenów naukowych (a czasem i mniej naukowych) rozważań. Rzeczywistość, o czym warto pamiętać, jest na razie taka, że wody w stanie płynnym poza Ziemią jeszcze bezpośrednio nie zaobserwowaliśmy. Zauważyliśmy za to sporo śladów, efektów jej działania, poszlak i spekulacji. Wciąż czekamy, aż coś w kosmosie chlupnie.