Życie w Układzie Słonecznym?
Statek kosmiczny krążący na marsjańskiej orbicie znalazł dowody na to, że Czerwoną Planetę, chronioną niegdyś przez gęstą atmosferę, pokrywały w dawnych czasach jeziora i strumienie. Co więcej, w ubiegłym roku pojawiły się doniesienia o możliwym istnieniu tam podziemnego jeziora. Na księżycu Saturna, Enceladusie, statek kosmiczny Cassini znalazł pod lodową powłoką wodę, a potem związki podobne do tych występujących w niektórych miejscach na dnie morskim Ziemi. Na Europie, księżycu Jowisza, od dawna intrygującym uczonych, odkrywa się kolejne tajemnicze smugi. Narzuca się wniosek, że chyba w każdym zakątku Układu Słonecznego, do którego tylko się udamy, znajdziemy przynajmniej wodę, a prawdopodobnie i organiczną chemię…
Jezioro pod powierzchnią Marsa?
Na czele naszych destynacji jest na pewno Mars, zwłaszcza, że robi się tam coraz ciekawiej. Pierwszym marsjańskim jeziorem, jak twierdzą odkrywcy, może być to, które wykryto pod południową pokrywą lodową planety (1) za pomocą instrumentu radarowego Marsis.
Kierujący badaniami prof. Roberto Orosei z Włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki, ocenił, że prawdopodobnie chodzi o niezbyt duży akwen.
- Na pewno kwalifikuje się to jako zbiornik wodny - stwierdził Orosei. - W każdym razie nie mamy do czynienia z żadnym ciekiem topniejącej wody, wypełniającej przestrzeń między skałą a lodem, jak to się dzieje w niektórych lodowcach na Ziemi.
Marsis nie był w stanie określić, jak gruba może być warstwa wody, ale zespół badawczy szacuje, że minimum 1 m przy średnicy 20 km. Zespół badawczy ocenia, że w miejscu, w którym woda styka się z lodem, jej temperatura wynosi od -10 do -30°C. W tak zimnych warunkach woda prawdopodobnie zawiera bardzo dużo rozpuszczonych w niej soli. Niewykluczone, że może być bardzo zimną, skoncentrowaną solanką, co byłoby dużym wyzwaniem dla życia. Jednak odkrycie może być impulsem do wysłania w ten rejon urządzenia podobnego do sondy InSight, która wylądowała na Marsie pod koniec 2018 r. Jej wbijanie się pod powierzchnię nie ma wprawdzie na celu poszukiwań życia, ale kto wie, co zostanie znalezione pod marsjańskim gruntem?
Obszar z domniemanym zbiornikiem podpowierzchniowym porównuje się z jeziorem Wostok, które leży 4 km pod lodem Antarktydy. Do podlodowych antarktycznych jezior uczeni docierają za pomocą nawiertów.
- Dotarcie do jeziora na Marsie i zdobycie ostatecznych dowodów na jego istnienie nie będzie łatwym zadaniem - mówi prof. Orosei. - Wymaga wysłania tam robota, zdolnego przewiercić się nawet przez 1,5 km lodu. W tej chwili nie dysponujemy raczej niezbędną do tego technologią.
Tajemnice Enceladusa
Saturn, jedna z największych planet naszego układu słonecznego, ma aż 62 księżyce. Jeden z nich od kilku lat jest przedmiotem zwiększonej uwagi łowców życia pozaziemskiego. To Enceladus (2). Naukowcy odkryli na nim rozległe oceany wody, zakopane 30-40 km pod powierzchnią planety, pokrytej lodem i śniegiem, z temperaturami sięgającymi -198°C. Sonda kosmiczna Cassini ujawniła istnienie w tych oceanach wszystkich składników niezbędnych do życia: węgla, azotu i wodoru.
W celu sprawdzenia, czy o życiu w podlodowym oceanie Enceladusa da się w ogóle pomyśleć, naukowcy podjęli próby ziemskiej hodowli mikroorganizmów, z zachowaniem gazowych i ciśnieniowych warunków, które uważa się za podobne do tych panujących na satelicie Saturna. Jedna z form przeżyła.
- Mikroorganizm Methanothermocococcus okinawensis rozwija się i produkuje metan w warunkach podobnych do tych, które można znaleźć na Enceladusie - poinformował prowadzący badania Simon Rittmann z Uniwersytetu Wiedeńskiego.
Przy okazji naukowcy zidentyfikowali proces geologiczny określany jako serpentynizacja. Może on wytworzyć wystarczającą ilość wodoru do przetrwania na Enceladusie jakiejś formy życia.
NASA planuje budowę urządzenia SELFIE (Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument), którego zadaniem ma być poszukiwanie śladów życia na tym skutym lodem świecie. Będzie ono analizować parę wodną i lód wyrzucany przez gejzery znajdujące się na południowym biegunie Enceladusa. Niewykluczone, iż na dnie oceanu nagrzewanego przez procesy w jądrze lub oddziaływanie grawitacyjne Saturna, mogą istnieć kominy geotermalne. Obecnie uważa się, że to właśnie w takim środowisku powstało życie na naszej planecie. Możliwość wsparcia dla misji na Enceladusa (choć raczej innej niż SELFIE) zasugerował niedawno założyciel projektów Breakthrough Starshot oraz Breaktrough Listen, rosyjski miliarder Jurij Milner.
Jądrówką w serce Europy
Saturn nie jest jedyną planetą z księżycem uchodzącym za potencjalne siedlisko życia. Satelita Jowisza, Europa (3), pozostaje celem badań już od lat 60. XX wieku. Zasłynął z filmu "2001: Odyseja Kosmiczna". Jak się okazuje, zawiera ocean płynnej wody, czający się pod warstwą lodu o głębokości od 15 do 20 km. Przynajmniej dwa projekty NASA planują bardziej szczegółowe jego zbadanie, a nie zapominajmy również o szykowanej misji europejskiej agencji ESA - Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE), która ma przyjrzeć się także Ganimedesowi i Kallisto, kolejnym księżycom kryjącym w sobie oceany.
Najnowszy pomysł NASA, zgłoszony pod koniec 2018 r., polega na wysłaniu na Europę zrobotyzowanego okrętu podwodnego z napędem jądrowym, który przebije się przez grubą lodową skorupę. Badacze z grupy NASA Glenn Research COMPASS, odpowiedzialnej za projekt, zaproponowali dwie wersje sondy. Pierwsza korzystałaby z małego reaktora jądrowego, a druga z modułu GPHS (General Purpose Heat Source). W obu przypadkach robot używałby nadmiaru ciepła do roztapiania lodu. Podczas przebijania się przez zmarzniętą skorupę mógłby analizować lód pod kątem obecności bakterii i przesyłać dane na Ziemię za pośrednictwem urządzeń komunikacyjnych, które znajdowałyby się na powierzchni Europy. Po dotarciu do podlodowego oceanu, robot rozpocząłby analizę ciekłego ośrodka.
Nawet jednak jeśli NASA zechciałaby zorganizować taką misję, miną jeszcze długie lata, zanim sonda faktycznie dotrze na Europę. Warto pamiętać, że to pomysł alternatywny wobec oficjalnie projektowanej przez amerykańską agencję misji sondy Europa Clipper. Jej start miałby nastąpić w połowie lat 20. (przy czym jeszcze kilka lat temu mówiono o roku 2019). Długość misji podstawowej przewidziano na 3,5 roku. W tym czasie sonda dokona 45 bliskich przelotów nad Europą, zbliżając się nawet na 25-100 km do jej powierzchni. Wpływ grawitacji Europy, a także Ganimedesa i Kallisto, pozwoli kształtować tor lotu wehikułu, umożliwiając przeloty nad różnymi obszarami księżyca. Misja ostatecznie zakończy się planowym rozbiciem sondy na powierzchni Ganimedesa.
Co wisi w wenusjańskim "powietrzu"?
W polowaniu na Obcych naukowcy ponownie zaczynają spoglądać na chmury "piekielnej" Wenus (4). Pomysł unoszenia się w ich wysokich warstwach organizmów wielkości piłeczek pingpongowych może brzmieć niedorzecznie, ale naukowcy nie rezygnują z nadziei na odnalezienie życia nawet w tak zaskakujących miejscach i formach.
Ideę obecności w chmurach Wenus mikroorganizmów jako pierwsi wysunęli astronom Carl Sagan oraz biofizyk Harold Morowitz w 1967 r., publikując na ten temat artykuł na łamach "Nature". Wyobrażali sobie w nim okrągłe, cienkowarstwowe organizmy wypełnione wodorem, które zawisałyby w mieszkalnej warstwie atmosfery - nad gorącą powierzchnią planety, ale poniżej najwyższej zimnej warstwy. Aby przetrwać, "istoty" te musiałyby zbierać minerały unoszące się z powierzchni planety i połykać kropelki dmuchającej wody i deszczu. Być może brzmi to dość… ekscentrycznie, ale skoro istnieją mikroorganizmy w wysokiej ziemskiej stratosferze, to dlaczego nie w górnych warstwach atmosfery Wenus?
W artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie "Astrobiology" międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez Sanjaya Limaye z Uniwersytetu w Wisconsin-Madison wraca do tej koncepcji, przedstawiając atmosferę Wenus jako możliwą niszę dla występowania życia mikrobiologicznego. Badaczka klimatu z amerykańskiego Instytutu Southwest (SWRI), Kandis-Lea Jessup, przypomina, że w chmurach Wenus już dawno zauważono tajemniczą absorpcję promieniowania ultrafioletowego. Na pierwszych fotografiach tej planety, zrobionych w Mount Wilson Observatory w Kalifornii w latach 20. ubiegłego wieku, widać było ciemne plamy - znajdujące się w miejscu stężeń siarki i niezidentyfikowanej substancji pochłaniającej światło.
Aby sprawdzić te teorie, trzeba by jednak zebrać próbki wenusjańskiej atmosfery. Jednym z możliwych pojazdów, który mógłby to uczynić, jest Venus Atmospheric Maneuverable Platform, czyli VAMP, samolot budowany przez Northrop Grumman Corp.
Nurzając się w metanowych jeziorach
Nawet jednak ewentualne żyjątka w wenusjańskiej atmosferze nie wydają się aż tak egzotyczne jak to, o czym uczeni spekulują w kontekście odkryć na Tytanie, największym księżycu Saturna. Naukowcy z NASA potwierdzili istnienie w jego atmosferze cyjanku winylu - związku organicznego, potencjalnie zdolnego do tworzenia błon komórkowych dla drobnoustrojów, które do życia wcale nie potrzebują H2O. Ziemskie membrany komórkowe zbudowane są z białek i fosfolipidów, ale jedną z możliwych alternatyw dla fosfolipidów jest właśnie cyjanek winylu. W niskich temperaturach na Tytanie, sięgających -179°C, cząsteczki organiczne w atmosferze tworzą kropelki, które opadają na jeziora metanowe w cyklu pogodowym podobnym do cyklu wodnego Ziemi. Tam mogą teoretycznie tworzyć proste, mikroskopijne formy życia. Grupa Maureen Palmer, badaczki w centrum lotów kosmicznych Goddard Space Flight Center NASA, przeprowadziła badania modelowe, które wykazały, że w Ligeia Mare (5), północnym jeziorze Tytana, znajduje się wystarczająco dużo cyjanku winylu, aby utworzyć ok. 10 milionów żywych komórek na centymetr sześcienny. Nie ma przesądzającego dowodu, że istnienie cyjanku winylu prowadzi do życia, ale wcześniejsze badania naukowców z Uniwersytetu Cornell, opublikowane w "Science Advances", uczyniły z tego frapującą hipotezę.
Życie oparte na cyjanku winylu, jak każde inne, musiałoby jednak zmierzyć się z bardzo trudnymi warunkami panującymi na Tytanie. Jeśli błony można wykonać w laboratorium z symulacją warunków oceanicznych Tytana, to sprawiłoby to, że bylibyśmy bardziej optymistycznie nastawieni do ich rzeczywistego powstawania na Tytanie.
Mirosław Usidus
