Czy życie z Ziemi mogło dotrzeć na Europę, księżyc Jowisza?

Czy życie z Ziemi mogłoby dotrzeć na Europę? Naukowcy przeanalizowali, czy bakterie wyrzucone z ziemskiej atmosfery mogły przetrwać podróż przez Układ Słoneczny, dotrzeć na lodowy księżyc Jowisza i przedostać się do oceanu ukrytego pod jego grubą skorupą lodową.

Czy życie z Ziemi mogło przenieść się na Europę?

W ramach nowego badania naukowcy pod kierownictwem Zazy Osmanova z Free University of Tbilisi przyjrzeli się bliżej temu, czy teoretycznie życie bakteryjne z Ziemi mogło znaleźć się na księżycu Jowisza – Europie, gdzie mogło zadomowić się w jej oceanie, a być może nawet wyewoluować w coś bardziej złożonego. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „International Journal of Astrobiology”.

Astronomowie w swoich analizach obliczyli prawdopodobieństwo, że cząstki pyłu zawierające żywe bakterie zostały wyrzucone poza ziemskie pole grawitacyjne i dotarły do księżyca Jowisza – Europy, gdzie mogły wylądować bez uszkodzeń i przedostać się przez pęknięcia w lodzie, pod którym znajduje się rozległy ocean, uważany przez naukowców za potencjalne środowisko sprzyjające życiu.

Badacze od lat zastanawiają się, czy życie na Ziemi mogło pojawić się w wyniku panspermii, czyli przeniesienia prostych form życia z innych miejsc we Wszechświecie. Pył, meteoroidy, asteroidy i komety mogły zawierać organizmy, które trafiły na naszą planetę podczas zderzeń. Jak wskazują naukowcy, hipotezy tej nie da się zweryfikować eksperymentalnie.

W poprzednich badaniach naukowcy przyjrzeli się bliżej zagadnieniu nazwanemu „problemem odwróconej panspermii” i obliczyli, że „w ciągu 5 miliardów lat ziarna pyłu mogły przebyć w ośrodku międzygwiazdowym odległości rzędu setek parseków”.

Ponadto, biorąc pod uwagę rozmieszczenie gwiazd w Drodze Mlecznej, astronomowie wskazali, że cząstki emitowane przez każdą pojedynczą planetę mogły dotrzeć do nawet 10⁵ układów gwiezdnych. Stwierdzili również, że z jednej planety życie może zostać przeniesione do około tysiąca układów gwiezdnych.

Scenariusz dotyczący Europy

Wykorzystując techniki podobne do tych zastosowanych w poprzednich badaniach, astronomowie przyjęli, że Ziemia była źródłem ziaren pyłu, a Europa – ze względu na jej wyjątkową budowę lodowej skorupy i obecność oceanu – celem ich podróży. Swoją analizę podzielili na trzy części. Pierwsza dotyczyła tego, czy ziarna pyłu przenoszące życie mogły opuścić ziemskie pole grawitacyjne i w jakiej liczbie. Druga dotyczyła tego, czy mogły one opaść na Europę w sposób, który nie doprowadziłby do ich zniszczenia, i w jakiej liczbie. Na końcu skupili się na tym, czy ziarna, które dotarły na powierzchnię, mogły przeniknąć przez grubą lodową skorupę księżyca i dotrzeć do znajdującego się pod nią oceanu.

Według założeń cząstki pyłu o rozmiarze około jednego mikrometra mogły zawierać bakterie o podobnych rozmiarach. Aby mogły przetrwać podróż, ich temperatura nie mogła przekroczyć około 27°C. Ziarna pyłu były unoszone przez turbulencje atmosferyczne. Uwzględniając energię przekazaną cząstce na wysokości 150 kilometrów w wyniku zderzenia z pyłem kosmicznym, badacze obliczyli maksymalną prędkość nadaną ziarnu pyłu na poziomie 14 km/s, co przekracza prędkość ucieczki z Ziemi wynoszącą 11,2 km/s.

Obliczenia fizyczne pokazują, że daleko od Ziemi cząstka poruszałaby się z prędkością 8,4 km/s, czyli około 10 proc. większą niż prędkość, z jaką Międzynarodowa Stacja Kosmiczna okrąża naszą planetę. Taki proces mógł mieć miejsce przez całe 3,5 miliarda lat istnienia prostych form życia na Ziemi.

Z Ziemi na księżyc Jowisza

Po opuszczeniu Ziemi na ziarna pyłu działałyby trzy siły: ciśnienie promieniowania słonecznego, siły grawitacyjne Jowisza (które zaczynałyby dominować nad grawitacją Słońca po przebyciu przez ziarno około 97 proc. odległości między gwiazdą a gazowym olbrzymem) oraz średnia siła oporu ośrodka międzyplanetarnego w Układzie Słonecznym.

Astronomowie obliczyli, że ziarna pyłu w pobliżu Jowisza poruszałyby się z prędkością 20,1 km/s. Szansa na przetrwanie uderzenia w Europę była największa wtedy, gdy materiał ten nadlatywał niemal równolegle do powierzchni księżyca. Badacze ustalili, że jedynie ziarna uderzające pod bardzo małym kątem – jednego stopnia względem powierzchni – mogły przetrwać zderzenie, co oznacza, że przetrwałyby jedynie około trzy na tysiąc skupisk bakterii.

Jak wskazali naukowcy, teoretycznie strumień wynoszący około jednej cząstki na centymetr kwadratowy na sekundę opuszcza Ziemię w wyniku zderzeń z pyłem kosmicznym w atmosferze, co daje łącznie około 5 × 10¹⁸ cząstek na sekundę, wyrzucanych równomiernie we wszystkich kierunkach. Badacze obliczyli, że około 300 milionów cząstek pyłu pochodzących z Ziemi powinno docierać do powierzchni Europy każdej sekundy.

W swoich obliczeniach naukowcy wykorzystali również dwa wcześniejsze ustalenia naukowe. Bakterie, które trafiają na powierzchnię Europy, ulegałyby „dezaktywacji” w ciągu około 10 tysięcy lat, a około 20–40 proc. lodowej skorupy księżyca, mającej od 30 do 80 milionów lat, ulega pękaniu wskutek ogrzewania pływowego i tarcia wywołanego siłami grawitacyjnymi Jowisza.

Symulacje wykazały, że fragmenty lodu mogą stopić się na wylot w ciągu około 1000 lat, przenosząc bakterie do oceanu, natomiast większe otwory o szerokości sięgającej dziesiątek kilometrów mogą powstawać w ciągu około 10 tysięcy lat.

Co mogłoby to oznaczać

Astronomowie wskazali, że wyniki te sugerują prawdopodobieństwo obecności życia w podpowierzchniowym oceanie Europy, jeśli warunki biologiczne i biochemiczne byłyby zgodne z wymaganiami życia pochodzącego z Ziemi, co wymagałoby nowej serii badań w celu ich określenia.

Badacze powinni być w stanie ustalić, czy na Europie istnieje życie, gdy lądownik Europa należący do Europejskiej Agencji Kosmicznej zostanie wystrzelony w 2027 roku. Prototypowe wiertła testowane na Antarktydzie były w stanie przewiercić się przez 30 kilometrów lodu w ciągu 300 dni i, jeśli misja zakończy się sukcesem, będzie to pierwsza wyprawa, która uzyska bezpośredni dostęp do oceanu Europy i będzie poszukiwać oznak życia.

Emil Gołoś