Księżyce Enceladus i Europa mogą skrywać ślady życia tuż pod swoją powierzchnią

Europa, księżyc Jowisza i Enceladus, księżyc Saturna, mogą skrywać oceany pod swoją lodową pokrywą. Naukowcy z NASA sugerują, że jeśli jest tam obecne życie, to jego oznaki mogą przetrwać tuż pod powierzchnią.

Enceladus i Europa

.Jeśli lądowniki lub łaziki zostaną wysłane na te księżyce w celu poszukiwania oznak życia, w postaci cząsteczek organicznych (np. aminokwasów, kwasów nukleinowych itp.), nie będą musiały kopać bardzo głęboko, aby znaleźć te, które przetrwały zmianę lub zniszczenie przez promieniowanie.

„Na podstawie naszych eksperymentów – bezpieczna – głębokość pobierania próbek aminokwasów na Europie wynosi około 20 centymetrów, na wysokich szerokościach geograficznych półkuli nadążnej (półkula przeciwna do kierunku ruchu Europy wokół Jowisza) w obszarze, w którym powierzchnia nie została zbytnio naruszona przez uderzenia meteorytów” – mówi Alexander Pavlov z NASA.

„Pobieranie próbek podpowierzchniowych nie jest wymagane do wykrycia aminokwasów na Enceladusie – cząsteczki te przetrwają radiolizę (rozpad przez promieniowanie) w dowolnym miejscu na powierzchni Enceladusa mniejszym niż jedna dziesiąta cala (poniżej kilku milimetrów) od powierzchni” – dodaje.

Lodowate powierzchnie tych niemal pozbawionych powietrza księżyców są prawdopodobnie niezdatne do zamieszkania z powodu promieniowania kosmicznego pochodzącego zarówno od szybkich cząstek uwięzionych w polach magnetycznych ich planet-gospodarzy, jak i potężnych zdarzeń w głębokiej przestrzeni kosmicznej, takich jak eksplodujące gwiazdy. Oba ciała niebieskie mają pod swoimi lodowymi powierzchniami oceany, które są ogrzewane przez pływy spowodowane przyciąganiem grawitacyjnym globów, wokół których orbitują i sąsiednich księżyców. Te podpowierzchniowe zbiorniki mogą być siedliskiem życia, jeśli mają inne potrzeby, takie jak dostawy energii, a także pierwiastki i związki stosowane w cząsteczkach biologicznych.

Naukowcy z NASA wykorzystali aminokwasy w eksperymentach radiolizy jako możliwych przedstawicieli biomolekuł na lodowych księżycach. Cząsteczki te mogą być tworzone przez życie lub przez chemię niebiologiczną. Jednak znalezienie pewnych ich rodzajów na Europie lub Enceladusie byłoby potencjalną oznaką życia, ponieważ są one wykorzystywane jako składnik do budowy białek.

Białka są niezbędne do życia, ponieważ są wykorzystywane do produkcji enzymów, które przyspieszają lub regulują reakcje chemiczne oraz do tworzenia struktur. Aminokwasy i inne związki z podpowierzchniowych oceanów, które może posiadać Enceladus lub Europa, mogą zostać wyniesione na powierzchnię przez aktywność gejzerów albo powolny ruch skorupy lodowej.

Próbki aminokwasów

.Aby ocenić przetrwanie aminokwasów na tych światach, badacze zmieszali próbki aminokwasów z lodem schłodzonym do około minus 196 stopni Celsjusza w szczelnych, pozbawionych powietrza fiolkach i zbombardowali je promieniami gamma – rodzajem światła o wysokiej energii, w różnych dawkach. Ponieważ oceany mogą być siedliskiem mikroskopijnego życia, przetestowano również przeżywalność aminokwasów w martwych bakteriach w lodzie. Na koniec astrobiolodzy z NASA przetestowali próbki aminokwasów w lodzie zmieszanym z pyłem krzemianowym, aby rozważyć potencjalne mieszanie się materiału z meteorytów lub wnętrza z lodem powierzchniowym.

Eksperymenty dostarczyły danych do określenia szybkości rozpadu aminokwasów, zwanych stałymi radiolizy. Dzięki nim naukowcy wykorzystali wiek powierzchni lodu i środowisko promieniowania jakie posiada Europa i Enceladus do obliczenia głębokości wiercenia i lokalizacji, w których 10 proc. aminokwasów przetrwałoby zniszczenie radiolityczne.

Chociaż badania mające na celu przetestowanie przetrwania aminokwasów w lodzie były przeprowadzane już wcześniej, jest to pierwszy eksperyment wykorzystujący niższe dawki promieniowania, które nie rozbijają całkowicie tych cząsteczek, ponieważ sama ich zmiana lub degradacja jest wystarczająca, aby uniemożliwić ustalenie, czy są one potencjalnymi oznakami życia. Jest to również pierwszy eksperyment wykorzystujący warunki panujące na Europie i Enceladusie do oceny przeżywalności tych związków w mikroorganizmach i pierwszy, który testuje przeżywalność aminokwasów zmieszanych z pyłem. Astrobiolodzy odkryli, że aminokwasy rozkładały się szybciej, gdy były zmieszane z pyłem, ale wolniej, gdy pochodziły z mikroorganizmów.

Potencjalne wyjaśnienie, dlaczego aminokwasy przetrwały dłużej w bakteriach, zdaniem badaczy, wiąże się ze sposobem, w jaki promieniowanie jonizujące zmienia cząsteczki – bezpośrednio poprzez zerwanie ich wiązań chemicznych lub pośrednio poprzez tworzenie reaktywnych związków w pobliżu, które następnie zmieniają lub rozkładają interesującą nas cząsteczkę. Możliwe, że bakteryjny materiał komórkowy chronił aminokwasy przed reaktywnymi związkami wytwarzanymi przez promieniowanie.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG