צרות אפשריות לחיים על ירחים קפואים

מחסור בקרקע יבשה בירחים כמו אירופה ואנצ'אלדוס עשוי להקשות על זרעים של אוקיינוסים בזרחן, גורם חיוני לחיים כפי שאנו מכירים אותו.

איור זה מראה את קאסיני צולל דרך פלומת מים המתפרצת מירח אנסלדוס של סטורן.
נאס"א / JPL-Caltech

במצוד אחר החיים, המים שולטים במעלה עליונה, מרכיב מרכזי בחיים כפי שאנו מכירים אותם. אנרגיה היא גם מרכיב חיוני, הנדרש בכדי להניע את התגובות הכימיות בהן החיים תלויים. אולם מחקר חדש מתבונן במרכיב שנשכח לעתים קרובות: היסודות המגבילים את אפשרות החיים. בגלל הזמינות המצומצמת של אלמנטים אלה, עולמות מים כמו ירח שבתאי אנצ'לדוס ואירופה הלוויין של יופיטר עשויים שלא להיות ראויים למגורים כמו שחשבו בעבר.

גם אירופה וגם אנצלדוס מכילים אוקיינוס ​​מתחת לקרום קרח, והדמיות מציעות שיהיה עליהם מקורות אנרגיה כמו פתחי אוורור גיאותרמי על רצפות האוקיינוס ​​שלהם. שילוב זה הפך את הירחים הללו למטרות מסקרנות במצוד אחר החיים.

אבל האוקיאנוסים הגלובליים שלהם עשויים להיות הנפילה שלהם. לדברי מנאסבי לינגאם ואבי לוב (אוניברסיטת הרווארד), שפע הזרחן יוצר נקודת חנק לשני העולמות. למרות שנחשב לאחד מששת היסודות החשובים ביותר המרכיבים תהליכים ביולוגיים על פני כדור הארץ, זרחן מיוצר או משוחרר בעיקר על ידי אינטראקציות עם יבש, דבר שחסר מאוד בעולמות מכוסים קרח. חמשת יסודות המפתח האחרים הם פחמן, מימן, חנקן, חמצן וגופרית.

"על סמך ההיסטוריה האבולוציונית והגיאולוגית של כדור הארץ, יש יסודות להאמין שזרחן הוא היסוד המגביל, " אומר לינגאם. "זה נקרא 'החומר המזין האולטימטיבי' מכיוון שהוא מגביל כמה ביומסה יכולה להיות הביוספרה."

כאחד המרכיבים של מולקולת אחסון האנרגיה אדנוזין טריפוספט, לזרחן תפקיד מרכזי במטבוליזם. עמוד שדרה סוכר-פוספט מהווה את המסגרת המבנית של DNA ו- RNA, שני מרכיבים חיוניים נוספים לחיים כפי שאנו מכירים אותם. זרחן אפילו מהווה את הממברנה המחברת את התא זה ומשמש כשומר סף, ומאפשרת למולקולות מועילות לעבור תוך שהוא משמש כמחסום לחומר מזיק.

החומר הסלעי של מערכת השמש מכיל זרחן ויסודות אחרים, לוכד אותם בכיורים גיאולוגיים עד לשחרורם. על פני כדור הארץ, זרחן נישא בעיקר לאוקיינוסים באמצעות שחיקה. נהרות נשחקים על הסלעים היבשתיים, והרוח נושאת פיסות זרחן ששוכבות על פני השטח או מתפוצצות מהרי געש. אף אחת מהשיטות הללו לא עובדת עבור אנצ'לדוס או אירופה, שם האטמוספרות כמעט ולא קיימות ואדמה יבשה לא קיימת.

איור של פנים ירח שבתאי אנצ'אלדוס מראה אוקיינוס ​​מים נוזלי גלובלי בין ליבתו הסלעית וקרום קרח. (עובי שכבות לא בקנה מידה)
נאס"א / JPL-Caltech

במקום זאת, סביר להניח שעולמות האוקיאנוס יאספו זרחן מקרקעית האוקיאנוס כשהמים מתפוגגים בהדרגה בסלע. התהליך איטי משמעותית משחיקה במי הנהר החומציים יותר, ומאפשר פחות מהיסוד לחלחל לאוקיאנוס לאורך זמן. במאמרם שפורסם ב -12 בספטמבר בכתב העת Astronomical Journal, לינגאם ולוב מצאו כי הרבה פחות זרחן נכנס לאוקיאנוסים של אנצלאדוס ואירופה בהשוואה לכדור הארץ.

"סביר להניח שהחיים [על אנצ'לדוס ואירופה] יאוזלו בסדרי גודל יחסית לכדור הארץ", אומר לוב. "יכול להיות שיש להם צורת חיים כלשהי, אך יתכן שהם לא כל כך מורכבים על פני כדור הארץ ... הקצב בו התפתחות מורכבות החיים יואט משמעותית."

זה לא אומר שצריך להרוג משימות לחקור את העולמות, כמו משימת אירופה קליפר הקרובה של נאס"א להקיף את ירח צדק, הבהירו הזוג. הבנת סביבות אלה יכולה לסייע למדענים לשים גבולות להתפתחות החיים בירחים ובכדור הארץ. נכון לעכשיו, אומר לינגאם, מדענים לא יודעים כמה נדרש זרחן לחיים בכדור הארץ, הרבה פחות בעולמות אחרים.

חוסר ידע זה סיבה נוספת להקדים בחקירת הלוויינים הקפואים. "הבעיה הגדולה ביותר בניסיון להגביל או להבין אם חיים יכולים להתקיים בסביבות אלה היא שאנחנו לא יודעים כל כך הרבה", אומר מורגן כבל (מעבדה להנעה של ג'ט), שלא היה חלק מהמחקר. "עד שיהיה לנו אילוצים טובים יותר לגבי תכונות מפתח כמו זרחן, זה יכול להיות מאתגר להסיק מסקנות נחרצות על בסיס זמינות התזונה."

בעוד שקידוחים לאוקיאנוסים מתחת לפני האדמה עשויים לא להתרחש במשך עשרות שנים, אירופה ואנצ'אלדוס עשויים לספק רמזים מיידיים יותר על המתרחש באוקיאנוסים שלהם, כולל הסיכוי למדוד כמה זרחן הם נושאים במים שלהם. אנצלדוס מטיל מים מהקוטב הדרומי שלה, ולפחות גייזייר אחד אותר בהיסוס מעל אירופה. כאשר משימות עתידיות מתכוננות לבדוק את המזרקות הללו, הן יכולות לשאת מכשירים שעשויים לחפש אחר אלמנטים מגבילים כמו זרחן.

"אני רק חושב שאנחנו צריכים להיזהר עם איזה מכשירים אנו נושאים, " אומר לינגאם.

התייחסות:

מ. לינגם וא 'לוב. "האם החיים מחוץ לכדור הארץ מדוכאים בעולמות אוקיינוס ​​מתחת לפני האדמה בגלל מיעוט המרכיבים הבי-חיוניים?" כתב עת אסטרונומי . 12 בספטמבר 2018.