Życie poza Ziemią? Podlodowy ocean na Europie może zawierać mnóstwo tlenu

Europa, lodowy księżyc Jowisza, jest jednym z najciekawszych kandydatów do poszukiwania pozaziemskiego życia. Nieco mniejszy od Merkurego księżyc pod grubą skorupą lodu może mieć ocean zawierający więcej ciekłej wody, niż wszystkie morza na Ziemi razem wzięte. Do tego księżyc ma źródła energii i związki organiczne mogące stanowić pożywienie i budulec dla żywych istot.

Najnowsza badanie do tej niezwykle intrygującej astrobiologów mieszanki dodaje jeszcze jeden kluczowy element: okazuje się, że procesy geochemiczne zachodzące na księżycu wciągają pod jego lodową skorupę tlen, niezbędny dla większości znanych nam na Ziemi zwierząt.

Ogromne ilości związków organicznych, wody, oraz podgrzewające wodę i dostarczające energii gejzery - to wszystko elementy, które sprawiają, że Europa jest potencjalnie doskonałym miejscem do powstania życia podobnego do tego, jakie znamy z Ziemi. W tej układance dotąd brakowało jeszcze jednego elementu: tlenu. Naukowcy wiedzieli, że tlen występuje na powierzchni księżyca, ale jak dotąd nie udało się ustalić mechanizmu, w ramach którego mógłby on przenikać przez grubą na wiele kilometrów lodową czapę pokrywającą ocean. A bez tlenu trudno formy życia bardziej zaawansowane od najprostszych bakterii.

Tlen na powierzchni Europy jest generowany, gdy światło słoneczne i naładowane cząstki z Jowisza uderzają w lód, rozrywając cząsteczki wody. Lżejszy wodór ucieka w kosmos, ale tlen zostaje. Na powierzchni jest go mnóstwo.

Według najnowszego badania, opublikowanego przez badaczy z UT Jackson w czasopiśmie “Geophysical Research Letters", tlen z powierzchni może przeniknąć przez liczącą nawet 25 km. lodową pokrywę. Ale zajmuje mu to tysiące lat.

Kluczem mogą być tzw. "obszary chaosu": dziwne regiony Europy, pokryte nieprzewidywalną mieszaniną grzbietów, pęknięć, uskoków i równin. Pokrywają około 25 proc. powierzchni Europy, choć procesy, które powodują powstanie tak osobliwych form, nie są jeszcze dobrze zrozumiane.

Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest jednak to, że “obszary chaosu" powstają, bo gruba lodowa pokrywa wcale nie jest jednorodnie zamarznięta. Pod wpływem ciepłych prądów podlodowego oceanu, lód może się roztapiać, tworząc szczeliny czy wręcz wielkie jeziora zawieszone w głębi lodowca.

Badanie z 2011 r. wykazało, że takie jeziora mogą tworzyć się na głębokości zaledwie 3 km. pod “obszarami chaosu". To wystarczająco płytko, by, dzięki ruchom pokrywy lodowej, do takich zbiorników mogły trafiać bąbelki tlenu powstałe na powierzchni.

To jednak dopiero pierwsza część rozwiązania, bo o ile bąbelki mogą stosunkowo łatwo pokonać 3 km wgłąb lodu, to zasadniczy ocean znajduje się jeszcze ponad 20 km głębiej. A słone wewnątrzlodowe jeziora nie są z nim bezpośrednio połączone.

Tu do gry wchodzi jednak zjawisko nazywane przez badaczy “falami porowatości": płynące z głębi oceanu ciepło unosi się do góry, topiąc lub częściowo nadtapiając miejscami lodową skorupę. Gdy taki termiczny bąbel diciera do powierzchni, tworzy rozmaite elementy krajobrazu “obszarów chaosu". Ale wcześniej, powstające w lodzie nadtopione pory pozwalają bogatej w tlen solance z jezior stopniowo przenikać coraz głębiej.

Cały proces jest niezwykle powolny: pokonanie 25 km od powierzchni do oceanu może zajmować cząsteczkom tlenu nawet 20 tys. lat. Ale dzięki niemu do mórz Europy trafia aż 86 proc. cząsteczek tlenu wytworzonych na powierzchni księżyca.  To wystarczy, by podlodowy ocean Europy był równie bogaty w tlen, co oceany na Ziemi.

“Nasze badania pokazują, że ten proces leży w sferze możliwości" pisze Prof. Marc Hesse, geolog z UT Jackson. “I podpowiadają rozwiązanie jednego z największych problemów związanych z możliwością istnienia życia w oceanach Europy".

Na rozwikłanie części zagadek Europy musimy jednak poczekać jeszcze kilka lat. W październiku 2024 r. w lot na Europę wybierze się budowana właśnie przez NASA sonda Europa Clipper. Dotrze do lodowatego księżyca w pięć i pół roku później. Clipper, pierwsza misja kosmiczna poświęcona właśnie Europie, ma zbadać skład chemiczny oceanu, geologię księżyca, zmierzyć dokładnie grubość jego lodowej skorupy i sprawdzić, jakie procesy ją kształtują. Także to, czy z powierzchni do oceanu rzeczywiście trafia tlen.

Sonda zapewne nie da nam ostatecznej odpowiedzi na pytanie o to czy na księżycu Jowisza istnieje życie. Ale powinna nam powiedzieć, czy istnieją tam dla niego warunki.