Считается, что Европа скрывает под своей ледяной оболочкой глубокий океан соленой жидкой воды. Имеет ли Юпитерианская луна сырье и химическая энергия в правильных пропорциях для поддержания биологии — тема интенсивного научного интереса.
Ответ может зависеть от того, есть ли в Европе среды, в которых химические вещества используются в правильных пропорциях для поддержания биологических процессов. Жизнь на Земле использует такие ниши.В новом исследовании, опубликованном в Geophysical Research Letters, журнале Американского геофизического союза, ученые из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL), Пасадена, Калифорния, сравнили потенциал Европы по производству водорода и кислорода с потенциалом Земли с помощью процессов, которые не работают. непосредственно связаны с вулканизмом. Баланс этих двух элементов является ключевым показателем энергии, доступной для жизни.
Исследование показало, что суммы будут сопоставимы по масштабу; в обоих мирах производство кислорода примерно в 10 раз превышает производство водорода.По словам Стива Вэнса, планетолога из JPL и ведущего автора нового исследования, работа привлекает внимание к тому, что скалистые недра Европы могут быть гораздо более сложными и, возможно, похожими на Землю, чем обычно думают люди. «Мы изучаем инопланетный океан, используя методы, разработанные для понимания движения энергии и питательных веществ в собственных системах Земли. Круговорот кислорода и водорода в океане Европы будет основным двигателем химии океана Европы и любой жизни в нем, просто так на земле."
В конечном итоге Вэнс и его коллеги также хотят понять круговорот других основных элементов жизни в океане: углерода, азота, фосфора и серы.В рамках своего исследования исследователи подсчитали, сколько водорода потенциально может быть произведено в океане Европы, поскольку морская вода вступает в реакцию с горными породами в процессе, называемом серпентинизацией. В этом процессе вода просачивается в промежутки между минеральными зернами и вступает в реакцию с породой с образованием новых минералов, выделяя при этом водород. Исследователи посчитали, как трещины на морском дне Европы со временем могут открыться, поскольку скалистые недра Луны продолжают остывать после ее образования миллиарды лет назад.
Новые трещины подвергают свежую породу воздействию морской воды, где может происходить больше реакций с образованием водорода.Считается, что в океанической коре Земли такие трещины проникают на глубину от 5 до 6 километров (от 3 до 4 миль). Исследователи ожидают, что на современной Европе вода может достигать глубины 25 километров (15 миль) в каменистые недра, управляя этими ключевыми химическими реакциями на более глубокой части морского дна Европы.Другая половина уравнения «химическая энергия — энергия для жизни» Европы будет обеспечиваться окислителями — кислородом и другими соединениями, которые могут реагировать с водородом — циркулирующими в европейском океане с ледяной поверхности выше.
Европа залита излучением Юпитера, которое расщепляет молекулы водяного льда, чтобы создать эти материалы. Ученые пришли к выводу, что поверхность Европы возвращается в ее внутреннюю часть, что может переносить окислители в океан.«Окислители изо льда подобны положительной клемме батареи, а химические вещества с морского дна, называемые восстановителями, подобны отрицательной клемме», — сказал Кевин Хэнд, планетолог из JPL и соавтор исследования. «Независимо от того, замыкают ли жизнь и биологические процессы кругооборот, это является частью того, что мотивирует наше исследование Европы».Скалистый спутник Европы, соседний с Юпитером, Ио, является наиболее вулканически активным телом в Солнечной системе из-за тепла, производимого растягивающими и сжимающими эффектами гравитации Юпитера, когда он вращается вокруг планеты.
Ученые долгое время считали возможным, что Европа могла также иметь вулканическую активность, а также гидротермальные источники, через которые горячая вода с минералами вытекала из морского дна.По словам Вэнса, исследователи ранее предполагали, что вулканизм имеет первостепенное значение для создания обитаемой среды в океане Европы.
Считается, что если такая активность не происходит в его каменистых недрах, большой поток окислителей с поверхности сделает океан слишком кислым и токсичным для жизни. «Но на самом деле, если порода холодная, ее легче сломать», — сказал он. «Это позволяет производить огромное количество водорода с помощью серпентинизации, которая уравновешивает окислители в соотношении, сравнимом с таковым в океанах Земли».НАСА в настоящее время разрабатывает миссию по исследованию Европы и потенциальной обитаемости Луны. Миссия отправит высокопроизводительный радиационно-устойчивый космический корабль на длинную петлевую орбиту вокруг Юпитера, чтобы совершить многократные облеты Европы с близкого расстояния.
Во время этих облетов миссия будет делать снимки с высоким разрешением; определить состав ледяной поверхности Луны и слабой атмосферы; и исследовать его ледяную оболочку, океан и недра.