I årtier har Europa, en af Jupiters største måner, været betragtet som en af stjernernes kandidater i jagten på liv uden for JordenUnder dens iskolde overflade ligger et enormt underjordisk hav af saltvand, der på papiret syntes at besidde flere grundlæggende ingredienser for beboelighed.
Imidlertid har en række nyere arbejder, anført af en undersøgelse offentliggjort i Nature CommunicationsDe tegner et meget koldere billede, i enhver forstand. Interne modeller tyder på, at havbunden i dette hav ville være for stift og geologisk kedeligt for at levere den energi og de næringsstoffer, som selv de mest robuste mikrober har brug for.
Et stort hav, der ikke garanterer liv
Under Europas isskorpe ligger et globalt hav, der ifølge de mest accepterede estimater kunne nå mellem 60 og 150 kilometer dybdeAlt dette dækket af et lag is ca. 15 til 25 kilometer tyk, meget sprækket på overfladen, men tilsyneladende hvilende på en overraskende rolig bund.
Selvom dens diameter er ca. 3.100 kilometer —lidt mindre end vores Månes—, tyder beregninger på, at dette hav af saltvand kunne at indeholde mere vand end alle Jordens oceaner tilsammenAlene dette tal nærede i årevis ideen om, at Europa var et af de mest lovende steder i solsystemet at finde liv.
Det nye studie, ledet af planetforsker Paul ByrneEn forsker fra Washington University i St. Louis udfordrer den optimistiske opfattelse. Efter at have rekonstrueret månens indre ved hjælp af fysiske modeller og sammenlignet dens egenskaber med månens, fandt han ud af, at månens indre faktisk var det mest realistiske. Jorden, Månen og Io (endnu en ekstremt vulkansk Jupiter-måne), konkluderer holdet, at Europas grundfjeld ville være mekanisk meget modstandsdygtig, til det punkt, hvor det forhindrer dannelsen af store tektoniske strukturer.
Ifølge forfatterne ville der ikke være noget at forvente på den havbund lange midtoceanrygge, dybe skyttegrave, undersøiske vulkaner eller aktive hydrotermiske vældI praksis ville vi stå over for en verden med et enormt hav, men bosat på en næsten uforanderlig klippefyldt grund.
Hvorfor havbunden er nøglen til beboelighed
På Jorden peger mange af hypoteserne om livets oprindelse på hydrotermiske stråler fra havbundenDer genererer samspillet mellem varm klippe og havvand, drevet af pladetektonik og vulkanisme, kemiske forbindelser som metan og rigelig energi, der er tilgængelig for mikroorganismer.
Byrnes hold overførte denne viden til Europa for at undersøge, om lignende processer kunne eksistere på den måne. Deres konklusion er, at Den europæiske havbund ville være for stiv at de sprænger og fornyer sig selv på en vedvarende måde, hvilket ville forhindre reproduktionen af den type dynamiske miljøer, som vi kender på Jordens havbunde.
Med Byrnes egne ord, hvis vi kunne sende en robotubåd til Europas hav, ville vi højst sandsynligt ikke finde nylige sprækker, aktive vulkaner eller varme vandsøjler stiger fra bunden. Geologisk set peger alt på et landskab domineret af ro, uden de kilder til kemisk energi, der nærer de dybe økosystemer i Jorden.
Denne opfattelse stemmer overens med andre undersøgelser, der peger på, at vand-sten-reaktioner I Europa ville disse økosystemer være begrænset til de første par hundrede meter af havbunden, uden intens og kontinuerlig udveksling mellem det klippefyldte indre og havet. Et sådant scenarie reducerer i høj grad sandsynligheden for dannelse og vedligeholdelse af komplekse økosystemer.
Alligevel udelukker undersøgelsen ikke fuldstændig muligheden for, at de kunne eksistere. meget simple mikroorganismer i specifikke nicher, men mængden af tilgængelig energi ville ifølge modellerne være meget begrænset til at opretholde store samfund.
Jupiters tyngdekrafts indflydelse (og begrænsninger)
En af de store indre motorer i Jupiters måner er tidevandsopvarmning, den samme proces, der, taget til det ekstreme, udvikler sig til Io på det mest vulkansk aktive legeme i solsystemet. Jupiters intense tyngdekraft deformerer konstant denne måne, genererer indre varme og nærer dens spektakulære vulkanisme.
I Europas tilfælde er situationen anderledes. Dens bane er mere stabil og noget længere vækså tidevandskræfterne er svagere. Modellerne i den nye undersøgelse indikerer, at denne opvarmning har været tilstrækkelig til at for at forhindre havet i at fryse helt til ismen det er ikke nok til at deformere grundfjeldet med den intensitet, der er nødvendig for at aktivere robust tektonik eller langvarig vulkanisme.
Forskerne påpeger også, at den oprindelige indre varme i bjergkernen Den ville i vid udstrækning være forsvundet for milliarder af år siden. Denne termiske udtømning ville forklare, hvorfor den nuværende havbund fremstår som et så stabilt og relativt udynamisk miljø.
Denne kombination af moderate tidevand Og den afkølede kerne efterlader Europa i en slags mellemzone: den bevarer et flydende hav under isen, men mangler det geologiske maskineri, der på Jorden anses for at være fundamentalt for at opretholde dybe økosystemer.
Billedet står i kontrast til andre isfyldte planeter, såsom Titan (Saturn), hvor nogle modeller fortsat antyder et muligvis mere aktivt indre med en meget anderledes kemi, hvilket får nogle i det europæiske og amerikanske videnskabelige samfund til at mene... at fordele fokus for søgen efter liv blandt flere kandidater og ikke kun i Europa.
Tre krav til livet… med én stor ukendt
Inden for astrobiologi fremhæves ofte tre hovedbetingelser for liv, som vi kender det: Flydende vand, organiske forbindelser og en energikildePå papiret opfylder Europa de to første krav godt og i det mindste delvist det tredje.
På den ene side er alle missioner og observationer enige om, at månen rummer en globalt hav af flydende vandPå den anden side er følgende blevet identificeret på dens isfyldte overflade: organiske molekyler som højst sandsynligt også ville være til stede i det underjordiske hav.
Problemet er energi. Europas kredsløb omkring Jupiter genererer tidevandsopvarmning indeni, men modeller antyder, at dette bidrag ville være svagt på havbunden. Det vil sige, at der ville være nok energi til at forhindre vandet i at fryse helt, men ikke nok til at stimulere en aktiv tektonik eller vedvarende vulkanisme ved den klippefyldte base.
Denne nuance ændrer radikalt fortolkningen af beboelighed. Det er nødvendigt at have vand og organisk materiale, men uden en geologisk motor, der blander materialer, fornyer skorpen og muliggør kontinuerlige kemiske reaktioner, sandsynligheden for, at liv opstår og opretholdes Det er reduceret til et minimum.
Artiklens forfattere insisterer på, at deres resultater refererer til estado faktisk fra Europa. De udelukker ikke, at månens indre tidligere kunne have været meget mere aktivt, med en varmere havbund og hydrotermiske væld, der var i stand til at opretholde økosystemer i en begrænset periode.
Kunne Europa have været mere beboeligt tidligere?
Et af de mest spændende punkter i studiet er ideen om, at Europa for milliarder af år siden kan have været, en langt mere aktiv og potentielt beboelig verdenI den tidlige fase kunne restvarme fra kernen og måske mere intense tidevand have drevet en havbund med hydrotermiske væld og kraftig væskecirkulation.
I så fald kan det ikke udelukkes, at de kan optræde økosystemer baseret på vand- og bjergartskemisvarende til dem, der observeres ved Jordens midtoceaniske rygter. Over tid ville det progressive tab af indre varme dog have slukket denne aktivitet og efterladt havbunden i den stilhed, som de nuværende modeller antyder.
Hvis noget lignende var sket, ville enhver potentiel europæisk biosfære have haft en begrænset periode at udvikle sig og tilpasse sig faldet i tilgængelig energi. At afgøre, om denne margen var tilstrækkelig til, at liv kunne opstå, og om dette liv kunne overleve i en stadig koldere verden, er en af de store ukendte spørgsmål, som kommende missioner vil forsøge at besvare.
Dette tidsperspektiv påvirker også, hvordan biomarkørsøgning på den isfyldte overflade. Nogle af de observerede strukturer, såsom kaotisk terræn eller områder, hvor isen tilsyneladende er blevet brudt og omorganiseret, kunne indeholde spor om en mulig tidligere udveksling mellem havet og det øvre lag.
Denne debat følges nøje i Europa og andre forskningscentre på kontinentet, da den påvirker fremtidig planlægning. Europæiske missioner og samarbejder med NASA når man prioriterer videnskabelige mål og vælger instrumenter.
Europa Clipper, JUICE og Europas rolle i rumudforskning
Selvom den nye forskning sænker forventningerne om at finde liv på Europa, er den videnskabelige interesse for denne måne ikke aftaget, langt fra. Tværtimod har missioner som europa klipper (NASA) og JUICE (Den Europæiske Rumorganisation) har denne frosne verden blandt deres prioriterede mål.
Europa Clipper, opsendt af NASA og planlagt til at flyve forbi månen fra i 2031Den vil lave snesevis af tætte afleveringer for at opnå billeder i høj opløsning Missionen har til formål at måle tykkelsen af isskorpen og karakterisere havet under overfladen i detaljer. Instrumenterne vil omfatte isgennemtrængende radar, magnetometre og spektrometre, der er i stand til at analysere den kemiske sammensætning af overfladen og eventuelle vandsøjler.
For sin del er missionen JUICE ESA's Jupiter ICy Moons Explorer er allerede på vej til det jovianske system og forventes at ankomme i begyndelsen af næste årti. Selvom dens primære mål bliver månen Ganymedes, vil sonden også studere Europa og Callistogiver et meget værdifuldt overblik over Jupiters ismåner.
Fra et europæisk perspektiv repræsenterer disse missioner en strategisk mulighed for at konsolidere den rolle, som kontinentets rumindustri og dets forskningscentre, der udforsker det ydre solsystem. Spanien er, gennem sin deltagelse i ESA og dets højteknologiske virksomheder, også en del af denne forpligtelse til bedre at forstå de iskolde verdener.
Dataene fra Europa Clipper og JUICE vil være afgørende for at verificere, i hvilket omfang nuværende modeller nøjagtigt beskriver en inert havbund Eller hvis der tværtimod stadig er overraskelser at opdage under isen.
Billedet, der tegner sig, er et billede af en måne med Masser af vand, men lidt indre energihvor det enorme hav skjult under isen sandsynligvis ville være et koldt og kemisk inaktivt miljø. Europa forbliver et privilegeret naturligt laboratorium til at studere, hvordan iskolde verdener fungerer, og hvad de virkelig har brug for for at være beboelige, selvom hvert nyt datastykke tyder på, at i det mindste for nu, Jupiters måne har intet liv Eller, hvis den havde en, er den fase langt bagud i dens historie.
