Az Europa asztrobiológiai potenciálja - asztrobiológia kurzus VI. rész

Az asztrobiológiai kurzus hatodik részében a Jupiter legizgalmasabb holdját, az Europát mutatjuk be. Ez a nagy hold a Mars mellett a másik olyan égitest szűkebb kozmikus környezetünkben, a Naprendszerben, ahol a szakemberek esélyt látnak arra, hogy élet alakult ki, amely esetleg ma is virágzik.  

A földi extremofil élőlények tűrőképességéből kiindulva az alábbi környezetekben van esély valamilyen, az általunk ismerthez hasonló életformák jelenlétére az Europán. Tudásunk azonban még nem elegendő ahhoz, hogy nagy valószínűséggel állítsuk: az ott uralkodó feltételek között nincs olyan paraméter, amely kizárja az élet lehetőségét.

• A felszín környéke. A felszín közelében, néhány méteres mélységig elméletileg elég a napsugárzás a fotoszintézishez, ugyanakkor a legfelső 10-20 centiméter vastag rétegben nagyon erős a Jupiter magnetoszférájából származó részecskebombázás. Éjszaka a felszín 80 K körüli hőmérsékletre hűl le, a napi hőingás által érintett réteg 7-8 centiméter vastag. A szilárd fázisú üvegházhatás (sugárzás behatolása, majd az ott keletkező infravörös hullámhosszak visszatartása) néhány centiméter mélységig maximum 10 foknyit melegíthet még - de a hőmérséklet így is túl alacsony bármely általunk ismert életformának. Ugyanakkor jelenleg még nem ismerjük, milyen hőmérséklet uralkodhat az óceánfeneki meleg feláramlások által létrehozott káoszterületeken azok kialakulásakor. A rendszeresen nyíló-záródó törések mentén is más környezet lehet aktív periódusukban, mint a felszín egyéb részein.

• 

  Magmacseppek a jégben

  Jágpáncél belseje. Az óceán anyagából a jégpáncélba benyomuló folyadékcseppek lassan fagynak meg. Ezek vulkáni központok felett lehetnek, valamint a felnyíló, majd összezáródó törések mentén helyezkedhetnek el.
• Jégpáncél alja. A jégkéregre alulról kifagyó jégkristályok hossztengelye vízszintes, így köztük mikroszkopikus folyadékzárványok keletkezhetnek. Miután a jég teljesen körbezárja az apró cseppet, víztartalma elkezd kifagyni, és sótartalma nő. Eközben emelkedik a belső nyomás, mert a jég nagyobb térfogatot foglal, mint a víz - ami a csepp mozgását eredményezheti. A jégpáncél alján lévő határfelület mentén történhetnek olyan folyamatok, amelyek energiát szolgáltatnak bizonyos reakciókhoz.
• Az óceán vizének fagyáspontja -1,8 - -2 Celsius-fok környékén lehet, a sótartalomtól függően. A benne áramló ionok elektromágneses teret gerjesztenek, amelyekkel kapcsolatban szintén különböző kémiai átalakulások történhetnek - egyes reakciótermékek ezek közül is használhatóak talán bizonyos életfolyamatokhoz. Ha az óceán hideg (210-260 K), főleg kloridionok és kénsav lehet benne, ha pedig melegebb (266 K), szulfátok dominálhatnak a vízben a modellek alapján. A vulkánok anyagkibocsátása miatt SO₂, CO₂, CO, CH₄ is előfordulhat a vízben.
• Az óceán alja lehet a legjobb környezet az esetleges élőlények kialakulásához és fennmaradásához. Itt ugyanis a kőzetekkel érintkező vízben sokféle anyag van jelen, és változatos kémiai reakciók történhetnek. A víz alatti vulkáni és hidrotermális tevékenységet elméletileg kemotróf élőlények használhatják ki, amelyek napfény nélkül is megélnek.

Fejlődéstörténet

Az Europa jelenlegi, felszín alatti folyékony vízóceánját elsősorban az árapály-eredetű hő tartja fent. Mivel ennek nagysága a szomszédos holdak pályaelemeinek apró módosulásai révén időben változik, az óceán vastagsága is változhatott a múltban. A modellek arra utalnak, hogy egy ilyen nagy folyadéktest lassan tud csak megfagyni, különösen, ha a fagyáspontot csökkentő sókat is tartalmaz. Ennek értelmében, bár a fejlődés során változott az árapály-eredetű hő nagysága, az óceán csak nagyon ritkán fagyhatott be. Az árapállyal kapcsolatos változások inkább a jégpáncélt, annak vastagságát, a törések gyakoriságát és a deformációk jellegét érintették. Ennek nyomán persze időnként módosult a jég lassú körforgása révén a felszínről az óceánba kerülő anyagok mennyisége.

Fantáziarajz a hold korai időszakáról, amikor a Jupiter erős sugárzása miatt a felszínén még folyékony óceán lehetett (NASA, JPL)

A hold fejlődésének kezdeti időszaka lehetett a legmelegebb. Az óriásbolygók ugyanis kialakulásukkor sokkal erősebben sugároznak, mint a későbbiekben. Ezek nyomán könnyen elképzelhető, hogy a Jupiter és holdjainak megszületése után egy ideig az Europa erősebb besugárzást és több energiát kapott a fiatal óriásbolygótól, mint a Naptól. Ebben az időszakban lehet, hogy nem volt felszíni jégpáncél, és egy vízgőzben gazdag légkör alatt hullámzott az Europa szabad felszínű óceánja. A kérdéses periódus azonban rövid lehetett, és a később kialakult jégpáncél, bár változó vastagsággal és szerkezettel, de végleg megmaradt.

Tervek az Europa felderítésére

Az utóbbi években, részben a Galileo-űrszonda felfedezései, részben az asztrobiológiai kutatások új eredményei nyomán több terv is napvilágot látott, amelyek keretében az Europa felszín alatti óceánját vizsgálnák. Némely esetben a tervezett berendezés egy földi prototípusának tesztelése is megkezdődött. Bár a tervek szépek és látványosak, sajnos többségük jelenleg anyagi okokból egyelőre nem tűnik megvalósíthatónak.

JIMO (Jupiter Icy Moon Orbiter)

Ice Clipper

Cryobot

Összefoglalva: mai ismereteink alapján elképzelhető, hogy az Europa felszín alatti óceánja megfelelő körülményeket biztosít az élet kialakulásához és fennmaradásához. Elméleti szempontból tekintve az óceán aljzatán lévő vulkáni központok azokra az ősi hévforrásokra emlékeztethetnek, amelyek környezetében mai ismereteink szerint a földi élet kialakult. Ezek vizsgálatára a technológiánk megfelelő, illetve a hiányzó képességek reálisan kifejleszthetők a közeljövőben.

Feladat

Milyen folyamatok történhetnének az Europa holddal, ha a Jupiter körüli pályáról a Föld naptávolságába hoznánk, tehát képzeletben bolygónk helyére tennénk?

Az előző feladat megoldása

Korábbi cikkünkben az alábbi kérdést adtuk fel: Mennyiben változhatnak meg a Titan asztrobiológiai adottságai, amikor a Nap 4-5 milliárd év múlva vörös óriássá fúvódik, és energiakibocsátása drasztikusan megnő?

A Nap megnőtt energiakibocsátása miatt a Föld túl meleg és kellemetlen hely lesz az élet számára, ugyanakkor a távolabbi, ma még fagyos égitestek adottságai javulhatnak. Elméletileg nem kizárt, hogy egyes jégholdak felszíne annyira felmelegszik, hogy meg is olvad. Ha pedig stabil légkör védi őket, a tavak vagy globális óceánok tartósan is megmaradhatnak. Ugyanakkor elképzelhető, hogy a Titan mindehhez túlságosan messze van a Naptól. Továbbá a vörös óriás állapotú csillagok sugárzása élénken ingadozik, amely nagyon változékony állapotokat eredményezhet egy jégholdon. Mindent összevetve mégis könnyen elképzelhető, hogy az élet számára sokkal kedvezőbb lesz ez a rövid időszak a Titanon.