Apakah ada cukup bahan kimia di dunia es untuk menopang kehidupan di sana?

Selama beberapa dekade, para ilmuwan percaya bahwa di bawah permukaan es Eropa , satelit Jupiter, mungkin ada kehidupan. Selama masa ini, ada beberapa bukti berbeda yang mendukung fakta bahwa satelit ini tidak sendirian. Memang, di tata surya ada banyak "dunia samudera" yang berpotensi mampu mendukung kehidupan: Ceres , Ganymede , Enceladus , Titan , Dion , Triton , dan bahkan, mungkin, Pluto .

Tetapi bagaimana jika dunia ini tidak memiliki unsur-unsur yang diperlukan untuk kehidupan seperti yang kita tahu? Dalam sebuah studi baru, dua ilmuwan dari Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian (CfA) memutuskan untuk menentukan apakah dunia lautan mungkin kekurangan unsur-unsur yang diperlukan untuk kehidupan. Temuan mereka dapat secara serius mempengaruhi teori tentang keberadaan kehidupan di tata surya dan di luarnya, belum lagi kemampuan kita untuk mempelajari kehidupan.

Sebuah penelitian baru - baru ini di Internet berjudul "Apakah kehidupan makhluk luar angkasa ditekan di dunia dengan samudra bawah permukaan karena kurangnya unsur-unsur penting untuk kehidupan?" Itu dipimpin oleh Manasvi Lingam, seorang postdoc dari Institut Teori dan Komputasi (ITC) Universitas Harvard dan CFA, dengan dukungan dari Abraham Loube, direktur ITC, dan Frank Baird, associate professor sains di Harvard.


Penggambaran artistik planet ekstrasurya air yang terletak di katai merah jauh dari kita

Dalam penelitian sebelumnya, kelayakan bulan dan planet lain berpusat di sekitar keberadaan air. Demikian juga dengan studi tentang planet dan satelit di dalam tata surya, dan juga dengan studi tentang planet di luarnya. Menemukan exoplanet baru, para astronom dengan hati-hati mempelajari pertanyaan apakah planet ini berada dalam zona layak huni bintangnya.

Ini adalah tanda utama apakah planet ini dapat memiliki air cair di permukaannya. Selain itu, para astronom berusaha untuk mendapatkan data spektroskopi pada lingkungan exoplanet berbatu untuk menentukan apakah planet ini kehilangan air dari atmosfer - keberadaan molekul hidrogen dapat menunjukkan hal ini. Sementara itu, penelitian lain sedang mencoba untuk menentukan ketersediaan sumber energi, karena mereka juga sangat penting bagi keberadaan bentuk kehidupan yang diketahui oleh kita.

Sebaliknya, Dr. Lingam dan Profesor Lobe membahas masalah bagaimana kehidupan di planet-planet samudra dapat bergantung pada ketersediaan nutrisi yang terbatas. Untuk beberapa waktu telah terjadi perdebatan sengit tentang jenis nutrisi apa yang diperlukan untuk kehidupan di luar bumi, karena keberadaan zat-zat tersebut dapat bervariasi dari satu tempat ke tempat dan dari waktu ke waktu. Ketika Lingam mengirim email kepada kami:

Daftar elemen yang paling umum yang diperlukan untuk kehidupan jenis yang kita tahu termasuk hidrogen, oksigen, karbon, nitrogen, dan belerang. Selain itu, sejumlah kecil logam tertentu (misalnya, besi dan molibdenum) juga dapat bernilai seumur hidup, namun, daftar logam tersebut lebih tidak pasti dan bervariasi.


Gambar artistik dari interior bagian kerak Enceladus, menunjukkan bagaimana aktivitas hidrotermal dapat menyebabkan munculnya geyser air di permukaan satelit.

Untuk penelitian, Lingam dan Loub menciptakan model berdasarkan lautan terestrial untuk menentukan apakah proses kemunculan dan lenyapnya di lautan OPV dapat serupa dengan proses serupa yang terjadi di dunia lain. Di Bumi, sumber OPV adalah sungai, atmosfer, dan gletser, dan sinar matahari menyediakan energi.

Mereka menganggap bahwa fosfor akan menjadi yang paling penting dari semua zat yang terdaftar, dan memperkirakan berapa banyak dari itu dan unsur-unsur lain dunia samudera dengan kondisi awal yang berbeda dapat mengandung. Seperti yang dijelaskan Lingam, masuk akal untuk berasumsi bahwa di dunia seperti itu potensi keberadaan kehidupan juga akan ditentukan oleh adanya keseimbangan antara masuk dan keluarnya OPV.

“Jika arus keluar jauh lebih kuat daripada anak-anak sungai, ini mungkin mengindikasikan bahwa elemen-elemen yang diperlukan akan hilang relatif cepat. Untuk menilai kekuatan arus masuk dan keluar, kami menggunakan pengetahuan tentang Bumi, menggabungkannya dengan parameter dasar dari dunia samudera, seperti pH lautan, ukuran dunia dan sebagainya, dengan segala sesuatu yang diketahui dari pengamatan dan model teoretis. ”

Meskipun sumber atmosfer tidak tersedia untuk samudera bawah permukaan, Lingam dan Loeb bertanggung jawab atas kontribusi sumber hidrotermal. Bukti keberadaan mereka telah diterima di Eropa, Enceladus dan dunia samudera lainnya. Mereka juga memeriksa sumber-sumber non-biologis - seperti mineral yang tersapu batu oleh hujan di Bumi, atau, dalam kasus satelit, oleh air laut.


Penggambaran artistik tentang kemungkinan aktivitas panas bumi yang dapat terjadi di dasar laut di Enceladus

Mereka menemukan bahwa di dunia samudera tata surya, sangat mungkin bahwa mereka akan kekurangan OPV, berbeda dengan air dan energi.

Kami menemukan bahwa cadangan fosfor, salah satu elemen terpenting bagi kehidupan menurut asumsi model kami, menghilang dengan cepat (menurut standar geologis) pada dunia lautan yang memiliki lautan netral atau alkali dengan aktivitas hidrotermal. Karena itu, dari pekerjaan kami, kehidupan di dunia seperti itu dapat eksis dalam konsentrasi kecil (atau dalam interval waktu kecil), dan, oleh karena itu, agak sulit untuk dideteksi.

Kesimpulan seperti itu, tentu saja, memengaruhi misi yang dirancang untuk mempelajari Eropa dan satelit lain di tata surya luar. Ini termasuk misi Europa Clipper NASA, yang akan diluncurkan antara 2022 dan 2025. Probe harus terbang beberapa kali di dekat permukaan Eropa dan mencoba untuk mendeteksi biomarker dalam jet geyser yang naik dari permukaan satelit.

Misi serupa diusulkan untuk dikirim ke Enceladus, di samping itu, NASA sedang mempertimbangkan kemungkinan misi Capung untuk mempelajari atmosfer, permukaan dan danau metana Titan. Namun, jika studi Lingam dan Loube benar, maka peluang misi ini untuk menemukan tanda-tanda kehidupan di dunia samudera tata surya akan sedikit. Namun, sebagaimana dicatat oleh Lingams, mereka masih percaya akan perlunya misi semacam itu.


Gambar artistik dari misi pesawat ruang angkasa Europa Clipper.

"Meskipun model kami memperkirakan bahwa misi ruang angkasa di masa depan untuk dunia ini memiliki sedikit peluang untuk berhasil menemukan kehidupan di luar bumi, kami percaya bahwa mereka harus tetap dilakukan," katanya. "Mereka akan memberikan peluang bagus untuk memverifikasi dan mengkonfirmasi atau membantah prediksi utama model kami, dan mengumpulkan lebih banyak data untuk meningkatkan pemahaman kami tentang dunia lautan dan siklus biogeokimia mereka."

Selain itu, seperti yang ditulis Loub, penelitian ini berfokus pada kehidupan genus yang kita kenal. Jika misi ke dunia ini dapat menemukan sumber kehidupan di luar bumi, ini berarti bahwa kehidupan dapat muncul berdasarkan kondisi dan elemen yang tidak kita kenal. Dalam hal ini, studi tentang Eropa dan dunia samudera lainnya tidak hanya diinginkan, tetapi juga perlu.

"Pekerjaan kami menunjukkan bahwa komponen penting dari jenis kehidupan yang kita kenal sebagai fosfor dengan cepat habis di lautan di bawah permukaan," katanya. "Sebagai akibatnya, kehidupan di lautan, yang diyakini ada di bawah permukaan es Eropa atau Enceladus, tidak akan mudah." Jika misi di masa depan mengkonfirmasi tingkat fosfor yang rendah, tetapi menemukan kehidupan di lautan ini, maka kita akan belajar tentang jalur kimia baru untuk kehidupan selain terestrial. "

Akibatnya, para ilmuwan yang mencari kehidupan di alam semesta harus menggunakan pendekatan yang paling tidak menentang. Sampai kita menemukan kehidupan di luar Bumi, semua asumsi kita akan didasarkan pada kehidupan yang ada di planet kita. Saya bahkan tidak bisa membayangkan alasan yang lebih baik untuk keluar dari sini dan menjelajahi Semesta!