Życie we Wszechświecie? To pytanie już od dawna nie przynależy do sfery science fiction. Ale życia nie trzeba szukać w odległych galaktykach czy na powierzchniach pozasłonecznych planet. Warunki do jego rozwoju ma wiele miejsc w naszym bezpośrednim sąsiedztwie, w światach krążących wokół naszej rodzimej gwiazdy. W tym cyklu będziemy odwiedzać kolejne zakątki Układu Słonecznego z pytaniem: czy jest tam… coś?
Dla poszukiwaczy życia poza Ziemią to odkrycie epokowe: po raz pierwszy udało się stwierdzić, że świat inny niż nasza planeta ma wszystkie składniki potrzebne do zaistnienia życia podobnego do naszego. Światem tym nie jest jednak Mars czy Wenus, a niewielki, zamarznięty na kość księżyc pogrążony w wiecznym półmroku.
Pomogła astronomiczna archeologia. Badacze z Europy i Japonii przekopali się przez przepastne archiwa danych dostarczonych przez sondę Cassini, która sześć lat temu spłonęła w atmosferze Saturna. Wcześniej, przez 13 lat, sonda badała olbrzymią planetę i jej satelity. Dostarczyła tyle informacji, że naukowcy będą dokonywać w nich kolejnych odkryć jeszcze przez wiele dziesięcioleci.
„Dane były dostępne dla każdego na serwerach NASA przez ostatnich 15 lat” – mówił Frank Postberg, badacz z Freie Universität Berlin, który był głównym autorem przełomowego, opublikowanego właśnie na łamach „Nature” badania.
Przełomowego, bo jego zespół odkrył w danych z sondy ostatni element niezwykle istotnych kosmicznych puzzli. Po raz pierwszy w oceanach świata innego niż Ziemia znaleziono fosfor. Najrzadszy ze związków niezbędnych dla powstania życia takiego, jakie znamy. „Ten kluczowy składnik może występować tam w ilościach wystarczających, by w oceanie Enceladusa mogło istnieć życie” – dodawał współautor publikacji, Christopher Glein z Southwest Research Institute w San Antonio. „To szokujące astrobiologiczne odkrycie”.
Skąd ta ekscytacja? Całe życie na Ziemi opiera się na zaledwie sześciu klockach. Sześciu kawałkach układanki, które w odpowiedniej konfiguracji zmieniają się w białka, aminokwasy i wszystkie inne chemiczne związki kluczowe dla funkcjonowania żywych istot. Od prymitywnych bakterii po człowieka.
Związki te to węgiel, wodór, azot, tlen, siarka i właśnie fosfor. Pięć z nich jest stosunkowo powszechnych. Ich obecność na Enceladusie odkryto już wiele lat temu.
Fosfor jednak z wielu względów jest najrzadszym ze składników życia. Jeszcze pięć lat temu szef wydziału astronomii Uniwersytetu Harvarda Avi Loeb opublikował badanie, które sugerowało, że pozaziemskie oceany światów takich jak Enceladus czy Europa (satelita Jowisza) mogą być wyjątkowo ubogie w ten pierwiastek. A to czyniłoby z nich miejsca bardzo nieprzyjazne dla życia.
Pierwiastek ten jest kluczowy, bo wiąże się z tlenem w tzw. grupy fosforanowe, łączące długie łańcuchy DNA i RNA. Jest też obecny w kościach, błonach komórkowych, stanowi także nieodzowny element cząsteczek takich jak adenozynotrójfosforan (ATP) – kluczowy nośnik energii chemicznej w komórkach. Bez niego nie ma życia takiego, jakim je znamy.
Nowe badanie wskazuje jednak, że Enceladus nie tylko nie jest w fosfor ubogi, ale że jego ocean może zawierać stężenia tego pierwiastka setki razy wyższe niż oceany na Ziemi. „Wysokie stężenia związków fosforu są skutkiem interakcji między bogatymi w węglany wodami a skalistymi minerałami na dnie oceanu Enceladusa – pisze Glein. – Te same reakcje mogą zachodzić także na innych światach posiadających oceany”.
Słowem: jeśli na Enceladusie jest wszystko, czego potrzeba do życia, to prawdopodobnie równie dobre warunki występują też na innych księżycach, takich jak Ganimedes, Tryton czy Europa. Układ Słoneczny jest o wiele żyźniejszy, niż sądziliśmy.
Przez stulecia Enceladus był tylko jednym z wielu punkcików dostrzegalnych na nocnym niebie przez teleskop. Od chwili odkrycia księżyca w 1789 r. przez Williama Herschela nie było o nim wiadomo niemal nic nowego. W zasadzie jedynym, co wyróżniało szósty co do wielkości księżyc Saturna, był jego kolor: nie ma w Układzie Słonecznym obiektu równie białego, odbijającego tyle słonecznego światła.
Przyczyna tego osobliwego stanu rzeczy stała się jasna w sierpniu 1981 r. Sonda Voyager 2, która przemknęła pomiędzy Saturnem i jego księżycami w kilkadziesiąt godzin, wysłała na Ziemię zdjęcia dowodzące, że Enceladus to stosunkowo gładka, biała kula lodu.
„Stosunkowo”, bo jego powierzchnia jest pokryta pręgami, kraterami i kanionami. Już wtedy było jednak wiadomo, że choć średnia temperatura w południe na jego powierzchni wynosi tylko minus 198 stopni Celsjusza, Enceladus nie jest po prostu martwą, kosmiczną śnieżką: zarówno pęknięcia lodu, jak i stosunkowo niewielka liczba kraterów wskazywały, że lodowaty świat jest geologicznie żywy. Że jego powierzchnia stale się odnawia. A to oznaczałoby, że w jego głębinach dzieje się coś bardzo ciekawego.
Jak bardzo ciekawego – tego dowiedzieliśmy się dopiero ćwierć wieku później, dzięki amerykańsko-europejskiej sondzie Cassini, która dotarła do Saturna w 2004 r. Trwające przez 13 lat badania prowadzone przez wyposażoną w istny arsenał czujników sondę otworzyły astronomom oczy na to, jak złożony system światów składa się na menażerię ponad stu saturnowych księżyców.
Pomiary dowiodły, że Enceladus nie jest po prostu bryłą lodu – lecz że najprawdopodobniej składa się z trzech warstw: grubej na 30-40 km lodowej pokrywy, skalistego jądra i położonego między innymi oceanu, który ma średnią głębokość 26-31 km. Dla porównania, głębokość ziemskich oceanów wynosi średnio 3,7 km.
Skąd ciekła woda w miejscu, do którego światło Słońca niemal nie dociera? Pomiary z Cassini wykazały, że w pobliżu bieguna południowego księżyca znajduje się wyjątkowo ciepły obszar, gdzie temperatury dochodzą do minus 116 stopni Celsjusza. To wciąż wstrząsająco zimno, ale o wiele cieplej niż średnia na pozostałych częściach powierzchni. Oznacza to, że w głębi coś podgrzewa lód. A zapewne i ciekłą wodę.
Tym czymś ma być grawitacja samego Saturna i oddziaływanie innych księżyców, które rozciąga i ściska skaliste jądro Enceladusa niczym ogromną gumę do żucia. To rozgrzewa skały, które z kolei mogą prowadzić do powstania kominów geotermalnych: źródeł gorącej, bogatej w minerały wody na dnie oceanu. Takie kominy istnieją na Ziemi i potencjalnie są jednym z miejsc, gdzie mogło powstać pierwsze na naszej planecie życie.
Co jeszcze istotniejsze, kominy geotermalne stanowią dostępne dla żywych istot źródło energii zupełnie niezależnej od energii słonecznej. Życie w pobliżu kominów może istnieć nawet w całkowitej ciemności. Na przykład na dnie 30-kilometrowego oceanu pokrytego 40-kilometrowej grubości krą.
Sonda Cassini odkryła na Enceladusie jeszcze jedno zjawisko, które było kluczem do najnowszego odkrycia i może stanowić podstawę przyszłych poszukiwań życia w jego głębinach.
Gruba warstwa pokrywającego ocean lodu nie jest niezniszczalna. Potężne siły geologiczne tworzą w niej głębokie pęknięcia, przez które oceaniczna woda jest wyrzucana w ogromnych pióropuszach. Te gejzery są tak potężne, że prawdopodobnie stanowią źródło tzw. Pierścienia E – jednego z najdalszych otaczających Saturna pierścieni, zbudowanego głównie z drobin lodu.
Skala tego zjawiska zaskoczyła jednak badaczy. W opublikowanym 1 czerwca badaniu naukowcy obliczyli, że księżyc wyrzuca w kosmos wodę w tempie 299 litrów na sekundę – to wystarczyłoby do wypełnienia olimpijskiego basenu w kilka godzin. A same pióropusze wody osiągają przytłaczające rozmiary. Jeden z zaobserwowanych przez Kosmiczne Obserwatorium im. Jamesa Webba pióropuszy miał wysokość 10 tys. km.
„Kiedy po raz pierwszy zobaczyłem dane, byłem pewien, że muszą być błędne – powiedział Geronimo Villanueva z Centrum Lotów Kosmicznych NASA im. Goddarda. – Byłem w szoku, bo okazało się, że pióropusz wody osiągnął rozmiary 20 razy większe od samego księżyca”.
Cassini posmakowała tej wody, przelatując kilkakrotnie zarówno przez same pióropusze, jak i przez Pierścień E. Już wcześniej udało się dzięki temu ustalić, że woda w tamtejszym oceanie zawiera węgiel, azot czy siarkę. Zawierała też drobiny związków organicznych i krzemianów, które mogą powstawać w kominach geotermalnych. Jest woda, jest energia, jest budulec życia. Brakowało tylko fosforu.
Naukowcom nadzieję na odkrycie tego pierwiastka dała jednak ciekawa własność wody z Enceladusa. Okazała się ona niezwykle bogata w węglany, zupełnie jak napoje z bąbelkami. „Przypomina to niemal ocean wody sodowej”, pisze Postberg. A naukowcy wiedzieli, że bogata w węglany woda łatwiej wypłukuje fosfor ze skał.
Zespół kierowany przez Postberga wziął pod lupę cząsteczki zebrane przez jeden z instrumentów sondy Cassini – analizator pyłu kosmicznego – pobrane podczas 15 przelotów sondy przez Pierścień E. Drobiny wyrzuconego z Enceladusa lodu poddano analizie chemicznej.
Badacze trafili w dziesiątkę: na 345 przebadanych drobin dziewięć zawierało fosforan sodu – rozpuszczalną w wodzie cząsteczkę złożoną z fosforu, sodu, tlenu i wodoru. To pozornie wyjątkowo mikre znalezisko oznacza, że stężenie związków fosforu w oceanie Enceladusa może być setki razy większe niż w ziemskim.
„Obecność związków fosforu w wodzie jest kluczowa dla biologicznej produktywności na Ziemi i, co za tym idzie, stanowi istotny czynnik, który bierzemy pod uwagę oceniając, czy odległe światy mają potencjał dla podtrzymania życia – pisze prof. Michaił Zołotow z Arizona State University. – Nowe rezultaty sugerują też, że związki fosforu mogą powszechnie występować w podpowierzchniowych oceanach innych lodowych ciał Układu Słonecznego, co zwiększa ich potencjał dla życia”.
Co jednak ciekawe, zespół Postberga sugeruje, że więcej fosforu powinno pojawiać się na bardziej oddalonych od Słońca, mroźniejszych obiektach, tak zimnych, że poza lodem wodnym pojawia się na nich „suchy lód”, czyli zmarznięty na kość dwutlenek węgla. Pluton, Enceladus czy księżyc Neptuna Tryton mogą być więc przyjaźniejsze życiu niż np. Europa – olbrzymi, lodowy księżyc Jowisza o oceanie zawierającym więcej wody niż wszystkie morza na Ziemi razem wzięte.
Co nie oznacza, że życie na Europie jest niemożliwe.
Europie wkrótce przyjrzymy się z bliska. Europejska sonda JUICE wyruszyła właśnie w jej stronę, a w przyszłym roku w ślad za nią wyruszy amerykański Europa Clipper.
Najbliższa misja, która ma odwiedzić Saturna, nie da nam odpowiedzi na pytanie o enceladusowe życie. Dragonfly, który ma wyruszyć w drogę w 2027 r., będzie misją wyjątkową, ale skupioną na innym obiekcie: jej celem jest wysłanie na Tytana – obiekt spowity mgłami i pokryty oceanem związków organicznych – drona, który zbada go z powietrza.
Odkrycie fosforu może jednak sprawić, że jedna lub kilka misji, które od lat są niemal hobbystycznie projektowane przez naukowców, doczeka się wreszcie pełnego finansowania.
Jedną z nich jest Enceladus Orbilander – misja, w ramach której na Enceladusa poleciałby pojazd mający najpierw przez dwa lata okrążać księżyc, by następnie delikatnie na nim wylądować. Kosztująca niemal 5 mln dolarów misja miałaby wystartować w późnych latach 30., by dotrzeć na Saturna na początku lat 50. naszego wieku. W badaniach zewnętrznych planet Układu Słonecznego przydaje się nadludzka cierpliwość.
Jeszcze ambitniej zapowiada się przygotowywany przez niemiecki ośrodek badań lotniczych i kosmicznych DNR pojazd Enceladus Explorer. Ten lądownik, nad którym inżynierowie pracują już od 11 lat, miałby być wyposażony w „kreta” – autonomiczną sondę, która przetopiłaby się przez grubą, lodową pokrywę księżyca i, być może, zdołałaby pobrać próbki samego oceanu.
Być może wcześniej na lodowaty księżyc poleci jednak misja całkowicie prywatna. Breakthrough Enceladus to sonda, którą sfinansować ma w znacznym stopniu miliarder Yuri Milner, angażujący się w ostatnich latach w szereg projektów mających na celu szukanie pozaziemskiego życia. Pojazd, budowany przy udziale naukowców z NASA, miałby być gotowy za dekadę i kosztować 60 mln dolarów. Sto razy mniej niż sonda NASA.
Wizyta byłaby ważna, bo choć naukowcy znaleźli już na Enceladusie wszystkie elementy puzzli składających się na podstawowe elementy życia, nie wiadomo, czy puzzle te kiedykolwiek się ułożyły. Czyli czy doszło tam do abiogenezy – samorzutnego powstania żywych organizmów z materii nieożywionej. Jeśli by tak się stało, mielibyśmy w rękach niemal pewny dowód na to, że życie we Wszechświecie może być powszechne. Że procesy, które doprowadziły do powstania na Ziemi białek, aminokwasów, bakterii i Jana Sebastiana Bacha, mogły powtórzyć się na miliardach innych planet czy księżyców. Że Galaktyka potencjalnie może tętnić życiem.
Tego jednak na pewno nie wiemy. A droga do odkrycia faktycznego życia będzie długa i wyboista. „Posiadanie składników życia jest warunkiem koniecznym, ale być może niewystarczającym do powstania życia – mówi Glein. – To, czy życie mogło powstać w oceanie Enceladusa, pozostaje kwestią otwartą”.
Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →
Masz konto? Zaloguj się
365 zł 95 zł taniej (od oferty "10/10" na rok)
