Жизнь в океане Европы может питаться радиоактивным распадом горных пород

Фото из открытых источников

На протяжении десятилетий спутник Юпитера Европа дразнила астробиологов: её полосатая ледяная кора скрывает гигантский солёный океан — идеальное потенциальное место для жизни. Но недавние заголовки охладили этот энтузиазм. 

Оказалось, что толщина её ледяной коры составляет поразительные 35 километров — четыре Эвереста, — что отчасти подразумевает, что из каменистого недр Европы выделяется мало тепла. На спутнике со слабым энергетическим импульсом менее вероятно наличие просачивающихся гидротермальных источников, одного из потенциальных мест обитания жизни на дне океана. Более того, несмотря на заявленное обнаружение в 2013 году, никто не подтвердил наличие на спутнике гейзероподобных выбросов воды в космос, которые, если бы они существовали, подтвердили бы идею о геологически активном мире.

«Действительно ли Европа мертва?» — спрашивает Нгок Туан Труонг, планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. «Или нам следует расширить свой кругозор и рассмотреть другие механизмы, способные поддерживать жизнь?»

Представленные Труонгом на прошлой неделе на ежегодном собрании Американского геофизического союза исследования вновь вселяют оптимизм в ученых, изучающих Европу. Он предполагает, что породы, выделяющие радиоактивные элементы в океан, могут генерировать достаточно энергии для поддержания первобытной жизни. Более того, миссия НАСА Europa Clipper, запущенная в прошлом году, возможно, сможет обнаружить распад некоторых из этих элементов, когда прибудет к спутнику в следующем десятилетии для серии пролетов над льдом.

«Это оригинальная идея, — говорит Кевин Тринь, планетолог из Калифорнийского технологического института. — Она не предполагает существования жизни вблизи морского дна, поэтому открывает другие возможности для поддержания биосферы».  

В предыдущих моделях потенциальной жизни на Европе исследователи сосредоточились на дне подповерхностного океана спутника, где горячая вода в гидротермальных источниках могла реагировать с горными породами, образуя ионы водорода с энергичными электронами, которые микробы могли бы использовать в качестве топлива. Но если внутреннее строение Европы действительно холоднее и менее активно, чем считалось ранее, то эти реакции будут ограничены в своей способности обеспечивать жизнь.

Вдохновленный экстремальными условиями на Земле, такими как металлические рудники и глубоководные отложения, Труонг выдвинул гипотезу, что ключ к разгадке может заключаться в самих породах Европы, а не во внутреннем тепле планеты. Если радиоактивные элементы со временем выщелачиваются из пород Европы в ее океан, их естественный распад высвобождает тепло, расщепляя молекулы воды на ионы водорода и кислорода. Микробы могли бы использовать энергию электронов этих ионов для «бесплатного обеда», говорит Труонг.

Труонг и его коллеги смоделировали концентрации трех радиоактивных изотопов в океанах Европы — урана-235, урана-238 и калия-40 — на основе исследований океанов Европы, Энцелада и Земли. Все эти изотопы также были обнаружены в метеоритах. Затем они оценили, сколько ионов вызовут их распады и смогут ли эти ионы обеспечить достаточно энергии для поддержания жизни. «На самом деле, можно поддерживать довольно много жизни», — говорит Труонг: по меньшей мере 1 септиллион клеток, или биомассу 1000 синих китов. И вместо того, чтобы быть ограниченными глубокими источниками тепла, отмечает Тринь, микробная жизнь на Европе теоретически может существовать везде, где радиоактивные элементы дрейфуют в океане.

Этот механизм мог бы стать полезным источником энергии, который можно добавить к стандартным взаимодействиям воды и горных пород, приводящим к образованию электронов, говорит Стив Вэнс, астробиолог из Лаборатории реактивного движения НАСА. Он также является долгоживущим, поскольку период полураспада калия-40, например, составляет 1,25 миллиарда лет. «Просто наличие радиоактивных материалов в любом конкретном месте означает, что у вас может быть энергия на месте», — говорит Вэнс.  

Независимо от того, как жизнь на Европе получает энергию, предполагаемое отсутствие тектоники плит на этом спутнике означает, что его источники энергии, вероятно, со временем истощились, поскольку нет новых горных пород, которые могли бы взаимодействовать с водой, — или новых источников радиоактивных элементов, говорит Элизабет Спирс, планетарный океанограф и специалист по Европе из Техасского университета в Остине. Кроме того, океан Европы вдвое больше земного, а это значит, что любые растворенные радиоактивные элементы будут очень разбавлены. Тем не менее, «жизнь очень эффективна», — говорит она. «Если есть энергия, она используется».

Гипотеза Труонга вскоре может быть проверена. Космический аппарат Juno уже обнаружил калий в тонкой газовой атмосфере Европы. Хотя изотоп калия-40, вероятно, составляет лишь долю процента от общей массы этого элемента на Европе, его распад приводит к образованию аргона-40, элемента, который можно обнаружить с помощью прибора на борту Clipper. Если аргон просачивается сквозь лед или выбрасывается гейзерами, космический аппарат Clipper может начать его поиски, когда начнет свои пролеты в 2031 году. Обнаружение ускорит пульс астробиологов и возродит надежды на то, что на Европе обитают инопланетные организмы. Альтернатива, по словам Спирса, заключается в том, что Европа — это «просто мертвый комок грязи в Солнечной системе с забавными ледяными образованиями».