Księżyce Urana mogą być zdolne do podtrzymywania życia. Czy doczekamy się misji do nich?

Spis treści:

1. Hipotetyczne życie pod lodem
2. Ariel, Umbriel i Tytania
3. Grzanie pływowe
4. Kiedy doczekamy się misji na Urana?

O tym, że niektóre księżyce Jowisza i Saturna prawdopodobnie posiadają podpowierzchniowe oceany ciekłej wody dyskutuje się od dawna. Najbardziej znane przykłady to księżyc Jowisza Europa i należący do ogromnej księżycowej świty Saturna Enceladus. Niestety, żaden z nich nie znajdują się w tzw. „strefie Złotowłosej” – obszarze wokół centralnej gwiazdy, w którym na powierzchni ciał niebieskich temperatura wzrasta powyżej zera stopni Celsjusza. Istnienie na planecie wody w stanie ciekłym przez szereg lat uznawano za warunek przetrwania życia.

Hipotetyczne życie pod lodem

Od pewnego czasu naukowcy rozważają, czy życie mogłoby istnieć pod powierzchnią niektórych ciał niebieskich. Zamiast czerpać energię ze Słońca, mogłoby wykorzystywać tę pochodzącą z różnych mechanizmów planetarnych. Takie hipotetyczne formy życia mogłyby wykorzystywać chemiczne szlaki metaboliczne podobne do tych wykorzystywanych przez życie na dnie ziemskiego oceanu.

Aby sprawdzić ten pomysł, społeczność astrobiologów coraz częściej spogląda poza układy Jowisza i Saturna. Przekonują do zaprojektowania i wdrożenia misji na Urana i jego księżyce. Wiele z nich wykazało wyraźne oznaki posiadania wewnętrznych ciekłych oceanów i składu chemicznego, który mógłby sprzyjać życiu.

– Uważamy, że niektóre z 28 księżyców Urana mogą nadal posiadać podpowierzchniowe oceany. Jeśli misja znajdzie oceany na większości z nich, pomoże to lepiej zrozumieć, jakie mechanizmy pomagają utrzymać ciepło we wnętrzach tych księżyców – mówi Julie Castillo-Rogez, planetolożka z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA.

Ariel, Umbriel i Tytania

W 2022 roku kierowany przez nią zespół ponownie przeanalizował dane dotyczące pięciu największych księżyców Urana – Ariela, Umbriela, Tytanii, Oberona i Mirandy. Zebrała je sonda kosmiczna NASA Voyager 2, która przeleciała obok układu Urana w 1986 roku. Połączono dane z sondy Voyager 2 z modelowaniem komputerowym, które uwzględniało promień i gęstość tych księżyców, a także potencjalne źródła ciepła. Naukowcy odkryli, że cztery z księżyców – Ariel, Umbriel, Titania i Oberon – mogą posiadać wewnętrzne ciekłe oceany umieszczone pomiędzy ich rdzeniami i lodową skorupą.

– Głównym źródłem ciepła dla tych księżyców jest rozpad pierwiastków promieniotwórczych, w szczególności potasu, uranu i toru – wyjaśnia Julie Castillo-Rogez.

Grzanie pływowe

Miranda i Ariel mogą być poddawane zwiększonemu ogrzewaniu pływowemu. Jest ono wynikiem interakcji grawitacyjnej pomiędzy Uranem a jego księżycami.

– Miranda i Ariel znajdują się na tyle blisko Urana, że mogły korzystać z większego ogrzewania pływowego niż Umbriel, Titania i Oberon – powiedziała Castillo-Rogez. – Ponieważ jednak ogrzewanie pływowe jest funkcją masy planety – a Uran jest siedem razy mniej masywny niż Saturn – nie spodziewamy się spektakularnego procesu wulkanizmu, jaki zaobserwowano na Enceladusie – dodała. Oznacza to, że gdyby księżyc podobny do Enceladusa znajdował się w układzie Urana, korzystałby z 50 razy mniejszego ogrzewania niż w układzie Saturna.

Kiedy doczekamy się misji na Urana?

Aby rozwikłać zagadki zewnętrznych planet Układu Słonecznego, potrzebne są kolejne misje kosmiczne. Ostatnia misja na obrzeża naszego kosmicznego podwórka to New Horizons. Jednak nie zahaczyła o lodowe olbrzymy, ponieważ jej głównym celem był Pluton, a nie Uran czy Neptun.

O konieczności zainicjowania nowej misji ku rubieżom Układu Słonecznego jest głośno od kilku lat. Co dekadę amerykańskie Narodowe Akademie Nauk, Inżynierii i Medycyny przeprowadzają ankietę wśród społeczności zajmującej się naukami planetarnymi, aby ocenić priorytety na następną dekadę. Ostatnie takie badanie, przeprowadzone w 2022 r., wykazało powszechne zainteresowanie misją do układu Urana. Ale co miałaby badać taka misja?

Badanie temperatur

Jednym z obszarów zainteresowania byłoby zbadanie wewnętrznych warunków termicznych na księżycach Urana. Odgrywają one ogromną rolę w funkcjonowaniu życia, jakie znamy. Dolna granica wzrostu organizmów jednokomórkowych na Ziemi, gdzie występuje lód, wynosi około minus 20 stopni Celsjusza. Jeśli temperatury są zbyt niskie, możliwe szlaki metaboliczne, które życie mogłoby wykorzystać do pozyskiwania energii ze swojego środowiska, stają się znacznie trudniejsze.

Znane temperatury powierzchniowe na pięciu interesujących nas księżycach Urana wahają się od -213,15 do -193,15 stopni Celsjusza. To oznacza, że temperatury wewnętrzne musiałyby być znacznie wyższe, aby globy te nadawały się do zamieszkania.

Badania zasolenia

Innym ważnym czynnikiem jest zasolenie. Jeśli ciekłe oceany są zbyt słone, życie może nie być w stanie tam przetrwać. Naukowcy badają, ile soli mogą tolerować mikroby żyjące w ekstremalnych środowiskach na Ziemi.

Badania składu chemicznego

Kolejnym elementem układanki jest dostęp do energii chemicznej. Życie na dnie ziemskiego oceanu wykorzystuje formę chemosyntezy. Sprawia, że organizmy wykorzystują do funkcjonowania energię uwalnianą przez nieorganiczne reakcje chemiczne. Podobny proces może być niezbędny do przetrwania życia głęboko wewnątrz tych księżyców.

Aby podtrzymać życie, jakie znamy, te światy oceaniczne potrzebowałyby też budulca życia – pierwiastków takich jak węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor i siarka. Czy po ponad 35 latach od chwili, gdy Voyager 2 przeleciał w pobliżu Urana i Neptuna zbierając możliwe do pozyskania dane, doczekamy się wreszcie pierwszej wielkiej misji ku lodowym olbrzymom naszego układu planetarnego?

Źródło: Space.com.

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.