In de jacht op buitenaards leven, wetenschappers hebben de neiging om te kiezen voor wat bekend staat als de 'laaghangend fruit-aanpak'. Dit bestaat uit het zoeken naar omstandigheden die vergelijkbaar zijn met wat we hier op aarde ervaren, waaronder zuurstof, organische moleculen, en veel vloeibaar water. Interessant genoeg, enkele van de plaatsen waar deze ingrediënten in overvloed aanwezig zijn, zijn de interieurs van ijzige manen zoals Europa, Ganymedes, Enceladus en Titan.

Terwijl er in ons zonnestelsel maar één terrestrische planeet is die in staat is leven te ondersteunen (de aarde), er zijn meerdere "Ocean Worlds" zoals deze manen. Door hier een stap verder in te gaan, een team van onderzoekers van het Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) voerde een onderzoek uit dat aantoonde hoe potentieel bewoonbare ijzige manen met innerlijke oceanen veel waarschijnlijker zijn dan terrestrische planeten in het universum.

De studie, getiteld "Subsurface Exolife, " werd uitgevoerd door Manasvi Lingam en Abraham Loeb van het Harvard Smithsonain Center for Astrophysics (CfA) en het Institute for Theory and Computation (ITC) aan de Harvard University. Ter wille van hun studie, de auteurs beschouwen alles wat een circumstellaire bewoonbare zone definieert (ook bekend als "Goldilocks Zone") en de kans dat er leven is in manen met innerlijke oceanen.

Beginnen, Lingam en Loeb pakken de neiging aan om bewoonbare zones (HZ's) te verwarren met bewoonbaarheid, of om de twee concepten als onderling uitwisselbaar te behandelen. Bijvoorbeeld, planeten die zich binnen een HZ bevinden, zijn niet noodzakelijkerwijs in staat om leven te ondersteunen - in dit opzicht, Mars en Venus zijn perfecte voorbeelden. Terwijl Mars te koud is en de atmosfeer te dun om leven te ondersteunen, Venus leed aan een op hol geslagen broeikaseffect waardoor het een hete, helse plaats.

Anderzijds, lichamen die zich buiten de HZ's bevinden, blijken in staat te zijn om vloeibaar water en de noodzakelijke ingrediënten te hebben om tot leven te komen. In dit geval, de manen van Europa, Ganymedes, Enceladus, Dione, Titan, en verschillende andere dienen als perfecte voorbeelden. Dankzij de prevalentie van water en geothermische verwarming veroorzaakt door getijdenkrachten, deze manen hebben allemaal innerlijke oceanen die heel goed leven zouden kunnen ondersteunen.

als Lingam, een postdoctoraal onderzoeker bij het ITC en CfA en de hoofdauteur van het onderzoek, vertelde universum Vandaag via e-mail:

"Het conventionele begrip van planetaire bewoonbaarheid is de bewoonbare zone (HZ), namelijk het concept dat de "planeet" zich op de juiste afstand van de ster moet bevinden, zodat deze in staat kan zijn om vloeibaar water op zijn oppervlak te hebben. Echter, deze definitie gaat ervan uit dat het leven:(a) op het oppervlak is gebaseerd, (b) op een planeet die om een ​​ster draait, en (c) op basis van vloeibaar water (als het oplosmiddel) en koolstofverbindingen. In tegenstelling tot, ons werk versoepelt aannames (a) en (b), hoewel we nog steeds behouden (c)."

Als zodanig, Lingam en Loeb breiden hun beschouwing van bewoonbaarheid uit tot werelden die ondergrondse biosferen zouden kunnen hebben. Dergelijke omgevingen gaan verder dan ijzige manen zoals Europa en Enceladus en kunnen vele andere soorten diepe ondergrondse omgevingen omvatten. Daarbovenop, er is ook gespeculeerd dat er leven zou kunnen bestaan ​​in de methaanmeren van Titan (d.w.z. methanogene organismen). Echter, Lingam en Loeb kozen ervoor om zich in plaats daarvan op ijzige manen te concentreren.

"Ook al beschouwen we het leven in ondergrondse oceanen onder ijs/rotsenveloppen, leven zou ook kunnen bestaan ​​in gehydrateerde rotsen (d.w.z. met water) onder het oppervlak; dit laatste wordt soms ondergronds leven genoemd, " zei Lingam. "We zijn niet ingegaan op de tweede mogelijkheid omdat veel van de conclusies (maar niet allemaal) voor ondergrondse oceanen ook van toepassing zijn op deze werelden. evenzo, zoals hierboven vermeld, we houden geen rekening met levensvormen op basis van exotische chemicaliën en oplosmiddelen, omdat het niet gemakkelijk is om hun eigenschappen te voorspellen."

uiteindelijk, Lingam en Loeb kozen ervoor om zich te concentreren op werelden die om sterren zouden draaien en die waarschijnlijk ondergronds leven bevatten dat de mensheid zou kunnen herkennen. Vervolgens gingen ze de waarschijnlijkheid beoordelen dat dergelijke lichamen bewoonbaar zijn, met welke voordelen en uitdagingen het leven in deze omgevingen te maken krijgt, en de waarschijnlijkheid dat dergelijke werelden buiten ons zonnestelsel bestaan ​​(vergeleken met potentieel bewoonbare terrestrische planeten).

Voor starters, "Ocean Worlds" hebben verschillende voordelen als het gaat om het ondersteunen van het leven. Binnen het Jupiterstelsel (Jupiter en zijn manen) is straling een groot probleem, wat het gevolg is van geladen deeltjes die vast komen te zitten in het krachtige magnetische veld van de gasreuzen. Tussen dat en de ijle atmosfeer van de maan, leven zou het heel moeilijk hebben om aan de oppervlakte te overleven, maar het leven onder het ijs zou veel beter zijn.

"Een groot voordeel van ijzige werelden is dat de ondergrondse oceanen grotendeels zijn afgesloten van het oppervlak, "zei Lingam. "Vandaar, UV-straling en kosmische straling (energetische deeltjes), die typisch schadelijk zijn voor het leven op het oppervlak in hoge doses, het is onwaarschijnlijk dat het vermeende leven in deze ondergrondse oceanen van invloed is."

"Aan de negatieve kant, " hij ging verder, "De afwezigheid van zonlicht als overvloedige energiebron zou kunnen leiden tot een biosfeer met veel minder organismen (per volume-eenheid) dan de aarde. Bovendien, de meeste organismen in deze biosferen zijn waarschijnlijk microbieel, en de kans dat complex leven zich ontwikkelt, kan laag zijn in vergelijking met de aarde. Een ander punt is de mogelijke beschikbaarheid van nutriënten (bijvoorbeeld fosfor) die nodig zijn voor het leven; we suggereren dat deze voedingsstoffen op deze werelden mogelijk alleen in lagere concentraties beschikbaar zijn dan de aarde."

Uiteindelijk, Lingam en Loeb hebben vastgesteld dat er een breed scala aan werelden met ijsschelpen van gemiddelde dikte kan bestaan ​​in een breed scala aan habitats in de kosmos. Op basis van hoe statistisch waarschijnlijk zulke werelden zijn, concludeerden ze dat 'oceanische werelden' zoals Europa, Enceladus, en anderen zoals zij komen ongeveer 1000 keer vaker voor dan rotsachtige planeten die binnen de HZ's van sterren bestaan.

Deze bevindingen hebben enkele drastische implicaties voor de zoektocht naar buitenaards en extra-solar leven. Het heeft ook belangrijke implicaties voor hoe het leven door het universum kan worden verspreid. Zoals Lingam samenvatte:

"We concluderen dat het leven op deze werelden ongetwijfeld voor opmerkelijke uitdagingen zal staan. anderzijds, er is geen definitieve factor die verhindert dat leven (vooral microbieel leven) zich op deze planeten en manen ontwikkelt. In termen van panspermie, we hebben de mogelijkheid overwogen dat een vrij zwevende planeet met ondergronds exo-leven tijdelijk kan worden 'gevangen' door een ster, en dat het misschien andere planeten (die rond die ster draaien) met leven kan zaaien. Omdat er veel variabelen bij betrokken zijn, ze kunnen niet allemaal nauwkeurig worden gekwantificeerd."

Professor Leob – de Frank B. Baird Jr. Professor of Science aan de Harvard University, de directeur van het ITC, en de co-auteur van de studie - voegde eraan toe dat het vinden van voorbeelden van dit leven zijn eigen uitdagingen met zich meebrengt. Zoals hij universum Today via e-mail vertelde:

"Het is erg moeilijk om op afstand (vanop grote afstand) leven onder het oppervlak te detecteren met telescopen. Je zou kunnen zoeken naar overtollige warmte, maar dat kan het gevolg zijn van natuurlijke bronnen, zoals vulkanen. De meest betrouwbare manier om ondergronds leven te vinden, is door op zo'n planeet of maan te landen en door de oppervlakte-ijskap te boren. Dit is de benadering die wordt overwogen voor een toekomstige NASA-missie naar Europa in het zonnestelsel."

De implicaties voor panspermie verder onderzoeken, Lingam en Loeb dachten ook na over wat er zou kunnen gebeuren als een planeet als de aarde ooit uit het zonnestelsel zou worden weggeslingerd. Zoals ze in hun studie opmerken, eerder onderzoek heeft aangetoond hoe planeten met dikke atmosferen of ondergrondse oceanen nog steeds leven kunnen ondersteunen terwijl ze in de interstellaire ruimte drijven. Zoals Loeb uitlegde, ze overwogen ook wat er zou gebeuren als dit ooit met de aarde zou gebeuren:

"Een interessante vraag is wat er met de aarde zou gebeuren als deze uit het zonnestelsel in de koude ruimte zou worden geworpen zonder door de zon te worden opgewarmd. We hebben ontdekt dat de oceanen zouden bevriezen tot een diepte van 4,4 kilometer, maar er zouden zakken met vloeibaar water overleven in de diepste regionen van de oceaan van de aarde, zoals de Marianentrog, en het leven zou kunnen overleven in deze resterende ondergrondse meren. Dit houdt in dat ondergronds leven kan worden overgedragen tussen planetaire systemen."

Deze studie herinnert ons er ook aan dat naarmate de mensheid meer van het zonnestelsel verkent (grotendeels om buitenaards leven te vinden), wat we vinden ook gevolgen heeft voor de jacht op leven in de rest van het universum. Dit is een van de voordelen van de "laaghangend fruit"-aanpak. Wat we niet weten is geïnformeerd, maar wat we doen, en wat we vinden helpt onze verwachtingen te bepalen van wat we nog meer zouden kunnen vinden.

En uiteraard, het is een heel groot universum daarbuiten. Wat we kunnen vinden, gaat waarschijnlijk veel verder dan wat we momenteel kunnen herkennen.