In de ijzige lichamen rond ons zonnestelsel, straling die wordt uitgezonden door rotsachtige kernen kan watermoleculen afbreken en waterstofetende microben ondersteunen. Om deze kosmische mogelijkheid aan te pakken, een team van de Universiteit van Texas in San Antonio (UTSA) en het Southwest Research Institute (SwRI) heeft een natuurlijk waterkraakproces gemodelleerd dat radiolyse wordt genoemd. Vervolgens pasten ze het model toe op verschillende werelden met bekende of vermoede innerlijke oceanen, inclusief Saturnusmaan Enceladus, Jupiters maan Europa, Pluto en zijn maan Charon, evenals de dwergplaneet Ceres.

"De fysische en chemische processen die op radiolyse volgen, geven moleculaire waterstof (H2) vrij, dat is een molecuul van astrobiologisch belang, " zei Alexis Bouquet, hoofdauteur van de studie gepubliceerd in de mei-editie van Astrofysische journaalbrieven . Radioactieve isotopen van elementen zoals uranium, potassium, en thorium worden gevonden in een klasse van rotsachtige meteorieten die bekend staat als chondrieten. Men denkt dat de kernen van de werelden die door Bouquet en zijn co-auteurs zijn bestudeerd, chondrietachtige composities hebben. Oceaanwater dat het poreuze gesteente van de kern doordringt, kan worden blootgesteld aan ioniserende straling en radiolyse ondergaan, productie van moleculaire waterstof en reactieve zuurstofverbindingen.

Boeket, een student in het gezamenlijke doctoraatsprogramma tussen UTSA's Department of Physics and Astronomy en SwRI's Space Science and Engineering Division, legde uit dat microbiële gemeenschappen die door H2 worden ondersteund, zijn gevonden in extreme omgevingen op aarde. Deze omvatten een grondwatermonster dat bijna 2 mijl diep is gevonden in een Zuid-Afrikaanse goudmijn en bij hydrothermale bronnen op de oceaanbodem. Dat roept interessante mogelijkheden op voor het mogelijke bestaan ​​van analoge microben op de water-gesteente-interfaces van oceaanwerelden zoals Enceladus of Europa.

"We weten dat deze radioactieve elementen bestaan ​​in ijzige lichamen, maar dit is de eerste systematische blik over het zonnestelsel om radiolyse te schatten. De resultaten suggereren dat er veel potentiële doelen voor exploratie zijn, en dat is spannend, " zegt co-auteur Dr. Danielle Wyrick, een hoofdwetenschapper in de Space Science and Engineering Division van SwRI.

Een vaak gesuggereerde bron van moleculaire waterstof op oceaanwerelden is serpentinisatie. Deze chemische reactie tussen steen en water vindt plaats, bijvoorbeeld, in hydrothermale bronnen op de oceaanbodem.

De belangrijkste bevinding van de studie is dat radiolyse een potentieel belangrijke aanvullende bron van moleculaire waterstof vormt. Hoewel hydrothermische activiteit aanzienlijke hoeveelheden waterstof kan produceren, in poreuze rotsen die vaak onder de zeebodem worden gevonden, radiolyse kan ook grote hoeveelheden produceren.

Radiolyse kan ook op een andere manier bijdragen aan de potentiële bewoonbaarheid van oceaanwerelden. Naast moleculaire waterstof, het produceert zuurstofverbindingen die kunnen reageren met bepaalde mineralen in de kern om sulfaten te creëren, een voedselbron voor sommige soorten micro-organismen.

"Radiolyse in de buitenste kern van een oceaanwereld zou van fundamenteel belang kunnen zijn voor het ondersteunen van het leven. Omdat mengsels van water en gesteente overal in het buitenste zonnestelsel zijn, dit inzicht vergroot de kans op overvloedig bewoonbaar onroerend goed dat er is, ' zei Boeket.

Mede-auteurs van het artikel, "Alternatieve energie:productie van H2 door radiolyse van water in de rotsachtige kernen van ijzige lichamen, " zijn SwRI's Dr. Christopher R. Glein, Wyrick, en Dr. J. Hunter Waite, die ook dienst doet als adjunct-hoogleraar aan de UTSA.