Seit Jahrzehnten glauben Wissenschaftler, dass es Leben unter der eisigen Oberfläche von Jupiters Mond Europa geben könnte. Seit dieser Zeit sind mehrere Beweislinien aufgetaucht, die darauf hindeuten, dass es nicht allein ist. In der Tat gibt es innerhalb des Sonnensystems viele „Ozeanwelten“, in denen möglicherweise Leben leben könnte, darunter Ceres, Ganymed, Enceladus, Titan, Dione, Triton und vielleicht sogar Pluto.
Aber was ist, wenn die Elemente für das Leben, wie wir es kennen, auf diesen Welten nicht reichlich genug sind? In einer neuen Studie versuchten zwei Forscher des Harvard Smithsonian Center of Astrophysics (CfA) festzustellen, ob es tatsächlich einen Mangel an bioessentiellen Elementen auf Ozeanwelten geben könnte. Ihre Schlussfolgerungen könnten weitreichende Auswirkungen auf die Existenz des Lebens im Sonnensystem und darüber hinaus haben, ganz zu schweigen von unserer Fähigkeit, es zu studieren.
Die Studie mit dem Titel "Wird außerirdisches Leben auf unterirdischen Ozeanwelten aufgrund des Mangels an bioessentiellen Elementen unterdrückt?" vor kurzem online erschienen. Die Studie wurde von Manasvi Lingam, einem Postdoktoranden am Institut für Theorie und Berechnung (ITC) der Harvard University und der CfA, mit Unterstützung von Abraham Loeb - dem Direktor des ITC und dem Professor Frank B. Baird Jr. - geleitet der Wissenschaft in Harvard.
In früheren Studien konzentrierten sich Fragen zur Bewohnbarkeit von Monden und anderen Planeten eher auf die Existenz von Wasser. Dies gilt insbesondere für die Untersuchung von Planeten und Monden im Sonnensystem und insbesondere für die Untersuchung von außersolaren Planeten. Wenn sie neue Exoplaneten gefunden haben, haben Astronomen genau darauf geachtet, ob der betreffende Planet in der bewohnbaren Zone seines Sterns umkreist oder nicht.
Dies ist der Schlüssel, um festzustellen, ob der Planet flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche tragen kann oder nicht. Darüber hinaus haben Astronomen versucht, Spektren von felsigen Exoplaneten zu erhalten, um festzustellen, ob ein Wasserverlust aus der Atmosphäre auftritt, was durch das Vorhandensein von Wasserstoffgas belegt wird. Inzwischen haben andere Studien versucht, das Vorhandensein von Energiequellen zu bestimmen, da dies auch für das Leben, wie wir es kennen, wesentlich ist.
Im Gegensatz dazu untersuchten Dr. Lingam und Prof. Loeb, wie die Existenz von Leben auf Ozeanplaneten von der Verfügbarkeit limitierender Nährstoffe (LN) abhängen könnte. Seit einiger Zeit gibt es erhebliche Debatten darüber, welche Nährstoffe für das außerirdische Leben wesentlich sind, da diese Elemente von Ort zu Ort und über Zeiträume hinweg variieren können. Wie Lingam dem Space Magazine per E-Mail mitteilte:
„Die am häufigsten akzeptierte Liste von Elementen, die für das Leben notwendig sind, wie wir sie kennen, besteht aus Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel. Darüber hinaus können bestimmte Spurenmetalle (z. B. Eisen und Molybdän) auch für das uns bekannte Leben wertvoll sein, aber die Liste der bioessentiellen Spurenmetalle unterliegt einem höheren Maß an Unsicherheit und Variabilität. “
Für ihre Zwecke erstellte Dr. Loeb ein Modell unter Verwendung der Ozeane der Erde, um zu bestimmen, wie die Quellen und Senken - d. H. Die Faktoren, die LN-Elemente zu Ozeanen hinzufügen bzw. abbauen - denen auf Ozeanwelten ähnlich sein könnten. Auf der Erde umfassen die Quellen dieser Nährstoffe Fluss- (aus Flüssen), atmosphärische und Gletscherquellen, wobei die Energie durch Sonnenlicht bereitgestellt wird.
Von diesen Nährstoffen stellten sie fest, dass der wichtigste Phosphor sein würde, und untersuchten, wie häufig dieses und andere Elemente auf Ozeanwelten vorkommen könnten, in denen die Bedingungen so unterschiedlich sind. Wie Dr. Lingam erklärte, ist anzunehmen, dass auf diesen Welten die potenzielle Existenz von Leben auch auf ein Gleichgewicht zwischen dem Nettozufluss (Quellen) und dem Nettoabfluss (Senken) zurückzuführen ist.
„Wenn die Senken viel dominanter sind als die Quellen, könnte dies darauf hinweisen, dass die Elemente relativ schnell erschöpft sind. Um die Größen der Quellen und Senken abzuschätzen, stützten wir uns auf unser Wissen über die Erde und koppelten es mit anderen grundlegenden Parametern dieser Ozeanwelten wie dem pH-Wert des Ozeans, der Größe der Welt usw., die aus Beobachtungen bekannt sind / theoretische Modelle. ”
Während atmosphärische Quellen für innere Ozeane nicht verfügbar wären, berücksichtigte Dr. Loeb den Beitrag, den hydrothermale Quellen leisten. Es gibt bereits zahlreiche Hinweise darauf, dass diese auf Europa, Enceladus und anderen Ozeanwelten existieren. Sie betrachteten auch abiotische Quellen, die aus Mineralien bestehen, die durch Regen auf der Erde aus Felsen ausgelaugt wurden, aber aus der Verwitterung von Felsen durch die inneren Ozeane dieser Monde bestehen würden.
Letztendlich stellten sie fest, dass im Gegensatz zu Wasser und Energie die Begrenzung von Nährstoffen in Bezug auf die Ozeanwelten in unserem Sonnensystem möglicherweise nur begrenzt verfügbar ist:
„Wir haben festgestellt, dass gemäß den Annahmen in unserem Modell Phosphor, eines der bioessentiellen Elemente, auf Ozeanwelten, deren Ozeane neutral oder alkalisch sind und die hydrothermale Aktivität besitzen, über schnelle Zeitskalen (nach geologischen Maßstäben) abgereichert wird (dh hydrothermale Entlüftungssysteme am Meeresboden). Unsere Arbeit legt daher nahe, dass Leben in diesen Ozeanwelten weltweit in geringen Konzentrationen existieren kann (oder nur in lokalen Flecken vorhanden ist) und daher möglicherweise nicht leicht nachweisbar ist. “
Dies hat natürlich Auswirkungen auf Missionen, die für Europa und andere Monde im äußeren Sonnensystem bestimmt sind. Dazu gehört die NASAEuropa Clipper Mission, deren Start derzeit zwischen 2022 und 2025 geplant ist. Mit einer Reihe von Vorbeiflügen in Europa wird diese Sonde versuchen, Biomarker in der von der Mondoberfläche kommenden Fahnenaktivität zu messen.
Ähnliche Missionen wurden für Enceladus vorgeschlagen, und die NASA erwägt auch eine "Libellen" -Mission, um die Atmosphäre, die Oberfläche und die Methanseen des Titanen zu erkunden. Wenn jedoch Dr. Loebs Studie korrekt ist, sind die Chancen, dass diese Missionen Lebenszeichen auf einer Ozeanwelt im Sonnensystem finden, eher gering. Dennoch glauben sie, wie Lingam angedeutet hat, dass solche Missionen durchgeführt werden sollten.
"Obwohl unser Modell vorhersagt, dass zukünftige Weltraummissionen in diese Welten geringe Erfolgschancen bei der Aufdeckung von außerirdischem Leben haben könnten, glauben wir, dass solche Missionen es immer noch wert sind, verfolgt zu werden", sagte er. "Dies liegt daran, dass sie eine hervorragende Gelegenheit bieten, (i) die wichtigsten Vorhersagen unseres Modells zu testen und / oder zu verfälschen und (ii) mehr Daten zu sammeln und unser Verständnis der Ozeanwelten und ihrer biogeochemischen Zyklen zu verbessern."
Wie Prof. Loeb per E-Mail anzeigte, konzentrierte sich diese Studie außerdem auf das „Leben wie wir es kennen“. Wenn eine Mission in diese Welten Quellen für außerirdisches Leben finden würde, würde dies darauf hinweisen, dass Leben aus Bedingungen und Elementen entstehen kann, mit denen wir nicht vertraut sind. Daher ist die Erkundung Europas und anderer Ozeanwelten nicht nur ratsam, sondern auch notwendig.
"Unser Papier zeigt, dass Elemente, die für die" Chemie des Lebens, wie wir sie kennen ", wie Phosphor, wesentlich sind, in unterirdischen Ozeanen abgereichert sind", sagte er. „Infolgedessen wäre das Leben in den Ozeanen, von denen vermutet wird, dass sie unter dem Oberflächeneis von Europa oder Enceladus existieren, eine Herausforderung. Wenn zukünftige Missionen den erschöpften Phosphorgehalt bestätigen und dennoch Leben in diesen Ozeanen finden, dann würden wir einen neuen chemischen Lebensweg kennen, der nicht der auf der Erde ist. “
Am Ende sind Wissenschaftler gezwungen, bei der Suche nach dem Leben im Universum den Ansatz der „niedrig hängenden Früchte“ zu wählen. Bis wir Leben jenseits der Erde finden, werden alle unsere fundierten Vermutungen auf dem Leben basieren, wie es hier existiert. Ich kann mir keinen besseren Grund vorstellen, da rauszukommen und das Universum zu erkunden als diesen!
