Du NASA atradimai apie nežemiškus vandenynus

Saturno palydovas Enceladas. Cassini zondo nuotrauka. Šaltinis: NASA/JPL/SSI

Kosmosas Du NASA atradimai apie nežemiškus vandenynus...

Ketvirtadienio vakare Lietuvos laiku NASA surengė spaudos konferenciją, kurioje pristatė du atradimus, susijusius su vandenynų planetų tyrimais Saulės sistemoje. „Cassini“ zondo duomenys parodė, jog Saturno palydove Encelade yra hidroterminių versmių. O „Hubble“ kosminiu teleskopu stebint Jupiterio palydovą Europą, patvirtinta, kad iš jos veržiasi vandens čiurkšlės.

Encelado chemija

Enceladas seniai domina tyrėjus, nes jame yra požeminis vandenynas, dengiamas ledo. Maža to, keliose vietose lede yra kiaurymės, pro kurias veržiasi vandens čiurkšlės. Vakuume jos greitai garuoja arba sustingsta ir papildo paviršinius ledo sluoksnius, bet jų sudėtį tyrinėti įmanoma stebėjimais iš toli arba praskrendant pro šalį. Būtent tą ne kartą darė „Cassini“ zondas, 2005 metais aptikęs čiurkšles. 2015 metų spalį jis praskrido pro čiurkšlę ir atsiuntė daugybę duomenų apie jos sudėtį. Tarp tų duomenų ir aptikti įrodymai, kad čiurkšlėje yra vandenilio molekulių.

Čiurkšlės, besiveržiančios pro Encelado ledynus. Cassini zondo nuotrauka. Šaltinis: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA

Vandenilio molekulės šiaip sau vandenyje neatsiranda. Tam reikia cheminių reakcijų: pavyzdžiui, sąveikaudamas su metalais ar metalų turinčiais mineralais, vanduo sukelia oksidaciją, o atliekamas vandenilis tampa vandenilio molekulėmis. Kita galima reakcija – amoniako skilimas. Vandenilio molekulių Encelado čiurkšlėse yra apie 1 proc. Tai – gana didelis kiekis, kuris leidžia spręsti, jog vandenilis tikrai formuojasi Encelado vandenyno dugne, o ne sklinda iš kokio nors telkinio Encelado paviršiaus lede arba uolienose. Cheminėms reakcijoms reikalinga ir energija; jos gali vykti ir šaltame vandenyje, bet ne taip sparčiai, kad sukurtų tiek daug vandenilio molekulių.

Tikėtiniausias procesas, galintis paaiškinti stebimą čiurkšlių sudėtį, yra hidroterminių versmių egzistavimas Encelado vandenyno dugne. Žemės vandenynų dugne pro tokias angas veržiasi karštas vanduo, pašildytas geoterminių procesų. Encelade šilumos šaltinis gali būti radioaktyvių elementų skilimas palydovo branduolyje ir Saturno potvyninės jėgos, tampančios ne tik ledą bei vandenį, bet ir uolinį Encelado branduolį. Pro angas besiveržiantis šiltas vanduo ne tik suteikia energijos reakcijoms, bet ir neleidžia vandeniui ir vandeniliui užsistovėti, taip dar paspartindamas reakcijas.

Vandenilis Encelado vandenyne taip pat gali dalyvauti įvairiose cheminėse reakcijose, iš kurių įdomiausia yra metano gamyba, reaguojant vandeniliui ir anglies dvideginiui. Ši reakcija taip pat išskiria energijos, kuria naudojasi mikrobai, gyvenantys Žemėje prie hidroterminių versmių. Taigi Encelade, atrodo, taip pat egzistuoja gyvybei tinkamos sąlygos.

Tai, žinoma, dar nereiškia, kad gyvybė ten egzistuoja. Pagal dabartinį mūsų supratimą, gyvybei reikalingi keturi ingredientai: vanduo, tam tikri cheminiai elementai (trumpai žymimi CHNOPS – anglis, vandenilis, azotas, deguonis, fosforas ir siera), energija ir laikas. Encelade tikrai yra vandens ir CHNOPS, šis atradimas rodo, kad ten yra ir energijos. Vienintelis likęs klausimas – ar buvo pakankamai laiko, kad Encelade išsivystytų bent primityvi gyvybė. Atsakymo į jį reikės laukti dar ilgai, bent jau kol į šį Saturno palydovą nusiųsime specialiai gyvybės paieškoms skirtą zondą.

Šio tyrimo rezultatai publikuoti naujausiame „Science“ žurnalo numeryje; NASA taip pat sukūrė juos pristatantį vaizdo siužetą.

Europos čiurkšlė

Jupiterio palydovas Europa po paviršių dengiančių ledu taip pat turi vandenyną, panašiai kaip ir Enceladas. Europos vandenyno gylis kai kuriose vietose gali siekti net šimtą kilometrų; apskritai vandens Europoje yra daugiau, nei Žemėje. Keletą kartų joje aptiktos čiurkšlės – pirmą sykį 2012-aisiais, antrą – 2014-aisiais. Kitais kartais čiurkšlių buvo ieškota nesėkmingai, todėl ilgą laiką mokslininkai ginčijosi, ar čiurkšlės Europoje apskritai egzistuoja. Naujausias, vakar pristatytas, tyrimas į šį klausimą duoda tvirtą teigiamą atsakymą.

Trys Europos stebėjimai, iš kurių tik paskutiniame matyti čiurkšlė. Šaltinis: Roth et al, Science, Vol. 334, no. 6167

Ši čiurkšlė, kaip ir pirmus du kartus, aptikta „Hubble“ kosminio teleskopo stebėjimais, kurie vykdyti praėjusių metų pabaigoje. Jų metu aptiktos čiurkšlės, kurių pozicija sutampa su 2014 metais aptiktų čiurkšlių padėtimis. Taigi, galima manyti, jog Europos paviršių dengiančiame lede yra vietų, pro kurias popaviršiniam vandeniui prasiskverbti yra lengviau, nei kitur. Čiurkšlės išmetimo padėtis, atrodo, sutampa su dar „Galileo“ zondo prieš du dešimtmečius užfiksuotu šiltesniu Europos paviršiaus regionu. Nors ta sritis yra šiltesnė tik keletu laipsnių, tai greičiausiai rodo, jog toje vietoje ledas yra plonesnis ir iš vandenyno ten prasiskverbia daugiau šilumos. Kitas galimas šilumos paaiškinimas – vandens čiurkšlės išsiveržimo zonos aplinkoje iškrenta kaip sniegas, o sniegas Saulės šilumą išlaiko geriau, nei ledas.

2014-ųjų metų čiurkšlė (apačioje kairėje), dalinai paslėpta po didelės raiškos palydovo nuotrauka. Šaltinis: NASA/ESA/W. Sparks (STScI)/USGS Astrogeology Science Center

Besiveržiančios čiurkšlės Europoje yra puikus tyrimų objektas šiuo metu planuojamam zondui „Europa Clipper“, kuris išskristi Jupiterio link turėtų 2022 metais. Atradimas, jog bent vienoje vietoje čiurkšlės pasikartoja, yra labai svarbus, nes tą regioną bus galima prioritetizuoti tolesniems stebėjimams ir tyrimams. „Europa Clipper“ turės instrumentų, skirtų būtent čiurkšlių tyrimams; dabar žinome, kur jam reikės skristi, kad šiuos instrumentus išnaudotų efektyviausiai.

Europos tyrimo rezultatai publikuojami „Astrophysical Journal Lettersô; taip pat galite pažiūrėti NASA vaizdo siužetą.

Plačiau apie abu tyrimus galite perskaityti NASA pranešime spaudai.

 

Techo naujienos į Jūsų el. pašo dėžutę: