Teleskop Webba wykrył dwutlenek węgla na Europie

Obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba pozwoliły wykryć dwutlenek węgla na Europie – jednym z księżyców Jowisza. Dane wskazują, że CO2 pochodzi z rozległego, podpowierzchniowego oceanu znajdującego się pod grubą, lodową skorupą księżyca.

Europa jest czwartym co do wielkości księżycem Jowisza – jednym z jego 92 naturalnych satelitów. Jest też szóstym co do wielkości księżycem w Układzie Słonecznym. To lodowa kula jest większa od planety karłowatej Pluton, ale nieco mniejsza od ziemskiego Księżyca. Na powierzchni Europy panują mroźne warunki ze średnią temperaturą rzędu minus 170 stopni Celsjusza.

Astronomowie podejrzewają, że Europa kryje pod swoją lodową skorupą ogromny ocean. Dzięki temperaturze pochodzącej z wnętrza księżyca, w oceanach mogą panować warunki sprzyjające zachodzeniu złożonych reakcji chemicznych. Z kolei analizy danych z sond Galileo oraz Cassini wykazały aktywność gejzerów na tym lodowym księżycu. Potwierdziły to także obserwacje z wykorzystaniem Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Badacze dostrzegli pojawiające się i znikające chmury, prawdopodobnie pary wodnej. Gejzery są na tyle duże, że ich pióropusz może sięgać nawet 200 km.

Z tego też powodu Europa jest jednym z najbardziej obiecujących światów w Układzie Słonecznym do poszukiwania życia pozaziemskiego. Chociaż księżyc ten jest znacznie mniejszy od Ziemi, jego ocean może zawierać dwa razy więcej wody niż wszystkie morza naszej planety razem wzięte. Co więcej, w badaniach sprzed dwóch lat ustalono, że na Europie może nadal tlić się aktywność wulkaniczna, a dno księżyca może być usiane wulkanami i kominami hydrotermalnymi. Odkrycie to podsyca spekulacje o możliwości istnienia mikrobiologicznego życia na Europie, bo wokół ziemskich kominów hydrotermalnych, mimo ekstremalnych warunków, występują przeróżne formy życia. Jednak podpowierzchniowy ocean jest pokryty lodową skorupą grubą na kilka a nawet kilkadziesiąt km, co sprawia, że ewentualne próbkowanie oceanu jest sporym wyzwaniem.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Teraz astronomowie korzystający z danych zebranych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zidentyfikowali dwutlenek węgla na Europie. Jego źródło prawdopodobnie pochodzi z podpowierzchniowego oceanu, sugerują naukowcy.

Wyniki i opis badań ukazał się w dwóch publikacjach na łamach pisma "Science" (DOI: 10.1126/science.adg4155; DOI: 10.1126/science.adg4270).

– Życie na Ziemi lubi różnorodność chemiczną – im większa różnorodność, tym lepiej. Żyjemy w oparciu o węgiel. Zrozumienie składu chemicznego oceanu Europy pomoże nam określić, czy jest on nieprzyjazny dla życia, jakie znamy, czy też może być dobrym dla niego miejscem – powiedział Geronimo Villanueva z NASA’s Goddard Space Flight Center, główny autor jednego artykułów opublikowanych w "Science".

– Mamy dowody obserwacyjne na to, że węgiel, który widzimy na powierzchni Europy, pochodzi z oceanu. To nie jest drobnostka. Węgiel jest biologicznie istotnym pierwiastkiem – dodała Samantha Trumbo z Cornell University, główna autorka drugiej publikacji.

Największa koncentracja dwutlenku węgla wykrytego przez naukowców znajduje się w regionie zwanym Tara Regio – geologicznie młodym obszarze, gdzie lodowa powierzchnia uległa zniszczeniu i prawdopodobnie doszło tam do wymiany materiału pomiędzy podpowierzchniowym oceanem, a lodową powierzchnią. Nie jest do końca jasne, co się stało na tym obszarze. Jedna z koncepcji głosi, że ciepła woda z oceanu unosi się do góry, topiąc powierzchniowy lód, który następnie z czasem ponownie zamarza, tworząc nowe geologicznie tereny.

– Wcześniejsze obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a wskazują na występowanie soli właśnie w okolicach w Tara Regio. Teraz widzimy, że tam również występuje duże stężenie dwutlenku węgla. Oznacza to, że węgiel prawdopodobnie ma swoje źródło w podpowierzchniowym oceanie – wyjaśniła Trumbo.

Zidentyfikowany na powierzchni Europu dwutlenek węgla nie jest stabilny. Dlatego naukowcy uważają, że pojawił się na powierzchni księżyca w stosunkowo niedawnym okresie, co potwierdza jego koncentracja w młodym geologicznie regionie.

– Odkrycie dwutlenku węgla w bogatych w sól obszarach lodowej skorupy Europy wskazuje, że CO2 pochodzi z oceanu poniżej, a nie ze źródeł zewnętrznych, takich jak meteoryty – powiedział Kevin Hand, astrobiolog w NASA Jet Propulsion Laboratorium i współautor jednej z publikacji. – Życie, jakie znamy, uwielbia jeść i oddychać dwutlenkiem węgla, dlatego oznaka, że ocean Europy może zawierać obfitość CO2, bardzo dobrze wróży możliwości istnienia tam życia – dodał.

14 kwietnia tego roku w przestrzeń kosmiczną wyniesiono sondę JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer). Jej celem jest Jowisz i kilka jego księżyców – Ganimedes, Kalisto i Europa. Misja ma zbadać cechy fizykochemiczne tych światów, w tym to, czy na lodowych księżycach gazowych olbrzymów mogą istnieć warunki do powstania i podtrzymania życia. Zainteresowanie astrobiologów budzi przede wszystkim Europa. Satelita pokona odległość 600 mln km i znajdzie się na orbicie Jowisza w 2029 r. JUICE będzie prowadził obserwacje przez co najmniej trzy lata.

Z kolei w październiku tego roku ma wystartować misja Europa Clipper, której celem będzie przeprowadzenie dogłębnych badań lodowego księżyca. Statek kosmiczny będzie niósł dziewięć instrumentów naukowych, w tym kamery i spektrometry do obrazowania powierzchni księżyca w wysokiej rozdzielczości, magnetometr do pomiaru siły i kierunku pola magnetycznego oraz penetrujący lód radar do określania grubości lodowej skorupy nad oceanem. Sonda w trakcie swojej misji wykona od 40 do 45 przelotów nad Europą, badając lodową skorupę księżyca i podpowierzchniowy ocean dostarczając dane niezbędne do oceny środowiska Europy.

Źródło: NASA, fot. NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill