Život pod ledem

Život pod ledem

Tomáš Petrásek, 2007

 

Europa – oceány bez oblohy

 

E U R O P A

Průměr

3121,6 km

Hustota

3014 kg/m3

Tíhové zrychlení

1,31 m/s2   

Úniková rychlost

2,02 km/s

Nitro planety

Křemičitanové skály, kovové jádro, led, voda.

Atmosféra

Stopy kyslíku vzniklé ionizací ledu.

Povrchová teplota

-170ºC

 

Rozmezí kapalnosti vody je nám známé a tak by se zdálo, že na velmi chladných tělesech za drahou Marsu je existence kapalné vody nemožná a není tu žádná šance na nalezení živých tvorů. S tím jde ruku v ruce i fakt, že Slunce je nezbytné pro fotosyntézu, která je základem našeho života.

Teorie však musely být přehodnoceny. Po několika vzrušujících objevech se totiž vynořila zcela nová kategorie těles vhodných pro život.

 

Ledovce a oceány Europy

Vše začalo průletem sondy Voyager soustavou Jupitera. Současně byly objeveny dva nečekané světy: první měsíc Io, chrlící oheň a síru z tuctů sopek, a druhý, zvaný Europa, jeho pravý protiklad, pokrytý rozpukanými ledovci.

Led na Europě nikoho nepřekvapil, o tom se vědělo už dávno. Ovšem činné sopky na Io, velkém asi jako Měsíc, který by měl již dávno vychladnout, byly poněkud šokující.

Výpočty záhy ukázaly, že Io je vystaven gravitačním silám Jupitera a ostatních měsíců, které se o něj „přetahují.“ Tím se celé těleso dost podstatně natahuje a smršťuje podle aktuální pozice „sousedů“. Příčina je vlastně stejná jako u našeho přílivu a odlivu, tedy slapové síly. Deformací vzniká teplo – zkuste opakovaně ohýbat kovový drát a zjistíte, že se ohřeje. To platí samozřejmě i pro kosmická tělesa deformovaná slapovým působením. Tento jev se potom nazývá slapový ohřev.

Ovšem co Europa? Tam se přeci tyto síly, třebaže méně výrazné, musejí projevit také!

Tomu ostatně nasvědčuje i rozpukanost povrchu. Aby led rozpukal, musí pod ním být něco, co dovoluje pohyb. Může to být měkký a relativně teplý led, který se pomalu pohybuje (podobně jako ledovec) anebo jde o kapalnou vodu. Tomu nasvědčuje utváření povrchu a také jeho složení. Sonda Galileo totiž odhalila uloženiny solí, zejména síranů a chloridů hořčíku a sodíku, poblíž největších trhlin, kam se asi dostaly s vodou unikající zdola. Ledovec by soli na povrch dostat nedokázal.

Europa má též slabé magnetické pole, které se mění podle toho, jak prochází magnetosférou mateřské planety. Jde tedy patrně o pole indukované, a nejpravděpodobnějším jeho zdrojem je vodivá kapalina, např. slaná voda pod povrchem tohoto měsíce.

Je tedy prakticky jisté, že pod ledovou krustou, která je odděluje od mrazu a vakua okolního vesmíru (a tím de facto supluje roli pozemské atmosféry), existují oceány o dost možná značné hloubce, udržované v kapalném stavu slapovým ohřevem a snad i přímo sopkami na dně. Možná je v nich dokonce více vody, než na celé naší planetě! Tuto myšlenku zpopularizoval zejména slavný spisovatel A.C.Clarke ve své Vesmírné Odyssee.

 

Jak oceán vypadá?

Kamenné dno je skryto asi 100-170 km pod povrchem měsíce. Kolik z toho tvoří led není přesně jisté. Utvořily se dva nesmiřitelné vědecké tábory, z nichž jeden je přesvědčen, že kůra je tenká (okolo 6 km, ale extrémní odhady pouhý 1 km), zatímco oponenti tvrdí, že kůra je mnohem silnější a komplikovanější – měří 15 – 50 km a sestává z pevného a křehkého, na kost zmrzlého „víka“ a teplejší a měkčí spodní vrstvy, která se může pohybovat a pod níž pak leží vlastní oceán. Ten je každopádně nesmírně hluboký, řekněme 90 – 150 km, což by znamenalo, že na Europě je více vody, než v mořích planety Země. Díky nízké gravitaci Europy však tlak na dně může být podobný jako v Mariánském příkopě na Zemi, nebo přinejhorším 2x vyšší – což znamená, že tlak tam panující je přijatelný jak pro bakterie, tak pro případná technická zařízení.

Složení oceánu lze jen odhadovat. Předpokládá se, že obsahuje hořčík a sírany, možná se dokonce jedná o žíravý roztok kyseliny sírové. Předpokládá se také možná existence rozpuštěného oxidu uhličitého nebo uhličitanů. Případným bakteriím by ani superkyselé prostředí vadit nemuselo, ty vydrží ledacos. Jen budoucím sondám to nebude dělat dobře… Je však též možné, že sloučeniny síry se na povrch dostaly nikoli z oceánu, ale z kosmu, konkrétně z měsíce Io.

Teplota oceánu patrně leží pod nulou díky obsahu solí, je však možné, že geotermální teplo utváří na dně větší nebo menší oázy příjemné teploty.

Jak vypadá dno nevíme. Může být skalnaté nebo pokryté sedimentem, ploché, ale i s výraznými horami, jaké najdeme třeba na Io. Vzhledem k hloubce oceánu se však žádný vrchol nemůže ani přiblížit k ledové vrstvě – na to by musela být cca 3x vyšší než nejvyšší hora ve Sluneční soustavě, a takový gigant by na maličké Europě těžko vznikl.

 

Vznik života

Jak to vypadá s možnostmi života na Europě? Po stránce prvkové celkem dobře. Ze základních prvků se zde jistě vyskytují vodík, kyslík a síra, a podle všeho také hodně uhlíku. To jsou téměř všechny důležité biogenní prvky, a přítomnost těch zbylých (dusík, fosfor) můžeme důvodně očekávat.

Samotný proces vznikání života mohl být komplikován skutečností, že na Europě nikdy nebyla souše, a tedy ani „mělké teplé rybníčky“, v nichž podle některých teorií vznikal život na Zemi. Přítomny však byly hydrotermální vývěry, další možné rodiště života, a stavební kameny prvních bytostí se též mohly nahromadit a sestavit v malých proláklinách v ledovci, kde zkoncentrovaly vymrzáním.

Podle některých úvah dříve vydával Jupiter více tepla a světla než dnes, skoro jako hvězda, a tak mohla mít Europa atmosféru a teplé oceány bez ledových příkrovů. To by znamenalo, že život se mohl široce rozvinout, a teprve později se přizpůsobil životu v temnotě. Tato úvaha je zajímavá, ale myslím, že dokud nebude potvrzena či vyvrácena dalším výzkumem, nepřináší do diskuse o možnosti či nemožnosti života na Europě nic nového.

 

Zdroje energie

Zvenčí energie přichází jen málo. Slunce je daleko a led nepropouští ani skrovné zbytky světla. V hlubinách je inkoustová tma a tudíž nemůže fungovat klasická fotosyntéza.

Nejdůležitějším zdrojem energie bude tedy asi litotrofní autotrofie – tj. využívání anorganických látek.

 

1) Tholiny a oxidanty

Jupiter má silné radiační pásy, které bombardují povrch Europy „radioaktivním“ zářením, které by člověka zabilo během deseti minut. Kromě jiného rozbíjí molekuly ledu a dalších látek obsažené v ledovci.

Z nich by se mohly vlivem záření tvořit energeticky bohaté látky. Mohou to být organické sloučeniny, např. jakési tholiny či formaldehyd, ale také oxidované reaktivní molekuly, jako kyslík a peroxidy. Při pukání ledů nebo pohybech vláčného ledu by se mohly dostávat do vody. Protože stáří povrchu (led se průběžně recykluje) se pohybuje kolem 30 miliónů let, určitý přísun látek z povrchu jisté nastává, nevíme ale, jak je vydatný a zda je průběžný nebo nárazový.

Pokud se led promíchává, má život postaráno o potravu i zdroje oxidantů, tedy kyslíku a jeho „náhražek“. Na spodním okraji ledu či přímo uvnitř ledovce tedy mohou žít společenstva bakterií, žijící vlastně z radiace.

 

2) Geotermální vývěry

Potenciálně ještě zajímavější jsou látky unikající ze sopek na dně.

Europská voda je snad bohatá oxidovanými látkami (H2SO4, H2O2, CO2, CO32-), zatímco vulkanické průduchy na dně by mohly vypouštět látky redukované (uhlovodíky, sulfidy, sirovodík, amoniak, železnaté ionty atd). Reakcemi mezi nimi by bylo možné získat určité množství energie.

Tato možnost není čistou teorií. V pozemských oceánech ve velkých hloubkách existují hydrotermální vývěry zvané černí kuřáci. Vypouštějí žhavou (cca 400°C) vodu bohatou na sirovodík, sulfidy a rozpuštěné kovy. U nich existují společenstva organismů, od bakterií přes sasanky až po kraby, krevety a obří trubičkové červy rodu Riftia, které energeticky závisejí právě na této sopečné činnosti, jejím teple a chemikáliích, které produkuje.

Často se uvádí, že přesně taková společenstva mohou žít i na Europě. Není to ovšem pravda. O riftiích je známo, že kombinují sirovodík a oxid uhličitý za vzniku glukózy, což zní slibně. Ale energie pro tuto reakci se získává z oxidace sirovodíku (na síru nebo sírany) kyslíkem, který samozřejmě přináší voda z povrchu oceánu, kde je doplňován rostlinami. Kyslík potřebují jejich buňky (stejně jako buňky všech eukaryot) i k respiraci. Na Europě je kyslík možná přítomen (z radiací rozloženého ledu), ale je vzácný a u dna nejspíš chybí úplně, a bez něj by riftie i ostatní mnohobuněční obyvatelé vývěrů zahynuli. Takže na naší planetě neexistuje žádný mnohobuněčný organismus, který by mohl přežít na Europě! Tedy alespoň pokud je nám známo…

O bakteriích to neplatí, tato část hydrotermálních společenstev je z velké části skutečně anaerobní, nebo si vystačí s minimem kyslíku. Ty by tedy na místě žít dozajista mohly.

Se všemi zdroji souvisejícími s geotermální činností je však jeden problém – nevíme, nakolik je Europa vulkanicky aktivní. To, že slapové síly roztaví ledovec ještě neznamená, že udělí dostatek energie (pro rozsáhlejší vulkanickou činnost) i skalnatému jádru měsíce.

Míru slapového ohřevu je nesnadné odhadnout, závisí totiž na řadě faktorů, jmenovitě na struktuře tělesa, a tu samozřejmě přesně neznáme. Kromě toho se na ohřevu a sopečné činnosti podílí i radioaktivita v jádře. Odhady se dosti liší, někteří autoři jsou optimističtí, jiní se naopak domnívají, že sopečná činnost Europy je velmi slabá nebo nulová.

 

3) Geotermální fotosyntéza

Pozoruhodný objev byl učiněn v Pacifiku u pobřeží Mexika – v hloubce několika kilometrů (a tedy v absolutní tmě) poblíž černých kuřáků byly nalezeny zelené sirné bakterie – mikroorganismy, které provozují fotosyntézu, ale neprodukují kyslík. Ukázalo se, že jako zdroj světla jim postačuje neznatelná záře horké vody a rozpálených skal. Docela jim to stačí, ačkoli využívají pouze viditelné světlo, a nikoli infračervené, kterého horké skály produkují daleko více.

Pokud by na Europě existovaly podobné organismy, mohly by mít specializovanější fotosyntetické komplexy schopné zachytit i IR záření, a tudíž získat více energie. Znamenalo by to nový, dříve neuvažovaný zdroj pro místní biosféru.

 

4) Termální gradienty

Organismy by snad mohly využívat i termální gradient – tj. prudké rozdíly teplot mezi horkou vodou v  průduchu a ledovou v jeho okolí. Na podobném principu fungují i naše tepelné a jaderné elektrárny se svými chladícími okruhy – teplo pohání cirkulaci vody, a ta se pak využívá k pohonu turbíny. Otázka je, zda by něco podobného dokázaly realizovat i živé organismy – ale proč by nemohly???

 

5) Magnetické pole

Jupiter má nejsilnější magnetické pole ze všech známých planet, a vůči Europě je toto pole v pohybu. Mohlo by tedy pohánět jakási biologická dynama - magnetotrofy. Tuto teorii vymyslel známý exobiolog Dirk Schulze-Makuch, později ji ale sám přehodnotil – Jupiterovo pole je přeci jen příliš slabé, a tak magnetotrofy vykázal na vzdálené planety obíhající pulsary, proti jejichž magnetosférám se ta Jupiterova jeví jako učiněné nedochůdče.

http://www.geo.utep.edu/pub/dirksm/geobiowater/pdf/EOS27March2001.pdf

http://geog-www.sbs.ohio-state.edu/courses/G820.01/Schulze-Makuch%20and%20Irwin_20%202.pdf

 

Veleryby na Europě?

Ovšem mohou na Europě existovat i větší a složitější živočichové? Jednalo by se patrně o mikrofágy (jako jsou sasanky, koráli anebo dokonce velryby) či pravé predátory, živící se menšími chemotrofními či mikrofágními organismy.

Pokud vím, zatím odpověď neznáme. Většina vědců se omezuje na strohé a obvyklé „ne!“

Takoví tvorové by museli existovat s minimem kyslíku, a anaerobní zvířata na Zemi neexistují. Uvádí se, že anaerobní metabolismy jsou nevýhodné a neschopné uživit více než jen bakterie a ojedinělé prvoky.

Ovšem na Europě to může být jinak. Domorodé organismy měly miliardy let na to, aby se adaptovaly na své životní prostředí a využily i ty nejskromnější zdroje, které se naskýtají. Jak je výše uvedeno, existuje více potenciálních energetických zdrojů, a pokud na Europě život existuje, jistě se neomezil jen na jediný z nich, ale využil všechny nabízející se možnosti. To znamená, že celkové množství energie pro Europu může být několikanásobně vyšší než se běžně soudí. Existenci makroskopických organismů tudíž nelze zcela vyloučit.

Samozřejmě i tak je množství energie zajisté malé, tzn. potravní řetězce budou krátké, makroskopické organismy, pokud budou zastoupeny, budou vzácné a nějaké opravdu složité formy života, řekněme „ryby,“ jsou extrémně málo pravděpodobné.

 

Mražené bakterie?

Povrch ledové krusty Europy má na některých místech nahnědlé nebo načervenalé zabarvení. Všeobecně se má zato, že je způsobeno organickými příměsemi, možná podobnými titanskému tholinu, možná sloučeninami síry. Ale vyskytla se i možnost, že jde vlastně o zamrzlé a radiací rozložené bakterie, čemuž by mohlo nasvědčovat spektrum této substance. Při rozsahu těchto skvrn by to znamenalo, že oceán kypí životem v úžasném množství a rozsahu, který by skýtal šanci i pro složitější organismy.

 

Budoucí sondy

Výzkum Europy bude nesnadný. Komplikuje ho extrémně nízká teplota, ničivá radiace Jupiteru a hlavně neprostupné ledovce.

První fází budou orbitální sondy, které zmapují povrch a možná radarem změří hloubku moře, respektive potvrdí (či vyvrátí) jeho existenci. Tou první by mohla být sonda JIMO/Prometheus, o jejímž vyslání se uvažuje ve střednědobé budoucnosti, ovšem neustále se odkládá díky rozpočtovým omezením NASA, nebo nějaký jiný orbiter zaměřený na Europu.

Druhou fází budou přistávací moduly, které provedou analýzy ledu na povrchu a nehluboko pod ním. Tím bude zjištěno složení oceánu a možná nalezeny i ostatky vyplavených bakterií. I to je však nepravděpodobné, neboť radiace je na povrchu tak silná, že brzy rozloží a k nepoznání změní jakékoli stopy po životě. Ostatně i elektronika sond bude jejím působením zničena během několika týdnů.Landery pro Europu jsou však zatím jen ve stádiu úvah, takže šance na přímý objev života zde je nejspíše zatím v nedohlednu.

Třetí fází pak bude jednoznačně sonda, která se protaví nebo provrtá skrz led (tzv. kryobot – hydrobot), s povrchem spojená dostatečně dlouhým kabelem, a prozkoumá oceán přímo. To je samozřejmě hudba vzdálené budoucnosti, protože provrtat se přes kilometry či desítky kilometrů ledu, navíc možná zamořeného kyselinou, a to vše milióny kilometrů od Země, je přeci jen řádně těžký úkol.

 

Lidé na Europě

Co přistání lidí na Europě? To je záležitost značně nepravděpodobná. Europa nemá atmosféru a pohybuje se uvnitř radiačních pásů Jupitera, takže její povrch je vystaven pronikavému záření. Slabé magnetické pole asi radiaci zastavit nedokáže. Led paprsky a částice samosebou pohlcuje, proto záření neohrožuje místní život, ale kosmické lodě a skafandry by nebyly dostatečnou ochranou. Kosmonauti by na povrchu přežili nejspíše jen pár minut.

Pilotovaná mise by tedy musela mít něco, co by ji chránilo. Jenže takové štíty jsou příliš těžké pro dopravu ze Země. Šancí by byl generátor silného magnetického pole, který by loď ochránil stejně, jako nás chrání magnetosféra Země. Jenže to je zatím pouhý teoretický koncept a jeho funkčnost nebyla nijak ověřena.

Takže nejprůchodnější variantou se jeví poslat na Europu roboty, kteří připraví stíněnou základnu hluboko pod ledem. Kosmická loď pak přistane v bezpečné vzdálenosti od jupiterových radiačních pásů, na měsíci Callisto, kde bude opatřena stíněním, pravděpodobně ze silné vrstvy ledu. Odtud se vydá na Europu, a na místě kosmonauti pouze přejdou do už hotové bezpečné základny.

Má to nemálo problémů (chybí tu např. zdroje energie) a přítomnost lidí na Europě toho nemusí mnoho přinést, protože jejich pohyb bude omezen na odstíněnou základnu.

K vypravení takové lodi bude potřeba postavit velká průmyslová centra na Měsíci, což nebude dříve než tak za sto let, asi i základnu na Callisto, což bude také trvat několik desetiletí, takže člověk se na Europu podívá přinejlepším někdy v půli dvaadvacátého století, a kdoví jestli.


I přesto už existují plány na osídlení Europy. Počítají s městy stíněnými vrstvou ledovce, nebo dokonce se základnami uvnitř obřích „bublin“ plynů, které se nahromadily zespodu v prohlubních ledovce. Tlak by v těchto kapsách nemusel být tak strašný, při nižší gravitaci Europy by byl pod třemi kilometry ledu tlak 3,6 MPa, to je asi jako tři sta padesát metrů pod hladinou moře. Možná, že by tedy byl tento prostor přístupný pro člověka dýchajícího směs kyslíku a helia i bez tlakového skafandru.

Myslím ale, že všechny úvahy v tomto směru jsou předčasné. Nevíme jistě ani to, zda oceán existuje, neznáme jeho složení ani hloubku, nevíme, jak je silná vrstva ledu, nevíme, zda kapsy pod ledem existují a zda jsou stabilní, nemáme ponětí o surovinách na Europě a hlavně nevíme nic o životě zde. Bylo by totiž nerozumné vystavovat se rizikům plynoucím z kontaktu pozemských organismů a lidí s mimozemskými formami života. Lidé se mohou nakazit europskými bakteriemi, nebo naopak pozemské bakterie mohou zničit domorodý život. Ani o jedno z toho nestojíme. Vždyť i při výzkumu pomocí sond bude těžké zajistit, aby zařízení neobsahovalo žádné zárodky pozemského života.

http://www.lunar-reclamation.org/papers/europa_outpost_paper.htm

 

 

Enceladus – menší bratr Europy?

E N C E L A D U S

Rozměry

513×503×497

Hustota

1610 kg/m3

Tíhové zrychlení

0,11 m/s

Úniková rychlost

0,24 km/s

Nitro planety

Kamenné jádro, ledová kůra, snad kapalné rezervoáry

Atmosféra

Stopy vodních par, dusíku, oxidů uhlíku v oblasti gejzírů

Povrchová teplota

-198ºC

 

 

Textové pole: Tajemný Saturnův měsíc Enceladus. Copak se skrývá uvnitř? Led? Voda? Život?

 

Menší bratr Europy

Horkým favoritem, který se během posledních let probojoval na čelní pozici mezi potenciálními životodárnými tělesy je Enceladus.

Tento nevelký měsíc Saturnu byl dlouho považován za fádní, ba tuctové ledové těleso. Jeho poloměr činí asi 250 km, gravitace je nepatrná, není dokonce ani tak velký, aby byl kulatý, je to spíše velká šiška.

Je pokryt ledem, a pozorování Voyageru naznačila, že je rozpukaný podobně, ačkoli ne tak masivně, jako na Europě. Enceladus je velice jasný, za což vděčí geologické činnosti. Nitro měsíce je nejspíš stejně jako u Europy zahříváno slapovými silami, a roztavený led uniká ven trhlinami v podobě či gejzírů, aby pak opět namrzal na povrchu. Díky tomuto obnovování je tento měsíc nejjasnějším tělesem ve Sluneční soustavě (tzn. jeho povrch je sněhobílý), a tudíž také jedním z nejchladnějších. Některé unikající částečky ledu opouštějí Enceladus a vytvářejí na orbitě Saturnu vlastní prstenec.

Na povrchu měsíce jsou celkem četné meteoritické krátery, které nasvědčují, že procesy, které obnovují led, neprobíhají tak rychle jako na Europě. (Stáří povrchu cca 100 miliónů let.) Na druhé straně jsou však tyto krátery jakoby změklé, rozpraskané a trochu ohlazené, což značí, že ani starší části povrchu nejsou tak docela mrtvé a na kost zmrzlé, jak by se dalo soudit.

 

Sonda Cassini zachytila 9. března 2005 při průletu kolem Enceladu molekuly vody. To potvrzuje gejzíry na povrchu či nějaký jiný typ geologické činnosti.

 

Čerstvé zprávy – čerstvý led

Nejnovější údaje o Enceladu jen přispívají k jeho záhadnosti – a také nadějnosti. Sonda Cassini kolem něj 14. června 2005 proletěla ve vzdálenosti pouhých 173 km, a poprvé podrobněji prozkoumala jeho jižní pól. Objevila zde čtyři trhliny, dlouhé asi 130 km, víceméně rovnoběžné, v rozestupech asi 40 km, nazvané „tygří pruhy“. Právě ony jsou nejteplejším místem na tomto měsíci, minimálně o 15° teplejší než jejich okolí.

Tyto pruhy jsou obklopeny krystalickým ledem, vzniklým za relativně vysoké teploty, a nadto poměrně čerstvým, nepozměněným kosmickou radiací. Obzvláště zajímavý je objev organických sloučenin.

Právě odtud zřejmě sublimuje či dokonce tryská vodní pára, která jižní pól měsíce obklopuje a je zdrojem materiálu pro Saturnův prstenec E. V „atmosféře“ tvořené gejzíry byla identifikována vodní pára (65%), vodík (20%), oxid uhelnatý a dusík.

Ještě zvláštnější je, že tento řídký oblak obsahuje i ledová zrna a prach – to znamená, že pára musí tryskat s určitou silou. V přilehlé oblasti je povrch měsíce též poset balvany o rozměrech do 20 m zatím nejasného původu – vědci spekulují, že by mohlo jít o kryovulkanické pumy! Hmotnost takových balvanů přitom musí být snad až 8000 tun, což v nízké gravitaci odpovídá 64 tunám, a to stále není málo – vulkány by musely být alespoň epizodicky nesmírně silné, což je však těžko představitelné.

Proč by však měl být Enceladus takto aktivní, zatímco většina sousedních měsíců, včetně daleko větších kalibrů, je dávno ztuhlá na kost? Teplo vzniklé radioaktivním rozpadem v jádře by snad mohlo stačit na natavení části měsíce a pomalou sublimaci ledu, avšak nikoli na nějaké gejzíry či dokonce exploze. Slapové síly, ohřívající Europu, se zde uplatňují minimálně – tvoří údajně jen jednoprocentní přídavek k této energii. Buď se tedy veškerá energie nějakým záhadným způsobem koncentruje právě do jižního polárního regionu, anebo se do hry přidává ještě nějaký nepochopený faktor.

Není třeba dodávat, že šance na podpovrchové rezervoáry se značně zvyšují.

 

Fontány Enceladu

V listopadu 2005 byl Enceladus snímkován v protisvětle, což umožnilo odhalit řídké, duchovité fontány, tryskající z jihopolární oblasti. To už poukazovalo na skutečný ledový vulkanismus, na kapalnou vodu vyvěrající z podzemí a „vyvařující“ se do vesmíru, to už se nedalo vysvětlit jen tak nějakou sublimací.

Pozoruhodné je, že nebyl zaznamenán žádný čpavek. Dříve se soudilo, že Enceladus jej obsahuje v hojné míře, a tato látka se chová jako nemrznoucí směs, usnadňující tavení. Pokud však není přítomen, znamená to, že teploty potřebné k natavení ledu jsou vyšší – možná dokonce nad nulou!

Podle některých vědců je kamenné nitro Enceladu dosud žhavé. Jak je to možné je obtížné, takový prcek by měl dávno zmrznout. Roli možná hraje vysoká hustota Enceladu, jedna z nejvyšších v Saturnově soustavě. Radioaktivní teplo snad kdysi Enceladus natavilo a nějakou dobu v díle pokračoval slapový ohřev. Ten je sice dnes už malý, ale geologická činnost ještě doznívá z předešlé etapy.

Geologické teplo pak taví led a vzniklá voda se hromadí v „magmatických krbech“, z nichž se dere na povrch a ve vakuových podmínkách napůl mrzne, napůl se vaří, a tím vytváří gejzír vodní páry a ledových krystalků.

Podle teorie Roberta Pappalarda jsou geologicky aktivní oblasti na Enceladu teplejší a tedy i méně husté než okolí. Působením odstředivé síly při rotaci měsíce se pak „lehčí“ horké oblasti posunují směrem k pólu – a to je právě místo, kde je pozorujeme. Enceladus se tedy možná v minulosti „převrátil“.

 

Život na Enceladu?

Když to shrneme, Enceladus bezmála „šlape na paty“ samotné Europě! Jeho kapalné rezervoáry jsou sice menší, nepanuje shoda, zda se nacházejí pod celým povrchem nebo jen v okolí pólu, ale jinak nezaostává. Protože se zdá, že jeho voda je poměrně čistá, bez čpavku, solí a kyselin, může být kapalná až při teplotách nad bodem mrazu – podpovrchová hydrosféra je tedy asi teplejší než europská! Navíc zde byly pozorovány výtrysky na povrch, což dosud na Europě potvrzeno nebylo. Kapalinu možná na Enceladu můžeme nalézt v menší hloubce, snad jen desítek metrů.

Biogenní prvky (H, C, O, N) tu zastoupeny evidentně jsou, takže po chemické stránce životu nic nechybí. Pokud na Enceladu jsou kapalné oblasti, a pokud jsou v kontaktu s kamenným jádrem, nelze vyloučit geotermální činnost, a ta může být zdrojem energie pro život. Zatím lze těžko posoudit, jak to v hlubinách Enceladu vypadá, a tak se i atraktivita pro život dá jen těžko odhadnout.

Enceladus bude i nadále jednou z priorit mise Cassini. Na rok 2008 je naplánován nový blízký průlet, který, doufejme, přinese stejně fascinující objevy jako ty předešlé. Takže naše znalosti se možná záhy zpřesní.

http://en.wikipedia.org/wiki/Enceladus_%28moon%29

 

V jednom ohledu je však Enceladus atraktivnější než Europa – je přístupnější. Jsou-li tam kapalná prostředí desítky metrů pod povrchem, jak někteří vědci naznačují, bude zajisté relativně snadné jich dosáhnout i s celkem primitivním kryobotem, zatímco Europa bude na každý pád pořádně tvrdým oříškem. Ještě snazší by bylo zkoumat na povrchu nebo dokonce při blízkém průletu čerstvý vyvrhovaný materiál poblíž Tygřích pruhů. Ten obsahuje zaručeně čerstvý obsah vodních rezervoárů, možná i se zástupci místní mikroflóry.

Protože gravitace Enceladu je malá, nebylo by bez zajímavosti vzít do úvahy i mise s návratem vzorků. Odpadá zde také problém s radiací, který na Europě extrémně ztěžuje jak samotnou funkci sond, tak i odhalování stop po životě.

 

Enceladus by čistě teoreticky mohl být extrémně zajímavý i z hlediska panspermické teorie. Díky jeho nepatrné gravitaci se obsah jeho gejzírů masově dostává do kosmu. Pokud by zde existovaly živé buňky, například žijící ve zdrojových komorách gejzírů, mohly by v poměrně velkém počtu opouštět své mateřské těleso. Samozřejmě v ledových krystalcích jen o málo větších, než jsou běžné bakterie samy o sobě, by byly mnohem méně chráněny před radiací než uvnitř poměrně velkých kamenných meteoritů odštěpených z kamenné planety a jejich naděje na přežití by tedy byly mnohem nižší, nicméně nesmíme zapomenout na obrovskou kvantitu – i ta se totiž počítá. V minulosti mohla probíhat podobná eruptivní aktivita na mnohých dalších malých ledových tělesech, což naznačuje netušené možnosti pohybu zárodků života Sluneční soustavou.

Enceladus

Pohled sondy Cassini, v nepravé barvě.

Vpravo nahoře vidíme nečetné impaktní krátery, deformované pohyby teplého a tedy měkkého ledu.

V dolní části je pak jižní polární oblast s Tygřími pruhy. Modrá barva značí mladší povrch.

 

 

Další kandidáti

Europa a Enceladus nicméně nejsou jedinými místy, kde se dá uvažovat o životě pod vrstvou ledu.

Nemalé šance existují i na dvou dalších velkých měsících Jupitera - na Ganymedu a Callisto.

Ganymed je větší než Europa, avšak leží dál od Jupitera, je tedy (alespoň v dnešní době) méně zahříván slapovými silami a musí si vystačit s radioaktivním teplem z jádra. Jeho povrch je zbrázděn, avšak dosti odlišně od puklin Europy. Zdá se, že není příliš mladý, a tektonika a kryovulkanismus na Ganymedu patrně ustaly již před miliardami let – mladší výlevy se datují do období kolem 1 mldl. Má ovšem magnetické pole, a to patrně „vlastní výroby“ – tj. produkt železného jádra (nebo nějakého jiného pohybujícího se tekutého materiálu), podobně jako je tomu u Země. To znamená, že nitro je pravděpodobně stále žhavé. Díky vlastnímu magnetickému poli je obtížné říci, zda má i pole indukované, důkaz kapalné vrstvy, zdá se však, že ano. Kapalinu v plášti Ganymedu, snad stovky kilometrů pod povrchem, lze mít za téměř jistou.

Callisto je nejvzdálenější z Galileových měsíců, a její povrch nenese vůbec žádné známky geologické činnosti. Má ovšem indukovanou magnetosféru, a tedy nejspíš i kapalnou vrstvu hluboko ve svém nitru.

Oba tito sousedé Europy jsou však daleko horšími místy pro život. Zdroje energie pro eventuální život, které jsme zmiňovali v souvislosti s Europou, jsou tam totiž buď zastoupeny mnohem méně, nebo chybí úplně.

 

Existují nesmělé náznaky, že by život mohl existovat i na Io. Tento soused Europy je pokryt tucty velice aktivních sopek a zbarven vrstvou sirných sloučenin. Nemá však skoro žádnou atmosféru, a tak je jeho povrch mimo vulkány mrazivě chladný a bičovaný radiací ještě hůř než Europa, je-li to vůbec možné.

Nebyl na něm nalezen vodík, o vodě ani nemluvě, ba dokonce ani uhlík. Případný život by tedy asi měl úplně jinou chemickou podstatu než jakou máme my. Nelze zcela vyloučit, že ve vhodných podzemních prostředích existují malé rezervoáry nějakých kapalin (například tekuté síry či SO2), kde by snad něco vzniknout mohlo. Ale moc pravděpodobné to není - a mezi námi, kdo by to tam hluboko ve skále, mezi soptícími vulkány, žíravými plyny a smrtící radiací, asi tak hodlal hledat?

 

Poměrně zajímavým exotem je Uranova Miranda, která velikostí a částečně i utvářením připomíná Enceladus. Kdo ví, co skrývá?

Vnější část Sluneční soustavy je obydlena početnou populací ledových těles, z nichž přinejmenším určitá část může hostit temné oceány. Jedná se o středně velké a velké měsíce Saturnu a Uranu, Neptunův Triton, Pluto, Charon a další tělesa za Neptunem včetně Sedny, Erise a dalších nových objevů.

Ovšem mnohé temné oceány patrně nebudou příliš obyvatelné, ze stejných důvodů jako moře na Callisto – nedostatku dostupné energie. Vodní či čpavkové vrstvy o teplotě blízké teplotě tuhnutí, bez podstatnějšího proudění a teplotních rozdílů, neřkuli sopečné činnosti na dně, a také bez silného magnetického pole z vnějšku lze totiž jen těžko považovat za pohostinné prostředí pro život. Některé oceány také mohly existovat v minulosti, ale mohou být již zamrzlé.

Dnešní podmínky na těchto tělesech jsou tedy ve srovnání s Europou asi výrazně horší, to ovšem neznamená, že to platí bez výjimky. Zejména v minulosti, kdy bylo k dispozici více slapové i radioaktivní energie, musely být temné oceány dynamičtější – a snad i živější. Kdekoli mohl život vyklíčit a vybujet, a s trochou štěstí přetrvat dodnes, třeba alespoň v podobě v ledu zamrzlých spor.

 

Miranda

Pohled sondy Voyager na jižní polokouli Mirandy.

Její terén je na první pohled odlišný od Enceladova a zdá se být i o něco starší. Ovšem rovněž nese stopy geologické činnosti, vč. podivně rýhovaného terénu a „změklých“ kráterů.

Zajímavé je také to, že i zde je jedna z mladých, podivných oblastí poblíž pólu – že i Miranda by se „převrátila“?

Jak vypadá zbytek Mirandy? O tom nemáme nejmenší ponětí. Může se tam tedy skrývat ještě mnoho a mnoho podivností.

 

 

 

Europa byla první, a zůstává jedinečná. Jednou provždy nám ukázala, že ne všechny obyvatelné světy se podobají tomu našemu, že nemusejí ležet v blízkosti slunce a že ne všechny biosféry musejí čerpat energii ze světla své mateřské hvězdy. A to je poznání, o jakém se lidstvu ještě před několika desítkami let ani nesnilo.

Odkazy

http://www.daviddarling.info/encyclopedia/E/Europaocean.html

http://nai.arc.nasa.gov/news_stories/news_detail.cfm?ID=53

http://www.spacedaily.com/news/jupiter-europa-04a.html

http://www.geo.utep.edu/pub/dirksm/geobiowater/pdf/EOS27March2001.pdf

http://astrobiology.asu.edu/focus/europa/discuss/EFG_0502_vol02.pdf

http://bioweb.usc.edu/courses/2004-spring/documents/bisc483-lecture02b.pdf

http://www.svetvedy.cz/zobraz_archiv.php?id=245&cislo=6_2004

http://www.firstmh.cz/seti/europa.htm