Чи могла Земля засіяти супутник Юпітера Європу бактеріальним життям, яке могло б прижитися в океані Європи й, можливо, еволюціонувати у щось більше? Це гіпотеза нового дослідження науковців з Вільного університету Тбілісі в Грузії.
Панспермія — ідея зародження життя з космосу
Яка ймовірність того, що пилові частинки, що містять живі бактерії, були викинуті з гравітаційного колодязя Землі та потрапили на льодовий супутник Юпітера Європу? Нещодавно дослідники з Тбіліського університету припустили, що вони могли приземлитися неушкодженими й пробратися через тріщини в льоду Європи, під яким розташоване величезний океан, де, на думку науковців, можуть бути умови, що підходять для існування життя.
Можливість панспермії, коли найпростіші форми життя могли потрапити на Землю з інших місць у Всесвіті, обговорюється вже десятиліттями. Пил, метеороїди, астероїди та комети могли містити живі організми, коли падали на Землю.
Гіпотезу неможливо перевірити експериментально, але у статті, опублікованій у Міжнародному журналі астрономії та астрофізики, Османов, який також працює у Грузинській національній астрофізичній обсерваторії імені Е. Харадзе, називає це проблемою зворотної панспермії. Він розрахував, що за 5 млрд років пилові частинки можуть переміщуватися у міжзоряному середовищі на відстані порядку сотень парсеків.
Також, враховуючи розподіл світил у Чумацькому Шляху, частинки, випущені з кожної планети, досягнуть аж до 105 зоряних систем. Ба більше, Османов припускає, що з однієї планети життя може бути перенесене приблизно до тисячі зоряних систем.
Як частинки життя можуть покинути атмосферу Землі?
Використовуючи методи, подібні до тих, що описані в його попередній статті, Османов розглядав Землю як джерело пилових частинок, а Європу з її унікальними льодовими та океанськими особливостями — як кінцеву точку. Османов ділить свій аналіз на три частини.
1. Чи могли пилові частинки, що переносять життя, покинути гравітаційне поле Землі, і в якій кількості? 2. Чи могли такі пилові частинки приземлитися на Європу так, щоб не зруйнуватися, і в якій кількості? 3. Якщо вони приземлилися, чи могли ці частки проникнути через товстий льодовий шар Європи та досягти її рідкої поверхні?
Пилові частинки розміром близько одного мікрона (мільйонна частка метра) можуть містити щільно упаковані бактерії приблизно того ж розміру. А щоб бактерії вижили під час будь-якої подорожі, їхня температура не повинна перевищувати близько 300 Кельвінів (приблизно 27 °C).
Зерна пилу підіймаються в повітря через атмосферну турбулентність; враховуючи енергію, передану одному з них на висоті 150 км (93 милі), наприклад, під час зіткнення з космічним пилом, робота Османова 2025 року дозволила розрахувати максимальну передану швидкість пилового зерна на висоті — 14 км/с, що перевищує другу космічну швидкість, яка становить 11,2 км/с.
Простіші фізичні розрахунки показують, що частинка матиме швидкість 8,4 км/с, перебуваючи далеко від Землі, приблизно на 10 % швидше, ніж Міжнародна космічна станція обертається навколо планети. Це відбуватиметься впродовж 3,5 млрд років, скільки просте життя існує на Землі.
Шлях від Землі до Європи
Коли частинки пилу покидають Землю, на них діють три сили: тиск сонячного випромінювання, гравітаційна сила Юпітера (яка перевищує гравітаційну силу Сонця після того, як зерно пройшло близько 97 % відстані від Сонця до Юпітера), і середня сила тертя міжпланетного середовища в Сонячній системі.
Османов розв’язує рівняння руху пилової частинки й знаходить, що її швидкість біля Юпітера становить 20,1 км/с. Удар частинки об Європу буде максимальним, якщо вона падає прямо вниз відносно поверхні супутника. Використовуючи питому теплоємність пилової частинки, він виявляє, що виживуть лише ті з них, які падають під дуже малим кутом — 1 градус до поверхні, тобто виживає лише приблизно три із тисячі бактерій під час посадки.
Потік однієї частинки на квадратний сантиметр за секунду залишає Землю через зіткнення з космічним пилом в атмосфері, або близько 5 × 10¹⁸ частинок на секунду, викинутих рівномірно в усі сторони. Використовуючи геометрію для визначення частки пилових частинок, що потрапляють до гравітаційної зони Юпітера, Османов знаходить, що приблизно 300 млн таких частинок із Землі мають досягти поверхні Європи щосекунди.
Окрім зазначеного вище, науковець використовує ще два результати з наукової літератури: бактерії, що потрапляють на поверхню Європи, зазнають «деактивації» приблизно за 10 000 років, а близько 20 %–40 % льоду супутника, якому від 30 до 80 млн років, тріскається через припливне нагрівання та тертя від потужних сил Юпітера.
Що це означає для пошуків життя?
Об’єднавши всі ці результати, Османов дійшов висновку, що загальна кількість частинок протягом зазначеного періоду становить приблизно (3-8) x 10²³, тобто близько до одного моля частинок. Це, за його словами, сильно натякає на ймовірність наявності життя в підповерхневому океані Європи, якщо біологічні та біохімічні умови сумісні з життям, що походить із Землі, що потребувало б нової серії досліджень для з’ясування.
За матеріалами phys.org
