Rozpad radioaktywny może wspierać życie na dnie oceanów Europy i Enceladusa

W lodowych obiektach Układu Słonecznego promieniowanie emitowane przez skaliste jądra może rozbijać cząsteczki wody i wspierać mikroby żywiące się wodorem. Rozważając taką możliwość naukowcy z Uniwersytetu w San Antonio (UTSA) oraz  Southwest Research Institute (SwRI) stworzyli model naturalnego procesu rozbijania wody zwanego radiolizą. Następnie zastosowali ten model do zbadania kilku globów Układu Słonecznego, w których podejrzewa się istnienie wewnętrznych oceanów: Enceladus, Europa, Pluton, Charon oraz Ceres.

Procesy fizyczne i chemiczne, które następują po radiolizie prowadzą do uwolnienia wodoru cząsteczkowego (H2), który jest szczególnie interesujący dla osób badających kwestie astrobiologiczne – mówi Alexis Bouquet, główny autor artykułu opublikowanego w majowym wydaniu periodyku Astrophysical Journal Letters. Radioaktywne izotopy takich pierwiastków jak uran, potas i tor często odkrywane są w meteorytach skalistych z grupy chondrytów.  Jądra globów analizowanych przez Bouquet i jego współpracowników najprawdopodobniej składem chemicznym przypominają właśnie chondryty. Woda oceaniczna obmywająca porowate skaliste jądro planety może być wystawiona na jonizujące promieniowanie i ulegać radiolizie, w której powstają związki wodoru cząsteczkowego i tlenu.

Bouquet, który jest doktorantem na Wydziale Fizyki i Astronomii UTSA zaznacza, że zagęszczenia mikrobów odżywiających się H2 wielokrotnie odnajdywano w ekstremalnych warunkach na Ziemi, np. w próbkach wody gruntowej pobranych z głębokości 3,5 km w południowoafrykańskiej kopalni złota i w kominach hydrotermalnych na dnie oceanicznym. To sprawia, że możemy rozważać istnienie analogowych mikrobów na styku wody i skały na dnie oceanicznym we wnętrzu Enceladusa czy Europy.

Wiemy, że takie radioaktywne pierwiastki istnieją we wnętrzach tych lodowych globów, jednak nasze badanie stanowi pierwszy systematyczny przegląd ciał Układu Słonecznego pod kątem oceny częstotliwości występowania radiolizy. Wyniki wskazują na wiele potencjalnych celów badawczych – to naprawdę ekscytujące –  mówi współautorka artykułu dr Danielle Wyrick z SwRI.

Jednym z często wymienianych źródeł wodoru cząsteczkowego w wodnych światach jest serpentynizacja. Ta reakcja chemiczna zachodząca między skałą a wodą zachodzi np. w kominach hydrotermalnych na dnie oceanicznym.

Najważniejszym wnioskiem zawartym w artykule jest stwierdzenie, że radioliza stanowi potencjalnie istotne, dodatkowe źródło wodoru cząsteczkowego. Chociaż aktywność hydrotermalna może odpowiadać za wytwarzanie znaczących ilości wodoru, to proces radiolizy zachodzący w porowatych skałach dna oceanicznego może istotnie te zapasy wodoru powiększać.

Co więcej, radioliza może w dużym stopniu przyczyniać się do przyjazności oceanu dla życia. Oprócz wodoru cząsteczkowego, procesy radiolizy prowadzą do powstania także związków tlenu, które mogą z kolei reagować z określonymi minerałami prowadząc do powstania siarczanów – źródła pożywienia dla wielu rodzajów mikroorganizmów.

Źródło: SwRI