Europa od lat fascynuje naukowców jako jedno z najbardziej obiecujących miejsc w Układzie Słonecznym, gdzie mogłoby istnieć życie. Pod pokrywą lodu może skrywać się globalny ocean, a interakcje między tym oceanem a powierzchnią mogą tworzyć związki chemiczne niezbędne do podtrzymania życia. Teraz nowe eksperymenty laboratoryjne przeprowadzone przez naukowców z Southwest Research Institute (SwRI) rzucają światło na zaskakujące odkrycia dokonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) — i przybliżają nas do zrozumienia chemicznych tajemnic tego lodowego świata.
Dane z JWST wykazały wysokie stężenia nadtlenku wodoru (H₂O₂) na powierzchni Europy w rejonie równikowym, w obszarze zwanym Tara Regio — czyli tam, gdzie temperatury są stosunkowo wyższe. To odkrycie zaskoczyło badaczy, ponieważ wcześniejsze eksperymenty laboratoryjne wskazywały, że H₂O₂ powinien powstawać głównie w chłodniejszych, polarnych rejonach.
Wspieraj Puls Kosmosu na patronite.pl
Zagadka ta zainspirowała Bereketa Mamo, doktoranta z Uniwersytetu Teksańskiego w San Antonio i badacza współpracującego z SwRI, do złożenia wniosku do NASA o sfinansowanie serii eksperymentów laboratoryjnych. Dzięki grantowi w ramach programu FINESST (Future Investigators in NASA Earth and Space Science and Technology), Mamo przeprowadził badania w specjalistycznym laboratorium CLASSE (Center for Laboratory Astrophysics and Space Science Experiments).
Naukowcy skupili się na silnie popękanych obszarach lodowej skorupy Europy, które oprócz podwyższonego stężenia nadtlenku wodoru wykazują także obecność dwutlenku węgla (CO₂). Przypuszcza się, że CO₂ wydobywa się z podpowierzchniowego oceanu przez szczeliny w lodzie. Aby odtworzyć te warunki, zespół wytworzył w komorze próżniowej cienką warstwę lodu wodnego zmieszanego z CO₂ i poddał ją bombardowaniu energetycznymi elektronami — symulując wpływ promieniowania z magnetosfery Jowisza.
Wyniki eksperymentu okazały się przełomowe: nawet niewielkie ilości CO₂ w lodzie znacznie zwiększały produkcję nadtlenku wodoru w temperaturach odpowiadających warunkom panującym na powierzchni Europy. To tłumaczy, dlaczego największe ilości H₂O₂ zaobserwowano nie na biegunach, lecz właśnie w cieplejszym rejonie Tara Regio.
Naukowcy podkreślają, że odkrycie to ma duże znaczenie dla badań nad możliwością istnienia życia na Europie. Tereny, w których wykryto nadtlenek wodoru, zawierają również chlorek sodu i inne związki chemiczne, które mogą wskazywać na kontakt z oceanem znajdującym się pod skorupą lodową.
Z punktu widzenia astrobiologii kluczowe jest to, że takie utleniacze jak H₂O₂ mogą z czasem przedostawać się z powrotem do oceanu i reagować tam z reduktorami pochodzącymi z dna morskiego. Takie reakcje mogą uwalniać energię chemiczną — a ta mogłaby stanowić źródło energii dla ewentualnych form życia, szczególnie w ciemnym środowisku pozbawionym światła słonecznego.
Dr Ben Teolis, planetolog z SwRI i współautor publikacji, zwraca uwagę, że połączenie materii z wnętrza Europy — takiej jak CO₂ — z energią z otoczenia, np. promieniowaniem z magnetosfery Jowisza, prowadzi do powstawania związków chemicznych na powierzchni, w tym nadtlenku wodoru i związków organicznych zdolnych do magazynowania energii chemicznej.
Warto także pamiętać, że w kierunku Jowisza zmierza już sonda Europa Clipper. Wyniki uzyskane teraz będą szczególnie cenne, gdy sonda już dotrze do największej planety i zacznie zbierać dane obserwacyjne dotyczące tego fascynującego globu. Można zakładać, że z informacji pochodzących z eksperymentów skorzystają także naukowcy realizujący obecnie misję europejskiej sondy JUICE (JUpiter ICy moons Explorer).
Co ważne, nowo odkryty mechanizm może mieć również zastosowanie w badaniach nad innymi lodowymi ciałami Układu Słonecznego, takimi jak Ganimedes czy Charon, gdzie również wykryto obecność H₂O₂ i CO₂.