<< HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 13. DEO / 3
HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 14. DEO >>
Habitabilnost ekstrasolarnih planeta - S A D R Ž A J
HABITABILNOST SATELITA U SUNČEVOM SISTEMU
U Sunčevom sistemu četiri prirodna satelita vaze kao potencijalno habitabilna: Evropa i Ganimed u Jupiterovom sistemu i Enceladus i Titan u Saturnovom sistemu. Kod Evrope, Ganimeda i Enceladusa se njihova potencijalna habitabilnost zasniva na verovatnoj egzistenci jednog ili više slojevitih okeana u njihovoj unutrašnjosti, koji su tečni zbog zagrevanja gravitacionim silama, na osnovu njihovih eliptičnih putanja.
SLIKA Četiri potencijalno habitabilna satelita u Sunčevom sistemu
Veliki Saturnov mesec Titan je drugačiji. On poseduje metanska jezera. Ali život, onakav kakav mi poznajemo, nije moguć zbog prevelike hladnoće (oko -200° C). Takođe tečni metan i etan ne mogu da se posmatraju kao tečna zamena za vodu. Uprkos tome, ekstremofili mogu da prežive u ovakvim sredinama. Nezavisno od toga, Titan je na osnovu postojanja ugljenikovih jedinjenja na njegovoj površini i azota u njegovoj veoma gustoj atmosferi, za astrohemičare veoma interesantan u pogledu sinteze biološki relevantnih molekula koji igraju ulogu prilikom abiogeneze. Takođe se govori i o postojanju NH3 / H2O okeana duboko u unutrašnjosti Titana. Radarska merenja sonde Kasini daju osnove za pretpostavku da se ispod 80 km debele ledene kore, nalazi tečna voda.
SLIKA 02 Titan i njegova površina prošarana jezerima
U sekundarnim habitabilnim zonama se nalaze prirodni sateliti u orbiti neke planete na ivici habitabilne zone. One se nalaze nedaleko pored krajnje ivice habitabilne zone oko neke zvezde. Slično primarnim habitabilnim zonama, tako i sekundarne imaju određene uslove. Veličina, sastav i orbitalne karakteristike meseca su od primarne važnosti. Takođe i vreme koje je potrebno da se vodeni led otopi je važan faktor. Osim toga i matična planeta takođe igra veliku ulogu.
SLIKA 03
Sateliti planeta u našem Sunčevom sistemu pružaju određene uslove koji pogoduju razvoju mnogih mikroorganizama, koji žive pod uslovima visokog pritiska ili bez svetla kao izvora energije. Ostale vrednosti, kao što su pH-vrednost i temperature mogu da se nalaze izvan normalnog, jer postoje dovoljno ekstremofila koji žive u ovakvim uslovima. Nije isključeno ni da višećelijski organizmi mogu da žive na nekom od ovih satelita.
SLIKA 04 Količina vode na satelitima u poređenju sa Zemljom
Tri Jupiterova satelita pokazuju da tečna voda ne mora da postoji samo u okviru habitabilnih zona. Posledica toga je da je definiciju habitabilne zone potrebno proširiti na gasovite džinove i njihove prirodne satelite. Tako nastaju dve kategorije habitabilne zone: primarna, čiji centar je zvezda oko koje kruži planeta i sekundarna u čijem centru je gasoviti džin.
Jednom telu je potrebno vreme da bi sakupilo dovoljno energije putem gravitativnih uticaja i da otopi vodu. Starost Enceladusa i Evrope se nalazi kod 100 miliona godina, ali mi ne znamo koliko dugo oni orbitiraju na način koji nam je danas poznat. Takođe treba imati na umu da ledena kora debljine nekoliko kilometara na satelitima izoluje njenu unutrašnjost od zračenja. Neki mikroorganizmi se hrane hemotrofno, pošto se njihov habitat nalazi u potpunoj tami, time je fotosinteza, u stvari svetlost zvezde, nepotrebna da bi se obrazovao biotop. Nije potreban ni izvor hrane, jer litoautotrofija pomaze u tome. Jedan primer je ekstremofilni mikroorganizam Nitrosococcus okeani koji koristi anorganski materijal kao hranu. Da bi dobio energiju, taj organizam pretvara amonijak (NH3) u hidroksilamin (NH2OH).
SLIKA 05 Nitrosococcus oceani
Pošto ovi satelitski objekti nemaju atmosferu u smislu gasovitog omotača, njihova površina ima jedva nešto metala i silikata, a temperature mogu da padnu na -220° C. Tako se ova površina prema sadašnjim saznanjima smatra za ne-habitabilnu. Međutim, podzemni okeani, ako u njima postoje rastvori, koji mogu da služe kao hrana, nude potencijal za život mikroorganizama i jednostavnih višećelijskih organizama.
SLIKA 06 Poređenje veličina potencijalnog habitatata na habitabilnim satelitima u Sunčevom sistemu.
Ne postoji određena granica za veličinu ili masu nekog meseca. Jedan od najmanjih meseca je S/2008 S1 (Aegaeon), objekat koji kruži oko Saturna i ima prečnik od 250 metara. Nije verovatno da tako mali objekat može da bude životni prostor, iako je moguće da se na njemu ili u njemu nalaze mikroorganizmi, ali ne kao dugoročni biotopi, nego kao mesto transporta.
SLIKA 07 Aegaeon i Ganimed
Nasuprot ovom satelitu, Ganimed je najveći prirodni satelit u Sunčevom sistemu. Njegov ekvatorijalni prečnik iznosi 5.260 km. Time je Ganimed 390 kilometara veći od Merkura.
SLIKA 08 Ganimed i Merkur
Postoje modeli prema kojima na osnovu gravitativnih osobina i rotacije, i na ovom satelitu postoji podzemni okean. Međutim, dokazi još uvek ne postoje, pa se zato planira mislija JUICE (JUpiter ICy Moon Explorer) koja će imati zadatak da istrazi Galilejske mesece planete Jupitera. Misija treba da startuje 2022. godine.
Najmanji poznati mesec koji verovatno poseduje vodu je Enceladus. Ovaj objekat ima srednji prečnik od 500 km. Najveći satelit sa tečnom vodom je Evropa, sa prečnikom od oko 3.000 km. Ovde je takođe moguće da se ispod ledenog omotača razvio život u nekom obliku.
SLIKA 09 Evropa i Enceladus
Primarni faktor da bi se neki satelit smatrao habitabilnim je prisustvo vode u sva tri agregatna stanja. Smatra se da je količina vode na Titanu i na Evropi veća od količine vode na Zemlji, iako su oba satelita mnogo manja od Zemlje. To još više povećava mogućnost postojanja biotopa na ovim satelitima, najviše u smislu mikroorganizama koji su se adaptirali na tamo vladajuće uslove, a zbog dugo vremena netaknute okoline, moguće je čak i da su se razvili višećelijski organizmi.
Kroz pritisak u interplanetarnom prostoru je ključajući temperatura vode tako spuštena. A dejstvom gravitacionih sila ona se sublimira, bez da postane tečna. Ledeni pokrivač satelita to sprečava i fungira kao izolacija koja drži pritisak u unutrašnjosti konstantno visokim, tako da se sublimacija odvija samo na površini. Ako ova zaštita nije prisutna, satelit mora da je dovoljno veliki da bi zadržao atmosferu, kao što je to slučaj kod Titana.
SLIKA 10 Površina Titana sa jezerima i morima od tečnog ugljendioksida
A to funkcioniše pod uslovom, da je magnetno polje centralnog objekta slabo. Jer, ako ima jačinu kao Jupiter, jonizovane čestice se gube u atmosferi. Pošto postoje indicije za soli na površini Evrope, koje bi mogle da budu rastvorene u vodi, teoretski je moguće da postoji biotop sličan dubokim morima na Zemlji. Tamo vlada visok pritisak i apsolutni mrak.
Kod jednog habitabilnog satelita bi sastav zemljišta trebalo da bude sličan terestričnim planetama u sistemu, što znači, mešavina silikata i metala. To bi imalo za posledicu da pojedini delovi vode budu odvojeni i da stoje na raspolaganju kao izvor prehrane i to bi moglo da promeni pH-vrednost. Posmatranje sonde Kasini je pokazalo da se površina Enceladusa na severnom polu sastoji od vodenog leda (98%) i amonijaka (2%).
SLIKA 11 Severni pol Evrope
Direktno poređenje prirodnih satelita ili drugih planeta sa Zemljom i organizmima koji žive ovde nije moguć. Zemlja poseduje različite biotope sa mnoštvom niša, koje su u toku miliona godina napunili ovo mesto. Jedno nebesko telo ne mora da je globalno habitabilno. I na Zemlji postoje oblasti koje nisu nastanjive. Životni prostor u okeanima nije izolovan, nego postoje preklapanja. Živa bića tamo egzistiraju skoro sasvim nezavisno od površine. Vrući izvori su limitirajući faktor, jer su izvor energije i vodeni izvor istovremeno. Jednoćelijski organizmi su jednostavni u svojoj strukturi i ne mogu da se porede sa višećelijskim organizmima, pa se tako u oblastima sa ekstremnim faktorima ne mogu naći višećelijski organizmi. Jedan izuzetak je faktor previsokog pritiska koji se pojavljuje u dubokim morima, gde egzistiraju višećelijski organizmi kao što su rakovi i ribe. Na mestima gde ne postoje ekstremofili, nego normalni mikroorganizmi, mogu da se nađu i višećelijski organizmi. To je moguće zbog toga što se makroorganizmi sastoje od mnogobrojnih mikroorganizama. Pri tome, svi vise razvijeni makroorganizmi kao ptice i sisari sadrže mikroorganizme u sebi kao što je na primer Escherichia coli u njihovim crevima. Tako habitabilitet za ne-ekstremofilne mikroorganizme korelira sa kompleksnim oganizmima.
SLIKA 12 Eseria Coli
Svako nebesko telo, nezavisno od toga da li je planeta, prirodni satelit ili asteroid, poseduje oblasti sa fizikalnim i hemihsjkim osobinama. Kada se to uzme u obzir, zajedno sa potrebama mikroorganizama i ekstremofila, moguće je napraviti klasifikaciju koji organizmi mogu da žive na nekom satelitu ili planeti. Pri tome je izvor energije elektromagnetno zračenje, a kao izvor hrane sluze donatori elektrona i izvori ugljenika.
KLASSA 0
Objekat ne poseduje prostor koji bi bio habitabilan, kvazi-habitabilan ili proto-habitabilan. Ne postoji osnova za razmenu materije i energije. Voda postoji samo u čvrstom stanju ili kao para u tragovima. Ovoj klasi pripadaju, na primer, Hiperion, Dione i Tetis.
SLIKA 13 Saturnovi sateliti Hiperion, Dione i Tetis
KLASA I/A
Na objektu su nehabitabilne oblasti, nema ni kvazi-habitabilnih ili protohabitabilnih oblasti. Postoji izvor energije, ali ne postoji izvor hrane. Voda postoji u čvrstom stanju i kao para, samo u minimalnim količinama. Ovoj klasi pripada planeta Merkur.
SLIKA 14 Merkur
KLASA I/B
Na objektu su nehabitabilne oblasti, nema ni kvazi-habitabilnih ili protohabitabilnih oblasti. Postoji izvor energije i veoma slabi izvori hrane. Voda postoji u čvrstom stanju i kao para, samo u minimalnim količinama. Ovoj klasi pripada planeta Venera.
SLIKA 15 Venera
KLASA I/C
Na objektu su nehabitabilne oblasti, nema ni kvazi-habitabilnih ili protohabitabilnih oblasti. Postoji izvor energije i veoma slabi izvori hrane. Voda postoji u svim agregatnim stanjima. Ovoj klasi pripada Saturnov mesec Enceladus.
SLIKA 16 Enceladus
KLASA II/A
Postoje ekstremofilni organizmi koji temporarno mogu da žive na ovom mestu. Objekat poseduje za ekstremofilne organizme temorarno kvazi-habitabilne oblasti. Osim toga, postoje permanentne protohabitabilne i nehabitabilne oblasti. Postoji izvor energije i hrane. Voda se temporarno nalazi u tečnom stanju i permanentno u čvrstom stanju i kao para. Ovoj klasi pripada Mars.
SLIKA 17 Mars
KLASA II/B
Postoje ekstremofilni organizmi koji permanentno mogu da žive na ovom mestu. Objekat poseduje za ekstremofilne organizme habitabilne i kvazi-habitabilne oblasti. Osim toga, postoje permanentne protohabitabilne i nehabitabilne oblasti. Postoji izvor energije i hrane. Voda se permanentno nalazi u tečnom, čvrstom stanju i kao para. Ovoj klasi pripada Jupiterov satelit Evropa.
SLIKA 18 Evropa
KLASA II/C
Postoje ekstremofilni organizmi koji permanentno mogu da žive na ovom mestu. Objekat poseduje razne habitabilne i kvazi-habitabilne oblasti gde ekstremofili mogu da žive. Postoji izvor energije i hrane. Voda se permanentno nalazi u tečnom, čvrstom stanju i kao para. Jedna planeta bez živih bića može da postigne najviše klasu II/C. Za viši stepen su potrebni ekstremofili i interakcija sa biotopom, jer njihovi produkti metabolizma verovatno obrazuju bazu za lanac hrane bez čega viši stepen nastanjenosti ne bi bio moguć.
KLASA III/A
Postoje mikroorganizmi koji temporarno mogu da žive na ovom mestu. Objekat poseduje temporarno kvazi-habitabilne oblasti gde mikroorganizmi mogu da žive. Osim toga postoje permanentni habitabilni i kvazi-habitabilne oblasti za ekstremofilne organizme. Postoji izvor energije i hrane. Voda se permanentno nalazi u tečnom, čvrstom stanju i kao para.
KLASA III/B
Postoje mikroorganizmi koji temporarno mogu da žive na ovom mestu. Objekat poseduje temporarno habitabilne i kvazi-habitabilne oblasti gde mikroorganizmi mogu da žive. Osim toga postoje permanentni habitabilni i kvazi-habitabilne oblasti za ekstremofilne organizme. Postoji izvor energije i hrane. Voda se permanentno nalazi u tečnom, čvrstom stanju i kao para.
KLASA III/C
Postoje mikroorganizmi koji temporarno mogu da žive na ovom mestu. Objekat poseduje razne temporarno habitabilne i kvazi-habitabilne oblasti gde mikroorganizmi mogu da žive. Osim toga postoje permanentni razni habitabilni i kvazi-habitabilne oblasti za ekstremofilne organizme. Postoji izvor energije i hrane. Voda se permanentno nalazi u tečnom, čvrstom stanju i kao para. Aktuelno ne postoje objekti koji pripadaju klasi III. Planeta kao što je Zemlja, prolazi u svom razvoju sve ove klase. Tokom vremena se razvija život koji utiče na klimu, atmosferu i time na nastanjivost planete. Sa rastućim brojem mikroorganizama, povećava se i verovatnoća mutacija. Ona dovodi do šireg spektra živih bića koja se svojim individualnim potrebama integrišu u okolinu i prilagode joj se. Tako nastaje povišavanje habitabilnosti.
KLASA IV/A
Postoje mikroorganizmi koji permanentno mogu da žive na ovom mestu. Objekat poseduje permanentno kvazi-habitabilne oblasti gde mikroorganizmi mogu da žive. Osim toga postoje razne permanentno habitabilne i kvazi-habitabilne oblasti za ekstremofilne organizme. Postoji izvor energije i hrane. Voda se permanentno nalazi u tečnom, čvrstom stanju i kao para.
KLASA IV/B
Postoje mikroorganizmi koji permanentno mogu da žive na ovom mestu. Objekat poseduje permanentno habitabilne oblasti gde mikroorganizmi mogu da žive. Osim toga postoje razne permanentno habitabilne i kvazi-habitabilne oblasti za ekstremofilne organizme. Postoji izvor energije i hrane. Voda se permanentno nalazi u tečnom, čvrstom stanju i kao para.
KLASA IV/C
Postoje mikroorganizmi koji permanentno mogu da žive na ovom mestu. Objekat poseduje razne habitabilne oblasti gde mikroorganizmi mogu da žive. Osim toga postoje razne permanentno habitabilne i kvazi-habitabilne oblasti za ekstremofilne organizme. Postoji izvor energije i hrane. Voda se permanentno nalazi u tečnom, čvrstom stanju i kao para. Ovoj klasi pripada Zemlja.
Kao i svi objekti u Sunčevom sistemu, Zemlja je vezana za razvoj Sunca. Vremenom će Sunce da potroši svoju količinu vodonika i naduvaće se do veličine crvenog džina. Tim razvojem će i temperatura na Zemlji da se drastično povisi i da spadne u svojoj klasi. Zbog enormne toplote, atmosfera će da se napuni vodenom parom i postaće slična današnjoj Veneri. Daljim zagrevanjem će voda sasvim da ispari osim nekim mesta koja će biti sakrivena od direktnog Sunčevog zračenja kao što je to slučaj na Merkuru.
SLIKA 19 Budućnost planete Zemlje
Kod Jupiterovog satelita Evrope energija zračenja sa Sunca nije relevantna, nego gravitativna sila koju ima Jupiter na svoje satelite, slično gravitacionim silama između Zemlje i Meseca. Evropa obiđe oko Jupitera za 8,5 sati što dovodi do snažnog uticaja gravitacije. Ne površini se nalazi mali broj kratera u poređenju sa ostalim Jupiterovim mesecima. Ove gravitacione sile uzrokuju snažne pojave erozije, što ukazuje na visoku tektonsku aktivnost gornjeg ledenog sloja na Evropi. Mnoštvo procepa i udubljenja dokazuju teoriju. Tako postoje oblasti gde se led otopio i ponovo zaledio.
SLIKA 20 Površina Evrope
Temperatura na površini varira između -160° C na polovima i -220° C na ekvatoru. Temperature donjih slojeva nisu poznate. Atmosferski pritisak na površini je veoma mali, čemu je uzrok masa satelita. Tanka atmosfera se uglavnom sastoji od molekula kiseonika i vode. Visina i gustina atmosfere su određene interakcijom sa Jupiterovim magnetnim poljem. Tako voda kondenzuje i kao padavina se vraća na površinu, dok kiseonik Jupiterovo magnetno polje odvodi izvan Evrope. Nije poznato koliki je odnos vode prema ledu, ali minimalno povišena brzina rotacije gornjeg ledenog sloja, redovne fontane vode i otopljen led koji se ponovo zamrzava, dovode do zaključka da postoji tečna voda.
Evropa poseduje magnetno polje koje svakih 5,5 sati menja svoj polaritet. To se događa interakcijom sa Jupiterovim magnetnim poljem. Posto se Evropa ponaša kao električni provodnik, koji proizvodi indukovano magnetno polje, smatra se da poseduje slani okean koji bi mogao da bude dubok vise desetine kilometara.
SLIKA 21 Presek unutrašnjosti Evrope
Površina Evrope se isključuje kao moguće mesto za život, na osnovu preniskih temperatura, slabe atmosfere i nedostatka energetskih izvora. Međutim, podzemni okean bi mogao da sadrži živa bića, pri čemu se isključuju mikroorganizmi koji su upućeni na fototosintezu. Pošto je površina pokrivena debelim ledom, to je istovremeno i izolacija za jonizujuće zračenje interplanetarnog prostora. Na osnovu jakih plamskih uticanja, stene na Evropi mogu da se zagreju i to bi moglo da omogući nastanak biotopa koji se ne sastoje samo od jednoćelijskih organizama, nego i od višećelijskih, kao što su crvi, školjke i slično. Pri tome mikroorganizmi obrazuju izvor lančane ishrane, pa bi to bio idealan habitat za morske organizme.
SLIKA 22 Sonda Galileo je napravila spektralnu analizu svetlosne refleksije crvenih područja na površini. One veoma liče na soli kao što su Magnesiumsulfat (MgSO4) i Natriumkarbonat (N2CO3). To bi bila indicija da se okean sastoji od minerala.
Primer Evrope pokazuje, da tečna voda može da postoji i izvan habitabilne zone. Da Evropa nije izuzetak, pokazuje Saturnov mesec Enceladus. Sonda Kasini je otkrila vodene fontane koje izbijaju iz površine, verovatno zbog gravitativne interakcije sa Saturnom. Smatra se da i Enceladus poseduje okean ispod ledenog pokrivača, pa i za njega važi mogućnost da su se u okeanu razvili živi organizmi.
SLIKA 23 Enceladus
Ostali sateliti u Sunčevom sistemu su čak i za ekstremofile nepogodni za život, osim ako postoje još neke superadaptivne, neotkrivene vrste. Tako su Marsovi sateliti Fobos i Dejmos kameni komadi na kojima nedostaju skoro svi uslovi za život. Io kruži na veoma niskoj orbiti oko Jupitera, pa dobija preveliku dozu zračenja sa Jupitera da bi na površini moglo nešto da preživi. Takođe ni sonde nisu otkrile organska jedinjenja na vulkanski aktivnom satelitu. Međutim, ispod površine bi moglo da izgleda drugačije, jer je moguće da tu egzistira tečna voda. Ni jedno drugo nebesko telo u Sunčevom sistemu nije tako jako pod uticajem Jupiterova gravitacije kao Io. Prema današnjim saznanjima, život na ovom satelitu je dosta manje moguć, nego na Evropi ili Kalistu.
SLIKA 24 Fobos, Deimos, Io
Ganimed takođe ima topao okean ispod svoje površine. Ovde može da se radi o životu koji se razvio u oblasti podvodnih vulkana. Najnovija istraživanja potvrđuju postojanje tečne, slane vode na Ganimedu. Puno toga što važi za satelit Evropu, vazi i za Ganimed, jer poseduju slične uslove.
Kalisto je mnogo udaljeniji od Jupitera, od ostalih tri Galilejskih meseca. Ispod 100 kilometara debelog sloja leda, na Kalistu izgleda postoji tečna, slana voda čiji sloj je debeo nekoliko kilometara. Ne može da bude isključeno da se ispod površine razvio život. Verovatno je da su svi okeani na satelitima različiti i da su svi nosioci različitih oblika života.
SLIKA 25 Ganimed i Kalisto
Drugi Jupiterovi sateliti su mali i slabo istraženi. Gore opisani sateliti imaju prečnik između 3.000 i 5.000 km. Svi drugi Jupiterovi sateliti imaju prečnik koji je manji od 200 km, većina je čak manja od 10 km. Samo Amaltea i Himalia imaju veličinu od preko 100 km, ali smatra se da na ovako kamenom području nije moguće da se razvio život.
SLIKA 26 Amaltea i Himalia
Rea je drugi po veličini Saturnov satelit. Na njemu ima doduše puno vode, ali je na temperaturi ispod 150°C duboko smrznuta. Ispod površine Dione postoji voda, u tečnom obliku, slično važi i za Saturnov mesec Mimas.
SLIKA 27 Rea, Dione i Mimas
Uranovi sateliti Titania i Oberon imaju verovatno okean ispod površine, pa je i na njima moguće da se razvio neki oblik života. Najveći Neptunov Mesec, Triton se sastoji najvećim delom od veoma hladnog vodenog leda. Na žalost, ovde nisu izvršena tačnija merenja. Uopšte je jako malo poznato o Uranovim i Neptunovim satelitima, jer sve što znamo o njima snimljeno je prilikom proleta raznih sondi.
SLIKA 28 Titanija, Oberon i Triton
Da je moguće da se na drugim objektima u Sunčevom sistemu razvio život, važi kao neverovatno. Pluton ili Ceres se ne smatraju pogodnim za razvoj bilo kakve vrste života. Takođe ni na Suncu nije moguće da život egzistira, bar prema dosadašnjim saznanjima, jer na tako visokim temperaturama ne postoje kompleksna hemijska jedinjenja (molekuli).
SLIKA 29 Pluton, Sunce, Ceres
<< HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 13. DEO / 3
HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 14. DEO >>
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
