Witaj, Europo

W sumie trudno chyba znaleźć w Układzie Słonecznym bardziej intrygujący i obiecujący obiekt niż Europa. Jest to duży księżyc, nieco mniejszy od naszego naturalnego satelity, ale skrajnie od niego inny. Europa jest w całości pokryta oceanem. Zamarzniętym oceanem. W jednych miejscach grubość lodu wynosi nawet kilkadziesiąt kilometrów (w innych może to być zaledwie kilka metrów). Astronomowie uważają jednak, że pod zamarzniętą wodą znajduje się woda w stanie płynnym. Skąd te przypuszczenia?

Co tam widać?

Pod koniec lat 90. XX wieku amerykański orbiter Galileo przesłał na Ziemię kolorowe, wysokiej jakości zdjęcia kilku jowiszowych księżyców. W tym Europy. Nie było na nich niczego, co na pierwszy rzut oka przypominać by mogło żywy świat. Tylko rude pasy, pręgi pokrywające lodową powierzchnię księżyca. I to właśnie interpretacja oryginalnego koloru Europy doprowadziła uczonych do sprzecznych wniosków. Od dawna było wiadomo, że jest ona pokryta warstwą lodu. Naukowcy doskonale wiedzą, jak pochłania on i rozprasza promieniowanie słoneczne, jednak lód na Europie zachowuje się nieco inaczej. Dziwny sygnał w tzw. widmie podczerwieni, który był analizowany przy okazji badania księżyców Jowisza, jest wynikiem „tego czegoś”, co lodowej powierzchni Europy nadaje rudy kolor. Tylko co to takiego? Żadna z hipotez dotyczących związków chemicznych mogących znajdować się w zamarzniętej warstwie wody nie wyjaśniała informacji niesionych przez odbite od powierzchni księżyca światło. Jeden z zajmujących się tym problemem astrogeofizyków, Brad Dalton, postanowił jednak podrążyć. Zapytał o zdanie kolegę mikrobiologa. Ten miał przykładowe widma podczerwieni różnych szczepów bakterii. Ku zaskoczeniu obydwu panów widma z powierzchni Europy i widma pochodzące od ziemskich bakterii doskonale do siebie pasowały! Co więcej, udało się nawet ustalić, że widma z Europy najlepiej pasują do widm ziemskich bakterii ze szczepów Deinococcus radiodurans i Sulfolobus shibatae. Te pierwsze mogą przetrwać na Europie, bo są bardzo odporne na wysokie tło promieniowania jonizującego (księżyc prawie w ogóle nie posiada ochronnej warstwy atmosfery), a drugie są odporne na duże stężenie związków siarki. I to by się zgadzało. Badacze przypuszczają, że w oceanie na Europie stężenie siarki jest bardzo wysokie (konkretnie chodzi o rozpuszczony w nim siarczan magnezu).

Na powierzchni księżyca – z powodu bardzo dużej odległości od Słońca – panuje przenikliwy ziąb. Temperatura spada tam do minus 170 stopni Celsjusza. W takich warunkach życie nie może funkcjonować. Czym zatem jest rudy nalot układający się w charakterystyczne pręgi na powierzchni w zasadzie całej Europy?

Skąd tam energia?

Odpowiedź na to pytanie – paradoksalnie – nie leży wcale na Europie ani w jej wnętrzu, tylko w Jowiszu, w planecie gigancie, którą Europa okrąża. Europa, podobnie jak wiele innych księżyców planet gigantów, nieustannie poddawana jest ściskaniu i rozciąganiu grawitacyjnemu. Dzieje się tak dlatego, że planeta nie znajduje się w samym środku orbity księżyca, a sama orbita nie jest idealnym okręgiem. W efekcie Europa w swoim ruchu jest raz bliżej, a raz dalej od Jowisza, a w konsekwencji jego ogromna grawitacja na przemian ściska i popuszcza „zgniatanie” wnętrza księżyca. Ten ruch, te zmiany ciśnienia we wnętrzu Europy są źródłem jej energii, one ją od środka ogrzewają. Europa jest zbyt małym globem, by zachować na długo swoje „wewnętrzne” ciepło. Nie znaczy to jednak, że w środku jest martwa. To właśnie wpływ ogromnej planety w bliskim sąsiedztwie grawitacyjnie przekazuje jej energię. Dzięki temu wnętrze księżyca jest gorące, a woda, pod zamarzniętą powierzchnią, płynna. Ale wracając do dziwnych rudych pęknięć i pręg na powierzchni – ściskanie i rozciąganie całego księżyca oraz fakt, że jego wnętrze jest źródłem gorąca, powodują, że lodowa powierzchnia od czasu do czasu pęka. Wtedy na zewnątrz wydostaje się ciepła woda spod powierzchni grubego lodu. Nietrudno się domyślić, że w krótkim czasie ponownie zamarza, ale miejsce, w którym doszło do pęknięcia, jest widoczne, bo woda wydaje się czymś zabrudzona. To zabrudzenie, to, co wylewa się wraz z wodą spod lodu, odbija światło tak jak niektóre ziemskie bakterie. Czy to oznacza, że w płynnej wodzie pod lodem buzuje życie? Wiele na to wskazuje, choć oczywiście pewność będziemy mieli dopiero po bezpośrednim sprawdzeniu tej hipotezy. Życie pod lodami Europy miałoby wszystko, co konieczne i niezbędne do rozwinięcia się i rozkwitu. Jest woda w stanie płynnym, a to warunek niezbędny dla każdego opartego na węglu życia. Jest też źródło energii oraz cała paleta minerałów. Od lat dowiadujemy się, że wbrew pozorom bakteryjne życie wcale nie potrzebuje luksusów. Tak zwane ekstremofile potrafią zasiedlić miejsca, które mogłyby się wydawać skrajnie dla życia nieprzyjazne. A jednak niezależnie od wysokiej czy niskiej temperatury, wysokiego poziomu promieniowania jonizującego, ekstremalnego ciśnienia czy zasolenia – życie sobie radzi. Warunki, jakie panują pod lodami Europy, nie wydają się wcale nieprzyjaznym miejscem dla bakterii, a nawet organizmów bardziej skomplikowanych.

Większe wyzwania

Życie na Europie to na razie jednak tylko domysły i hipotezy. Nauka opiera się jednak na pomiarach, dowodach i wybudowanych na nich teoriach. Jeżeli cokolwiek chcemy wiedzieć na pewno, nie ma wyjścia, trzeba tam polecieć.

O misji na Europę mówiło się od dawna. Księżyc jest jednak daleko, lądowanie na nim może być bardzo skomplikowane, a warunki, jakie panują na jego powierzchni, są dalekie od tych na Marsie czy Księżycu. Lód kojarzy się z powierzchnią idealnie gładką, ale powierzchnia Europy raczej przypomina lodowe rumowisko, z wystającymi kawałkami lodu, głębokimi pęknięciami i zapadliskami. Takie pęknięcia mogą mieć głębokość kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu metrów. Na jednej z konferencji prasowych naukowcy z NASA mówili, że Europa przypomina nastroszonego ostrymi szpilami jeża.

W końcu jednak zdecydowano. Zarówno amerykańska NASA, jak i europejska ESA postanowiły rok po roku, w 2022 i 2023, wysłać na Europę dwie misje. Amerykańska ma się nazywać Europa Clipper, a europejska JUICE. Celem misji jest nie tylko przyjrzenie się powierzchni księżyca, ale przede wszystkim zajrzenie pod powierzchnię. Agencje testują różne sposoby na to, by po wylądowaniu przetopić się albo przewiercić przez warstwę lodu i dotrzeć do płynnej wody. Źródło energii dla urządzenia będzie najpewniej jądrowe, bo wybranie tego rozwiązania gwarantuje, że sprzęt będzie mógł działać długo, a paliwo zajmie niewiele miejsca. Plan jest taki, by po przewierceniu się do podlodowego oceanu uwolnić niewielki próbnik, coś w rodzaju podwodnego drona, który zbierze potrzebne informacje i przewodowo dostarczy je przez wywiercony otwór do lądownika. Następnie zostaną one przesłane drogą radiową do znajdującego się na orbicie księżyca statku i przesłane na Ziemię. Takie przynajmniej są założenia. Pomiędzy 2020 a 2030 rokiem mają one zostać zrealizowane.

Choć mogłoby się wydawać, że dwie wysłane sondy – europejska i amerykańska – będą ze sobą konkurować, w rzeczywistości agencje współpracują przy badaniu Europy czy ściślej – przy poszukiwaniu pozaziemskiego życia. Europejska sonda JUICE będzie wyposażona w szereg urządzeń konstruowanych w Polsce i przez Polaków. Te będą badały np. emitowane przez atmosferę Jowisza fale submilimetrowe czy określą parametry pól elektrycznego i magnetycznego, w których znajdują się jowiszowe księżyce.

Niektórzy mówią, że sondy lądujące na powierzchni dalekich księżyców i głęboko się w nie wwiercające to otwarcie nowego rozdziału badania Układu Słonecznego. Nie sposób się z takimi twierdzeniami nie zgodzić. Po czasach, w których sukcesem samym w sobie było wylądowanie na najbliższej planecie, czyli Marsie, nadchodzą znacznie bardziej skomplikowane wyzwania.•