Selama beberapa dekad, para saintis percaya bahawa mungkin ada kehidupan di bawah permukaan es bulan Musytari yang sejuk. Sejak masa itu, banyak bukti telah muncul yang menunjukkan bahawa tidak bersendirian. Memang, di dalam Sistem Suria, ada banyak "dunia lautan" yang berpotensi menjadi tuan rumah, termasuk Ceres, Ganymede, Enceladus, Titan, Dione, Triton, dan mungkin juga Pluto.
Tetapi bagaimana jika unsur-unsur kehidupan seperti yang kita ketahui tidak cukup banyak di dunia ini? Dalam satu kajian baru, dua penyelidik dari Harvard Smithsonian Center of Astrophysics (CfA) berusaha untuk menentukan apakah sebenarnya terdapat kekurangan unsur bioessential di dunia lautan. Kesimpulan mereka dapat memberi implikasi yang luas terhadap keberadaan kehidupan di Sistem Suria dan seterusnya, belum lagi kemampuan kita mempelajarinya.
Kajian yang berjudul "Apakah kehidupan di luar bumi ditekan di dunia lautan bawah permukaan karena kekurangan unsur bioessential?" baru-baru ini muncul dalam talian. Kajian ini diketuai oleh Manasvi Lingam, rakan pasca doktoral di Institut Teori dan Pengiraan (ITC) di Harvard University dan CfA, dengan sokongan Abraham Loeb - pengarah ITC dan Frank B. Baird, Profesor Jr. Sains di Harvard.
Dalam kajian sebelumnya, persoalan mengenai kebiasaan bulan dan planet lain cenderung berfokus pada keberadaan air. Ini benar ketika meneliti planet dan bulan di dalam Sistem Suria, dan terutama berlaku ketika mempelajari planet-planet ekstra-suria. Apabila mereka telah menemui eksoplanet baru, para astronom telah memperhatikan sama ada planet yang bersangkutan mengorbit dalam zon bintangnya yang layak dihuni.
Ini adalah kunci untuk menentukan sama ada planet ini dapat menyokong air cair di permukaannya atau tidak. Sebagai tambahan, para astronom telah berusaha mendapatkan spektrum dari sekitar eksoplanet berbatu untuk menentukan apakah kehilangan air terjadi dari atmosfernya, seperti yang dibuktikan dengan adanya gas hidrogen. Sementara itu, kajian lain telah berusaha untuk menentukan kehadiran sumber tenaga, kerana ini juga penting bagi kehidupan seperti yang kita ketahui.
Sebaliknya, Dr. Lingam dan Prof Loeb mempertimbangkan bagaimana keberadaan kehidupan di planet lautan bergantung pada ketersediaan nutrien yang membatasi (LN). Untuk beberapa waktu, telah banyak perdebatan mengenai nutrien mana yang penting bagi kehidupan di luar bumi, kerana unsur-unsur ini dapat bervariasi dari satu tempat ke tempat dan dari jangka waktu yang lebih lama. Seperti yang dikatakan Lingam kepada Space Magazine melalui e-mel:
"Senarai elemen yang paling sering diterima dan diperlukan untuk kehidupan seperti yang kita ketahui merangkumi hidrogen, oksigen, karbon, nitrogen dan sulfur. Di samping itu, logam surih tertentu (misalnya besi dan molibdenum) mungkin juga berharga untuk kehidupan seperti yang kita ketahui, tetapi senarai logam jejak bioessential dikenakan tahap ketidakpastian dan kebolehubahan yang lebih tinggi. "
Untuk tujuan mereka, Dr. Loeb membuat model menggunakan lautan Bumi untuk menentukan bagaimana sumber dan tenggelamnya - iaitu faktor yang menambah atau menguraikan unsur LN ke dalam lautan, masing-masing - mungkin serupa dengan yang ada di dunia lautan. Di Bumi, sumber nutrien ini termasuk fluvial (dari sungai), sumber atmosfera dan glasial, dengan tenaga yang disediakan oleh cahaya matahari.
Daripada nutrien ini, mereka menentukan bahawa yang paling penting adalah fosfor, dan memeriksa seberapa banyak unsur ini dan unsur-unsur lain di dunia lautan, di mana keadaannya sangat berbeza. Seperti yang dijelaskan oleh Dr. Lingam, adalah wajar untuk menganggap bahawa di dunia ini, potensi kehidupan yang ada juga akan menjadi keseimbangan antara aliran masuk bersih (sumber) dan aliran keluar bersih (tenggelam).
"Jika wastafel jauh lebih dominan daripada sumbernya, ini dapat menunjukkan bahawa unsur-unsur akan habis dengan cepat. Untuk memperkirakan besarnya sumber dan tenggelam, kami menggunakan pengetahuan kami tentang Bumi dan menggabungkannya dengan parameter asas lain dari dunia lautan ini seperti pH lautan, ukuran dunia, dan lain-lain yang diketahui dari pemerhatian / model teori. "
Walaupun sumber atmosfera tidak tersedia untuk lautan dalaman, Dr. Loeb mempertimbangkan sumbangan yang dimainkan oleh lubang hidroterma. Sudah ada banyak bukti bahawa ini ada di Europa, Enceladus, dan dunia lautan yang lain. Mereka juga mempertimbangkan sumber abiotik, yang terdiri daripada mineral yang dilepaskan dari batu oleh hujan di Bumi, tetapi terdiri dari pelapukan batu di lautan dalaman bulan ini.
Pada akhirnya, apa yang mereka dapati adalah, tidak seperti air dan tenaga, nutrien yang terhad mungkin kekurangan bekalan ketika datang ke dunia lautan di Sistem Suria kita:
"Kami mendapati bahawa, seperti yang diandaikan dalam model kami, fosfor, yang merupakan salah satu elemen bioessential, habis pada skala waktu yang cepat (berdasarkan standard geologi) di dunia lautan yang lautannya bersifat netral atau alkali, dan yang mempunyai aktiviti hidroterma (iaitu sistem pengudaraan hidrotermal di dasar laut). Oleh itu, karya kami menunjukkan bahawa kehidupan mungkin wujud dalam kepekatan rendah secara global di dunia lautan ini (atau hanya terdapat di kawasan tempatan), dan oleh itu mungkin tidak dapat dikesan dengan mudah. "
Ini secara semula jadi mempunyai implikasi untuk misi yang ditakdirkan untuk Europa dan bulan lain di Sistem Suria luar. Ini termasuk NASAEuropa Clipper misi, yang kini dijadualkan dilancarkan antara 2022 dan 2025. Melalui serangkaian flybys Europa, penyelidikan ini akan berusaha mengukur biomarker dalam aktiviti bulu yang berasal dari permukaan bulan.
Misi serupa telah diusulkan untuk Enceladus, dan NASA juga mempertimbangkan misi "Dragonfly" untuk menerokai atmosfer, permukaan dan tasik Titan. Namun, jika kajian Dr. Loeb betul, kemungkinan misi ini menemui tanda-tanda kehidupan di dunia lautan di Sistem Suria agak tipis. Walaupun demikian, seperti yang ditunjukkan oleh Lingam, mereka masih percaya bahawa misi semacam itu harus dipasang.
"Walaupun model kami meramalkan bahawa misi ruang angkasa masa depan ke dunia ini mungkin mempunyai peluang kejayaan yang rendah dalam hal mengesan kehidupan di luar bumi, kami percaya bahawa misi seperti itu masih layak untuk dikejar," katanya. "Ini kerana mereka akan menawarkan peluang yang sangat baik untuk: (i) menguji dan / atau memalsukan ramalan utama model kami, dan (ii) mengumpulkan lebih banyak data dan meningkatkan pemahaman kita tentang dunia lautan dan kitaran biogeokimia mereka."
Sebagai tambahan, seperti yang ditunjukkan oleh Prof Loeb melalui e-mel, kajian ini difokuskan pada "kehidupan seperti yang kita ketahui". Sekiranya misi ke dunia ini menemui sumber kehidupan luar bumi, maka itu akan menunjukkan bahawa kehidupan dapat timbul dari keadaan dan elemen yang tidak kita kenal. Oleh itu, penerokaan Europa dan dunia lautan yang lain bukan sahaja disarankan, tetapi perlu.
"Makalah kami menunjukkan bahawa unsur-unsur yang penting untuk 'chemistry-of-life-as-we-know-it', seperti fosfor, habis di lautan bawah permukaan," katanya. "Akibatnya, kehidupan akan menjadi tantangan di lautan yang diduga ada di bawah permukaan es Europa atau Enceladus. Sekiranya misi masa depan mengesahkan tahap fosfor yang habis tetapi masih menemui kehidupan di lautan ini, maka kita akan mengetahui jalan kimia baru untuk kehidupan selain yang ada di Bumi. "
Pada akhirnya, para saintis terpaksa mengambil pendekatan "buah gantung rendah" ketika mencari kehidupan di Alam Semesta. Sehingga pada waktu kita menjumpai kehidupan di luar Bumi, semua tekaan kita yang dididik akan didasarkan pada kehidupan seperti yang ada di sini. Saya tidak dapat membayangkan alasan yang lebih baik untuk pergi ke sana dan menjelajah Alam Semesta daripada ini!
