Podążaj za pozaziemską wodą

Chemia życia, jakie znamy, zachodzi w ciekłej wodzie. Jednak faza ciekła nie może istnieć w próżni . Kiedy lód wodny jest podgrzewany przez światło słoneczne, sublimuje bezpośrednio do postaci pary pod nieobecność ciśnienia otoczenia. Ten proces sublimacji generuje śpiączkę wokół lodowych komet, gdy zbliżają się one do Słońca.

Aby utrzymać ciśnienie atmosferyczne, skalista planeta musi mieć grawitację powierzchniową porównywalną lub wyższą niż Ziemia. Przypadek graniczny to Mars, gdzie grawitacja powierzchniowa wynosi 38% ziemskiego g = 9,8 metra na sekundę do kwadratu. Mniej więcej w połowie swojego życia Mars stracił atmosferę, a co za tym idzie płynne oceany, rzeki i jeziora.

Jest z pewnością możliwe, że Mars rozwinął życie mikrobiologiczne w swoich wczesnych zbiornikach wodnych. Ale w ciągu miliardów lat, które upłynęły od czasu, gdy stała się zimną pustynią, jej starożytna biomasa szybko się rozpadła. Oprócz aktywności wulkanicznej, uderzenia asteroid pozostawiły energię odpowiadającą kilkudziesięciu eksplozjom bomb z Hiroszimy na kilometr kwadratowy na Marsie w ciągu ostatnich dwóch miliardów lat. W rezultacie trudno jest znaleźć ślady starożytnego życia na powierzchni Marsa. Niedawno łazik Perseverance NASA zrzucił swoją pierwszą próbkę skały na powierzchnię Marsa w kraterze Jezero – jednym z takich miejsc gigantycznego uderzenia, aby czekać na odzyskanie i powrót na Ziemię w następnej dekadzie.

Możliwe, że Natura wykonała misję NASA polegającą na zwróceniu próbki z Marsa miliardy lat temu poprzez naturalną panspermię . Wczesne życie marsjańskie mogło zostać dostarczone na Ziemię przez skały. W takim przypadku ziemskie formy życia reprezentują pozostałych potomków. Możliwość tę potwierdza odkrycie marsjańskiej skały ALH84001, której właściwości magnetyczne sugerują , że nie została ona podgrzana do temperatury przekraczającej 40 stopni Celsjusza, co pozwoliło większości bakterii lub eukarii przetrwać podróż międzyplanetarną.

Jeśli życie zostało dostarczone z wczesnego Marsa na Ziemię, marsjańskie drobnoustroje były pierwszymi żyjącymi astronautami, którzy podróżowali między sąsiednimi planetami. W takim razie marzenie Elona Muska o śmierci na Marsie było poprzedzone maleńkimi, pozbawionymi ego organizmami kilka miliardów lat przed jego narodzinami. Po raz kolejny Wszechświat uczy nas poczucia kosmicznej pokory .

Bez koca atmosferycznego, który łagodziłby wahania temperatury, letni dzień na Marsie może osiągnąć 20 stopni Celsjusza w pobliżu równika, podczas gdy w nocy temperatura może spaść do minus 73 stopni Celsjusza. Ponadto bez atmosfery powierzchnia Marsa jest narażona na ciągłe bombardowanie szkodliwym promieniowaniem kosmicznym. Na szczęście natura oferuje ochronę przed tymi trudnymi warunkami dzięki infrastrukturze pod powierzchnią Marsa.

Podobnie jak jaskinie wulkaniczne na Ziemi , Mars ma kanały lawowe , które powstały, gdy przepływy lawy bazaltowej stworzyły skorupę dachu w wyniku chłodzenia powierzchniowego nad podpowierzchniowym strumieniem lawy. Strumień ostatecznie wypływa z rury, pozostawiając pustkę pod powierzchnią. Ze względu na niską grawitację powierzchniową marsjańskie rury lawowe są często większe niż ich ziemskie odpowiedniki.

Rury marsjańskiej lawy zostały odkryte na zdjęciach z orbitera Viking , a później zidentyfikowane na zdjęciach z Mars Odyssey , Mars Global Surveyor , Mars Express i Mars Reconnaissance Orbiter . Zapadnięte tunele lawy wyglądają jak długie, kręte koryta, znane jako rilles , a „świetliki” w jaskiniach wyglądają jak prawie okrągłe elementy na powierzchni Marsa. Szacuje się , że świetlik w pobliżu marsjańskiego wulkanu Pavonis Mons ma średnicę 160–190 metrów i głębokość co najmniej 115 metrów. Wstępne badania sugerują, że objętości lawy są o rząd wielkości większe na Marsie niż na Ziemi, a ich skumulowana całkowita objętośćprzekracza miliard metrów sześciennych .

Gdyby rozwój zwierząt przyspieszył w czasie dwukrotnie na Marsie w porównaniu z Ziemią, na ścianach tuneli lawowych mogły znajdować się malowidła pochodzące od mieszkańców jaskiń, którzy zamieszkiwali je kilka miliardów lat temu, kiedy Mars posiadał atmosferę i wodę w stanie ciekłym. Co więcej, jeśli te tunele lawowe kiedykolwiek gościły międzygwiezdnych obozowiczów, moglibyśmy znaleźć technologiczne odpady na ich podłogach. Biorąc pod uwagę ochronę, jaką zapewniają mikroorganizmom, tunele lawowe mogą stanowić ostateczną granicę zarówno astrobiologii, jak i archeologii.

Oprócz umożliwiania życia, woda może również służyć jako paliwo rakietowe . Energia elektryczna pochodząca z paneli słonecznych może rozszczepić wodę na wodór i tlen. Kiedy oddzielne gazy wodoru i tlenu są rekombinowane i zapalane, palą się lub eksplodują – szybko uwalniając energię słoneczną, którą zużyły podczas procesu rozszczepiania.

W kontekście zasobów paliwowych zbiorniki lodu wodnego na Księżycu czy Marsie są równie cenne jak złoża ropy naftowej na Ziemi. Gdy tylko ludzkość założy zrównoważone bazy na Księżycu lub Marsie, lokalne gospodarki przypiszą wielką wartość finansową do zasobów lodu wodnego w celu zaspokojenia ich potrzeb energetycznych.

Biorąc pod uwagę powyższą perspektywę, woda jest niezwykłym źródłem zarówno życia, jak i paliwa rakietowego. Dlatego poszukiwanie dużych zbiorników wodnych stanowi ekscytującą granicę zarówno dla nauk podstawowych, jak i komercyjnej eksploracji kosmosu, zgodnie z wizją Copernicus Space Corporation , którą założyłem wraz z dr. Frankiem Laukienem.

Co ciekawe, pierwsze cywilizacje na Ziemi powstały wzdłuż brzegów rzek. Najbardziej godnymi uwagi przykładami są starożytni Egipcjanie nad Nilem , mieszkańcy Mezopotamii nad Tygrysem i Eufratem , starożytni Chińczycy nad Żółtą Rzeką i starożytni Indianie nad rzeką Indus .

Gdy ludzkość stanie się gatunkiem wieloplanetarnym, będzie nadal podążać za wodą. Nie tylko szuka życia pozaziemskiego i reliktów, które pozostawił w miejscach bogatych w wodę, ale także jako paliwo do podtrzymywania życia, gdziekolwiek zdecydujemy się osiedlić, i do napędzania podróży ludzkości do nowych miejsc.

Bez wątpienia woda pozostanie centralnym punktem badań naukowych i korzyści handlowych przez miliardy lat.

O AUTORZE

Avi Loeb jest szefem projektu Galileo, dyrektorem-założycielem inicjatywy Black Hole Initiative na Uniwersytecie Harvarda, dyrektorem Instytutu Teorii i Obliczeń w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics oraz byłym przewodniczącym wydziału astronomii na Uniwersytecie Harvarda (2011 –2020). Przewodniczy radzie doradczej projektu Breakthrough Starshot i jest byłym członkiem Prezydenckiej Rady Doradców ds. Nauki i Technologii oraz byłym przewodniczącym Rady ds. Fizyki i Astronomii Akademii Narodowych. Jest autorem bestsellera „ Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth ” oraz współautorem podręcznika „ Life in the Cosmos ”, oba opublikowane w 2021 roku. Jego nowa książka zatytułowana „ Interstellar ”, ma ukazać się w sierpniu 2023 roku.