SUNčEV SISTEM

Dragan Lazarević

Život na planetama i satelitima

Dug put do odgovora

Naučna predstava o Sunčevom sistemu je, zahvaljujući podacima koje su poslale kosmičke sonde, doživela pravu revoluciju u odnosu na predstavu iz vremena pre kosmičkih letova. Dobijeni su odgovori na brojna pitanja o našem najbližem kosmičkom susedstvu i to uglavnom neočekivani, ali su otvorena i neka sasvim nova pitanja. Najvažnije od vrlo starih pitanja je zasad bez odgovora: da li,osim naravno na Zemlji, na nekoj planeti ili prirodnom satelitu u Sunčevom sistemu ima života?

Život na Zemlji je za sada jedini koji poznajemo i, prema fizičkim i hemijskim uslovima koji su neophodni za njegov opstanak, naučnici procenjuju da li bi mogao da postoji i na nekom drugom svetu u našem najbližem kosmičkom susedstvu. Izvesno je da života ne može biti tamo gde nema tečne vode na površini ili u unutrašnjosti nekog tela kao što su: Merkur, Mesec, vulkanski Io, brojni asteroidi i manji prirodni sateliti. Iako ne znači da je, ako negde postoji voda u tečnom stanju, to jedini uslov nastanka i opstanka života, pretpostavke da bi ga negde moglo biti za sada se svode na procenu da bi zemaljski mikroorganizmi mogli da prežive u toj sredini.

Zemlja - živa planeta

Naša planeta je dom miliona vrsta biljaka i životinja, čitavoj biosferi čiji smo deo i mi sami. Nauka smatra da su svi sadašnji složeni organizmi i sav biodiverzitet rezultat evolucije duge preko tri milijarde godina, od vremena kada su u prvobitnom okeanu nastali prvi najjednostavniji mikroorganizmi. Nastanak prvih živih ćelija iz složenih organskih jedinjenja za sada nije razjašnjen, kao što nije poznato kakav je bio naš svet pre nastanka života. Da li su prve aminokiseline nastale u prvobitnoj Zemljinoj atmosferi, koja je sadržavala metan, amonijak i vodenu paru, ili su ih donele komete?Možda su i prvi mikrorganizmi došli na Zemlju sa nekog drugog sveta? Ali, onda ostaje pitaje: kako su tamo nastali?
Zemlja je u svojoj ranoj istoriji prolazila kroz velike kosmičke katastrofe, eksplozije supernovih, gigantske erupcije mladog i nemirnog Sunca i udare velikih asteroida koji su probijali Zemljinu koru i izazivali izlive magme od kojih je prvobitni okean ključao. Da li je život bio uništavan pa se iz sopstvenih ostataka ponovo stvarao?
Prvobitna Zemlja je, i posle kondenzacije vode i stvaranja praokeana (pre oko 4 milijarde godina), bila znatno drugačija nego sada. Smatra se da je dan tada trajao oko osam sati, Mesec je bio tri puta bliži nego sada a dnevno plimatsko dizanje nivoa okeana je bilo i do 300 m. Brzina vetrova je bila ponekad i veća od brzine zvuka. Masa hidrosfere je bila dvostruko veća nego sada a prosečna dubina okeana je iznosila preko 6 km. Samo su vrhovi planina i vulkana bili iznada nivoa mora. Možda su baš takvi uslovi bili potrebni da bi nastao primitivan život. Vremenom se deo vodene mase vezivao za minerale u Zemljinoj kori a deo vodene pare se razlagao u stratosferi; nastali vodonik je odlazio u kosmos a nivo okeana se spuštao pa su, pre oko 1,5 milijardi godina, kontinentalne oblasti izronile. Tada je počelo usporavanje rotacije plimatskim delovanjem Meseca.
Velike promene je izazvao i sam živi svet. Evolucijom bakterija su nastale zelene alge koje su, procesom fotosinteze, oslobađale kiseonik u Zemljinu atmosferu, što je, smatra se, znatno redukovalo anaerobne mikroorganizme a neke i uništilo. Količina kiseonika se u Zemljinoj atmosferi neprekidno povećavala i to je, pre oko 400 miliona godina, omogućilo izlazak biljaka i životinja na kopnene površine.
Prisustvo molekularnog kiseonika u atmosferi neke planete je najočigledniji dokaz postojanja biosfere koja menja fizičku sredinu da bude pogodnija za njen dalji razvoj. Sada molekularni kiseonik predstavlja 21% sastava Zemljine atmosfere. U vreme dinosaurusa, iznosio je i 35% (što možda i nije bilo najpogodnije). Biosfera je ostavila neizbrisive tragove na sastav Zemljine kore. Krečnjačke stene, čitavi planinski lanci i koralna ostrva i grebeni su nastali od ljuštura morskih organizama. Nafta, uljni škriljci i prirodni gas su nastali od taloženja ostataka morskih organizama a ugalj predstavlja fosilne ostatke šuma drevnih biljaka. Naslage fosfata, nitrata i gvozdene rude se takođe smatraju za rezultat aktivnosti bakterija. Biosfera je neraskidivi deo naše planete i može se figurativno reći da Zemlja živi sa njom. Tako visoko razvijena biosfera nije do sada otkrivena na drugim telima u Sunčevom sistemu, ali se ne može isključiti mogućnost postojanja mikroorganizama u nekim sredinama.

Mars je bio pogodnije mesto

Jedina planeta u Sunčevom sistemu koja pokazuje izvesne geološke sličnosti sa Zemljom je Mars. Na njegovoj površini ima vulkana a postoje i tragovi rečnih tokova i nanosa kao i erozije talasa davno nestalih mora i okeana. Smatra se da je, posle formiranja iz prvobitne magline, Mars bio dovoljno topao a atmosfera dovoljno gusta da na njemu postoji tečna voda i da je taj period trajao do pre 3,3 milijarde godina. Usled njegove slabe gravitacije i osustva magnetnog polja, izložen intenzivnom solarnom vetru tada nemirnog Sunca, Mars je neprekidno gubio azotnu atmosferu i hidrosferu. Sadašnja retka ugljen-dioksidna atmosfera je verovatno nastala kasnije, povremenim vulkanskim aktivnostima.
Pitanje je: da li je period pogodnije klime bio dovoljno dug da nastane i najjednostavniji jednoćelijski život? Ako je postojao, kakve je tragove mogao da ostavi i kako ih pronaći posle preko tri milijarde godina tokom kojih je Mars bio izložen udarima asteroida i bio zatrpavan meteoritskom prašinom koja sada čini slojeve debljine više kilometara? Neki egzobiolozi optimisti smatraju da su anaerobni mikroorganizmi mogli da prežive duboko ispod Marsove površine. Sadašnja istraživanja kosmičkom sondom TGO, u orbiti Marsa, usmerena su da se nađu područja gde u mikrotragovima izbija metan nastao kao rezultat raspadanja organskih naslaga davnih mikroorganizama. Ako se metan pronađe, na to područje će se uputiti lender sa roverom koji bi bio opremljen za detekciju ostataka mikroorganizama.
Rover naslednik „kjuriositija“ treba da se 2020. spusti u krater Jezero, u kojem su naslage sedimenata nalik na rečnu deltu i gde bi takođe moglo biti organskih naslaga. U narednoj deceniji bi trebalo da se obavi misija sonde koja bi poslala uzorke Marsovog tla na Zemlju. Možda će te misije otkriti tragove davnog života na Marsu ali verovatno da će put do konačnog sigurnog odgovora biti mnogo teži i duži? Pružiće ga u budućnosti geolozi istraživači Marsa kada budi bušili slojeve njegovog regolita i vadili uzorke sa dubina i od više km. Možda će naći odgovor u dubinskim slojevima leda ili tečne vode? Nedavna objava tumačenja radarskog skeniranja podpovršinskih slojeva sondom „mars express“ da je otkriveno čitavo podzemno jezero tečne vode široko oko 20 km na dubini od 1 km u blizini južne polarne kape - ipak nije impresionirala egzobiologe. Temperatura tog tečnog sloja iznosi oko -68 C pa je reč ili o veoma slanoj vodi ili, još verovatnije, o tečnom ugljen-dioksidu - a to nisu sredine u kojima bi mogao da opstane život.

Bakterije u oblacima Venere

Površina Venere je izložena pritisku ugljen-dioksidne atmosfere od oko 92 bara i prosečnoj temperaturi od oko 460 C; u tim uslovima, opstanak živih organizama nije moguć. U oblačnom sloju Venere, na visini od 53-54 km, pritisak je oko 0,6 bara a temperatura oko 30º C. Te podatke su poslale sovjetsko-francuske sonde-baloni „vega 1 i 2“, 1985. U tim uslovima mogli bi opstati mikroorganizmi u oblastima uzlaznih strujanja ili svugde - ako mogu da lebde poput živih balona. Ako bi unutar citoplazme, oni imali mehurove ispunjene metanom, amonijakom pa i azotom (alge bi mogle da akumuliraju kiseonik nastao fotosintezom), bili bi lakši od okolne ugljen-dioksidne atmosfere. Oblačni sloj Venere je uglavnom od mikronskih kapljica sumporne kiseline ali i na Zemlji postoje bakterije koje mogu da opstanu u takvoj sredini. Pojave tamnih oblaka u Venerinoj atmosferi, snimljenih u ultraljubičastom spektru svetlosti sondom „akatsuki“ kao i njihovo brzo nastajanje i nestajanje, neki egzobiološki optimisti su protumačili bujanjem bakterija koje koriste vodonik sulfid. Nedostatak molekularnog kiseonika u Venerinoj atmosferi, koji bi morao da se stvara razlaganjem ugljen-dioksida pod dejstvom Sunčevog X-zračenja, neki vizionari objašnjavaju time da ga bakterije troše u procesu sopstvenog metabolizma.
Venerin oblačni sloj sadrži relativno male količine slobodne vode, ali ima je hemijski vezane u sumpornoj kiselinu. Na osnovu većeg prisustva deuterijuma u odnosu na laki vodonik u oblačnom sloju, procenjuje se da je Venera imala u prošlosti daleko više vode koju je, zbog nedostatka magnetnog polja, izgubila pod dejstvom čestičnog zračenja sa Sunca tzv. Sunčevog vetra. Postoji i pretpostavka da je ta voda bila u tečnom stanju i da je prekrivala površinu Venere u sloju prosečne dubine oko 100 m, a da se ugljen-dioksid nagomilao kasnije i, efektom staklene bašte, doveo do pregrevanja planete i isparavanja okeana. Takvo mišljenje ne deli znatna većina naučnika koji se bave planetarnim istraživanjima. Veća količina vodene pare u Venerinoj atmosferi izazvala bi još veću akumulaciju toplote na površini ali bi i oblačni sloj bio znatno deblji i padale bi kiše koje bi isparavale znatno iznad površine. Da li je mogao da nastane najjednostavniji život u kapljicama vode u nekadašnjem oblačnom sloju nad Venerom i da li bi mogao da opstane do sadašnjeg vremena kada je taj oblačni sloj uglavnom od sumporne kiseline? Odgovor bi mogle da pruže kosmičke sonde-baloni koje bi istraživale Venerin oblačni sloj. Postoje planovi da se one pošalju u narednoj deceniji.

Život ispod ledene kore

Jupiterov mesec Evropa je u centru pažnje egzobiologa jer je, ispod ispucale ledene kore debljine oko 20 km, okružena vodenim omotačem (tzv. endookeanom) procenjene dubine do 100 km. U toj sredini, pritisak i temperatura se kreću u granicama u kojima bi zemaljski anaerobni organizmi mogli da prežive. Na dnu tog endookeana verovatno izbijaju vulkani a u blizini zemaljskih podvodnih vulkana bujaju bakterije koji koriste sumpor-vodonik.
Za sada nije poznato koja sva hemijska jedinjenja sadrži taj tečni omotač. Ali, na osnovu analize gejzira koji izbijaju iz pukotina u ledenoj kori Evrope, smatra se da ima i ugljovodonika. Planirase, u narednoj deceniji, slanje sonde „europa clipper“ koja bi proletala kroz gejzire i direktno analizirala sastav gasova. Na osnovu rezultata ove misije, naredna kosmička sonda bi bila lender-rover koji bi sleteo na Evropu u blizini nekog od najaktivnijih gejzira a potom se približio pukotini u ledu da bi u nju spustio sondu sa instrumentima na odgovarajućoj kablovskoj vezi. U daljoj budućnosti cilj bi bilo spuštanje robota podmornice u endookean Evrope koji bi, ispod ledene kore, tragao za živim organizmima. Neke naslikane vizije ovog poduhvata prikazuju i višećelijski živi svet u Evropinom endookeanu (meduze, bodljokošci i sl.) što svakako izgleda fantastično ali se ne može isljučiti kao mogućnost. Unutrašnji okean ima i Ganimed, ali se njegov vodeni omotač nalazi ispod znatno deblje ledene kore i u njemu, verovatno zbog prevelikog pritiska, poznati mikroorganizmi ne bi mogli da opstanu.Ganimed je bio topliji u prošlosti a ledena kora tanja tako da su postojali uslovi za opstanak mikroorganizama sličnim zemaljskim.
Kalisto je nekada imao endookean ali se smatra da je on sada potpuno zamrznut. Prošlost ledenih Jupiterovih satelita je potpuno zagonetna: da li su imali atmosfere koje su kasnije izgubili? Kojom su se brzinom hladili i kada su se formirale ledene kore i da li se u njihovom vodenom omotaču formirao i opstao život? Odgovore na neka pitanja će možda dati misija sonde „juice“ planirane za naredenu deceniju. Saturnov mesec Titan je fenomen u Sunčevom sistemu jer je okružen gustom hladnom atmosferom od azota i nešto metana sa površinskim pritikom od 1,5 bara. Smatra se da, ispod njegove ledene kore debele možda i preko 100 km, postoji tečni omotač pretežno vodenog sastava. Pritisak u spoljnom delu tog endookeana je verovatno previsok da bi opstali poznati zemaljski mikroorganizmi. Ali, Titan je u prošlosti bio topliji a atmosfera je prvobitno sadržavala amonijak (od kojeg je kasnije nastao azot), ugljovodonike i vodenu paru, što je nepohodno da nastanu aminokiseline. Nekoliko stotina miliona godina posle formiranja, bio je prekriven megaokeanom tečne vode u kojoj je mogao da nastane najprimitivniji život. Ledena kora se formirala kasnije i vremenom je postajala sve deblja. Trebalo bi da se u njoj nalaze tragovi nekadašnje biološke aktivnosti (ako ih je bilo) a naslage složenijih jedinjenja (tzv. Titanov tolin), koje su se formirale kasnije, prekrile su je. Ako buduće kosmičke sonde ne pronađu ostatke nekadašnjeg života na površini Titana, misije bušenja ledene kore i ispitivanja uzoraka pripadaju daljoj budućnosti.
Mali Saturnov satelit Enkeladus ima ispucalu ledenu koru kroz koji izbijaju gejziri gasova. Neka tumačenja te pojave se zasnivaju na pretpostavci postojanja unutrašnjeg tečnog sloja koji probija koru da bi, izbijanjem na površinu, proključao u vakuumu. Ako bi taj rastopljeni sloj bio od vode, pretpostavlja se mogućnost postojanja mikroorganizama u njemu; ali, s obzirom da je spoljašnjost Enkeladusa vrlo hladna (oko -200 C), verovatnije je da je unutar njega tečni metan koji ključa u vakuumu na -183ºC).

Mikrorganizmi u atmosferi džinovskih gasovitih planeta

Planete gasoviti džinovi - Jupiter, Saturn, Uran i Neptun - imaju atmosfere od vodonika i helijuma koja je u gornjim slojevima veoma hladna. Pritisak i temperatura rastu sa dubinom. U određenim slojevima vladaju uslovi u kojima, smatra se, postoje oblaci od vodenih kapljica, gde neke zemaljske bakterije ne bi bile momentalno uništene. U oblastima uzlaznih strujanja, njihovo postepeno propadanje u veće dubine (gde je previsoka temperatura) bilo bi zaustavljeno ili bi se dizali naviše. Pitanje je: koji bi lokalni izvor energije mogli da koriste, da li ima uslova za hemosintezu? Fotosinteza zahteva svetlost koja je, zbog udaljenog Sunca, slaba a temperaturno pogodan atmosferski sloj je duboko pod oblacima i u potpunom mraku. Da li bi neki strani mikroorganizmi mogli da koriste atmosferski elektricitet i električna pražnjenja kao izvor energije?
Jupiter je najviše proučen kosmičkim sondama od svih gasovitih planeta. Kosmička sonda „galileo“ ušla je u njegovu atmosferu i spuštala se padobranom do slojeva visoke temperature i pritiska (+153 C i 22 bara), gde je otkazala. Vertikalni profilJupiterove atmosfere je prilično složen. Oblaci od amonijaka se formiraju na pritisku od 1,6 bara i temperaturi -80ºC da bi, ispod tog nivoa, bili oblaci od amonijum-hidroksida pa potom oblaci od amonijum-sulfata. Smatra se da ima i težih ugljovodonika, fosfina itd. Oblaci od vodenih kapljica su u sloju sa pritiskom od 5 do 8 bara i temperaturom od 0-+50 C. U Jupiterovoj atmosferi ima dovoljno metana i amonijaka da nastanu složena organska jedinjenja koja bi spontano padala ka sloju oblaka od vodenih kapljica. Karl Segan je izneo hipotezu da bi u njima mogle da nastanu najprimitivnije žive ćelije, ali se opet postavlja pitanje: da li ima raspoloživih izvora energije (npr. za hemosintezu i sl)?
Segan je izneo i viziju složenijih organizama u atmosferi džinovske gasovite planete, živih balona i organizama koji aktivno lete. U atmosferi vodonika i helijuma, baloni bi mogli da lebde samo ako su ispunjeni toplim vodonikom a aerodinamičko letenje bi zahtevalo veće površine krila i velike brzine, što zahteva znatnu energetsku potrošnju pa pretpostavka o takvim oblicima života izgleda malo verovatna. Isti zakoni bi važili i za neke buduće sonde, balone i letelice koje bi istraživale Jupiterov vodeni sloj oblaka. Takve misije bi mogle da se ostvare samo korišćenjem nuklearne energije, što pripada daljoj budućnosti. Oblast Jupiterovih vodenih oblaka je 140 puta veća od Zemljine površine i možda se neće nikada istražiti upotpunosti.Slojevi pogodne temperature za život u Saturnovoj atmosferi izloženi su većem pritisku; ali, zbog slabije gravitacije, on raste dvostruko manje sa dubinom u odnosu na Jupiterovu atmosferu, tj. ima veću debljinu. U slučajevima Urana i Neptuna,gravitacija je približna zemaljskoj ali, zbog hladnije atmosfere, pogodna oblast temperature odgovara pritisku od 50 do 60 bara, vodonično helijumska atmosfera je dvostuko gušća u odnosu na Zemljinu, što bi olakšalo let robotizovanih letelica nalik na avione-podmornice. Smatra se da Uran i Neptun imaju deblje slojeve oblaka sa vodenim kapljicama koje su u gušćoj atmosferi veće i sporije pa propadaju ka oblasti sa visokom temperaturom tako da je mogućnost da u njima ima mikroorganizama veća nego u slučaju Jupitera. Verovatno bi atmosfere daljih gasovitih planeta pre mogle biti posećene sondama letelicama nego atmosfera Jupitera.

Možda jedan vek?

Pitanje: da li na nekom svetu Sunčevog sistema ima života, još dugo će čekati na odgovor. Pretpostavke da bi negde mogao da postoji život zasnovane su na postojanju uslova koji ne bi uništili zemaljske mikroorganizme, jedine koje poznajemo. Mogućnost postojanja života kakvog ne poznajemo ne može se ni razmatrati. Ali i do sada su otkrivane činjenice o susednim svetovima koje nismo ni naslućivali, pa se ta mogućnost ne može isključiti. Nepostojanje živih oblika se ne može dokazati bez direktnog prisustva na mestu za koje smo mislili da je pogodno za život. Biće potrebno veoma mnogo vremena da se istraži npr.čitav endookean Jupiterove Evrope. Možda jedan vek? Koliko bi vremena zahtevalo da se kora nekog sveta istraži u meri u kojoj su geolozi istražili Zemljinu koru i rekonstruiše prošlost? Možda će se odgovor na pitanje: da li ima života na drugim svetovima Sunčevog sistema ili da li ga je bilo, dobiti tek kad ih čovečanstvo naseli.

Dragan Lazarević

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"