Pysyykö jääkuiden elämä piilossa?

Kuva: NASA/JPL-Caltech
Kuva: NASA/JPL-Caltech

Onko jättiläisplaneettojen jäisten kuiden valtamerissä syntynyt alkeellista elämää? Sitä ei tiedetä – ehkä koskaan.

Tuoreessa tiedeartikkelissa, joka julkaistiin Communications Earth and Environment -lehdessä, tarkastellaan Saturnuksen Enceladus-kuun jäisen kuoren alla vellovan vesimassan dynamiikkaa tai pikemminkin sen puutetta.

Mikäli meressä on elämää, sen täytyy saada energiansa kuun sisuksista tihkuvasta lämmöstä ja mineraaleista, sillä auringonvalo ei edes kajasta paksun jääkuoren läpi. Siksi elämää – jos sitä on – esiintyy hyvin syvällä, lähinnä meren pohjassa.  

Suunniteltaessa jäisille kuille suuntautuvia luotainlentoja on ajateltu, että robottikaira voisi porautua jään läpi, ottaa näytteitä vedestä ja palauttaa ne tutkittaviksi kiertolaisluotaimeen, ehkä jopa Maahan saakka.

Readingin yliopistossa tehdyn tutkimuksen mukaan se ei välttämättä anna vastausta kysymykseen elämän esiintymisestä. Tietokonemallinnusten perusteella Enceladuksen vesi nimittäin kerrostuu samaan tapaan kuin öljy ja vesi lasipurkissa. 

Hyiseen mereen saattaa muodostua tarkkarajaisia kerroksia, joiden läpi kulkeutuessaan pintaa kohti hyvin verkkaisesti nousevat pieneliöt ja muu orgaaninen aine voi hajota niin, ettei sitä enää pysty tunnistamaan elämän merkeiksi.    

”Elämästä kertovat kemialliset yhdisteet voivat jäädä näihin kerroksiin nalkkiin sadoiksi tai jopa sadoiksituhansiksi vuosiksi, kun niiden aiemmin arveltiin kohoavan pintakerroksiin kuukausien kuluessa”, tutkimusta johtanut Flynn Ames toteaa. 

Enceladuksen tapauksessa toivoa on herättänyt, että sen uumenista suihkuaa pinnan halkeamien kautta vettä ja jäähileitä avaruuteen. Näitä kylmiä suihkuja on jo tutkittu Cassini-luotaimella, joka kiersi Saturnusta vuosina 2004–2017. Nyt näyttää siltä, että näiden jäisten geysirien tutkimisesta ei ollut eikä olisi jatkossakaan elämän etsinnän kannalta ihmeempää hyötyä.

Mustat aukot sysivät ainetta universumin tyhjiin onkaloihin

Kosmista "saippuavaahtoa"
Kosmista "saippuavaahtoa"

Maailmankaikkeus muistuttaa rakenteeltaan saippuavaahtoa. Galaksit ja niiden muodostamat joukot ovat ryhmittyneet valtaviksi rihmoiksi ja seinämiksi, joiden välit ovat tyhjää täynnä. Tai niin on kuviteltu.

Uuden tutkimuksen mukaan vaahdossa olevia "kuplia" vastaavilla tyhjinä  pidetyillä alueilla onkin paljon ainetta, jopa viidennes kaikesta maailmankaikkeuden "tavallisesta" eli näkyvästä aineesta. Galaksien osuus universumin ainesisällöstä olisikin ainoastaan 1/500.   

Nykykäsityksen mukaan tätä tavallista ainetta olisi koko maailmankaikkeudesta ainoastaan 4,9 prosenttia, kun pimeän aineen osuus olisi 26,8 prosenttia ja pimeän energian, joka saa maailmankaikkeuden laajenemisen kiihtymään, 68,3 prosenttia.

Markus Haiderin johtama ryhmä on tarkastellut maailmankaikkeuden rakennetta sekä massan jakaumaa Illustris-simulaatiolla, jossa lasketaan suurella tarkkuudella galaksien syntyä ja kehitystä.

Simulaatio kuvaa kuutionmuotoista avaruuden aluetta, jonka yhdellä sivulla on mittaa noin 350 miljoonaa valovuotta. Alkupisteenä on 12 miljoonan vuoden ikäinen maailmankaikkeus, jonka massan – sekä tavallisen että pimeän aineen – ja gravitaation vuorovaikutusta seurataan laskennallisesti tähän päivään saakka.

Tutkijoiden mukaan noin puolet maailmankaikkeuden kokonaismassasta on alueilla, joille galaksit sijoittuvat, mutta ne muodostavat kokonaistilavuudesta ainoastaan 0,2 prosenttia. 44 prosenttia massasta on galakseja ympäröivien rihmojen verkostossa. 

Universumin tyhjät onkalot vievät kokonaistilavuudesta peräti 80 prosenttia, mutta niissä olevan massan osuus on ainoastaan kuusi prosenttia. Yllätys oli se, että tavallisesta aineesta jopa viidennes, noin 20 prosenttia, on kulkeutunut näihin tyhjinä pidettyihin onkaloihin. 

Syypäänä tähän kosmiseen "siivoukseen" pidetään supermassiivisia mustia aukkoja, jotka piileskelevät galaksien keskustoissa. Osa niihin syöksyvästä aineesta muuttuu energiaksi, joka saa ympäröivän kaasun kiivaaseen liikkeeseen.

Ainevirtaukset ulottuvat satojentuhansien valovuosien etäisyydelle mustista aukoista eli kauas galaksien ulkopuolelle. Lopulta kaasu päätyy galaksijoukkojen välillä oleviin onkaloihin, piiloon maailmankaikkeuden rakennetta selvitteleviltä tutkijoilta. 

Ongelmana on se, että onkaloihin kertynyt aine on hyvin harvaa ja äärimmäisen kylmää, joten se ei juurikaan säteile. Siksi sitä on hyvin vaikea havaita. Eikä sitä nytkään ole siis havaittu: arviot aineen määrästä perustuvat ainoastaan tietokonesimulaatioon.

Tutkimuksesta kerrottiin Royal Astronomical Societyn uutissivuilla ja se on julkaistu seuran Monthly Notices -tiedelehdessä.

Kuva: Markus Haider/Illustris collaboration