Chociaż dzisiaj widzimy planetę karłowatą Ceres jako zimny, skalisty świat cicho unoszący się w głównym pasie asteroid między Marsem a Jowiszem, najnowsze odkrycia naukowe oparte na danych z misji NASA malują znacznie inny i bardziej dynamiczny obraz przeszłości. Nowe badania wskazują, że ten obiekt kosmiczny, największy w swoim sąsiedztwie, mógł kiedyś posiadać głębokie i długowieczne źródło energii, kluczowy składnik, który mógł podtrzymywać warunki sprzyjające życiu. Chociaż nie ma bezpośrednich dowodów na istnienie mikroorganizmów, te odkrycia mocno wspierają teorie, że Ceres w swojej odległej przeszłości mogła być zdatna do zamieszkania przez jednokomórkowe formy życia.

W poszukiwaniu przepisu na życie

Poszukiwanie życia poza Ziemią opiera się na poszukiwaniu trzech kluczowych elementów, które uważamy za niezbędne. Pierwszym jest oczywiście płynna woda, uniwersalny rozpuszczalnik, który umożliwia reakcje chemiczne niezbędne dla biologii. Drugim są cząsteczki organiczne, złożone związki na bazie węgla, które stanowią budulec życia, jakie znamy. Trzecim, często pomijanym, ale równie kluczowym, jest źródło energii, które żywe organizmy mogłyby wykorzystać do podtrzymywania swojego metabolizmu. Najnowsze badanie, opublikowane wczoraj w czasopiśmie Science Advances, rzuca nowe światło właśnie na ten trzeci element na Ceres, sugerując, że istniało tam stabilne źródło "pożywienia" dla potencjalnych mikrobów.

Ocean ukryty pod lodową skorupą

Historia potencjalnej zdatności do zamieszkania Ceres rozpoczęła się dzięki rewolucyjnym danym zebranym przez sondę kosmiczną NASA Dawn. Misja, która zakończyła się w 2018 roku po wyczerpaniu paliwa, przeprowadziła szczegółowe badania tej planety karłowatej. Jednym z najbardziej spektakularnych odkryć były niezwykle jasne, odbijające światło plamy na jej powierzchni, szczególnie w kraterze Occator. Szczegółowa analiza wykazała, że są to osady soli, głównie węglanu sodu, które pozostały po tym, jak ciecz z wnętrza wydostała się na powierzchnię i wyparowała w próżnię kosmiczną.

Był to wyraźny wskaźnik istnienia cieczy pod powierzchnią. Dalsze badania, opublikowane w 2020 roku, potwierdziły, że pod lodową skorupą Ceres znajduje się ogromny zbiornik słonej wody, czyli solanki. To odkrycie potwierdziło obecność pierwszego kluczowego składnika życia – płynnej wody. Ceres dołączyła w ten sposób do ekskluzywnego klubu ciał niebieskich w naszym Układzie Słonecznym, takich jak księżyc Jowisza Europa i księżyc Saturna Enceladus, o których uważa się, że ukrywają oceany pod swoimi lodowymi powierzchniami.

Budulec życia i starożytny silnik energetyczny

Misja Dawn nie poprzestała na odkryciu wody. Instrumenty na pokładzie sondy wykryły również obecność materiałów organicznych na powierzchni Ceres. Są to cząsteczki oparte na węglu, które są absolutnie niezbędne do powstania życia. Chociaż same w sobie nie są dowodem na istnienie życia, ich obecność potwierdziła, że Ceres posiadała również drugi kluczowy składnik z przepisu na zdatność do zamieszkania. Tym samym potwierdzono dwa z trzech elementów, ale kwestia źródła energii pozostała otwarta.

Najnowsze badanie w końcu oferuje odpowiedź na to pytanie. Zespół naukowców stworzył zaawansowane modele termiczne i chemiczne, aby symulować warunki wewnątrz Ceres na przestrzeni miliardów lat. Ich wyniki pokazują, że około 2,5 do 4 miliardów lat temu skaliste jądro Ceres było znacznie cieplejsze niż dzisiaj. Ciepło pochodziło z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych w skałach, procesu znanego jako ogrzewanie radiogeniczne, który był powszechny we wczesnych etapach formowania się Układu Słonecznego.

To wewnętrzne ciepło napędzało proces podobny do tego, co widzimy na Ziemi w przypadku kominów hydrotermalnych na dnie oceanu. Gorąca woda, wzbogacona w rozpuszczone gazy i minerały ze skalistego jądra, wędrowała w górę i mieszała się z chłodniejszą wodą podpowierzchniowego oceanu. Ten proces, znany jako metamorfizm skał, uwalniał cząsteczki takie jak metan i dwutlenek węgla – potężne źródła energii chemicznej.

„Na Ziemi, gdy gorąca woda z głębi miesza się z oceanem, rezultatem jest często prawdziwy bufet dla mikrobów – uczta energii chemicznej”, wyjaśnił Sam Courville, główny autor badania. Innymi słowy, starożytna Ceres mogła mieć stały dopływ płynów hydrotermalnych, które zaopatrywały jej podpowierzchniowy ocean w składniki odżywcze, tworząc w ten sposób potencjalnie zdatne do zamieszkania środowisko niezależne od światła słonecznego.

Okno w przeszłość i porównanie z innymi światami

Dziś Ceres jest prawdopodobnie zbyt zimna, by podtrzymywać życie. Jej wewnętrzny silnik promieniotwórczy z czasem ostygł, a pozostała ciecz stała się bardzo stężona i słona. Okres największego potencjału do zamieszkania przypadał na jej "młodość", około pół miliarda do dwóch miliardów lat po jej uformowaniu, kiedy skaliste jądro osiągnęło swój szczyt temperaturowy. Był to moment, w którym przepływ ciepłych, bogatych w energię płynów do podpowierzchniowego oceanu był najintensywniejszy.

W przeciwieństwie do księżyców takich jak Europa i Enceladus, które do dziś mają aktywne oceany dzięki siłom grawitacyjnym swoich planet macierzystych (Jowisza i Saturna), które nieustannie je "ugniatają" i w ten sposób ogrzewają od wewnątrz, Ceres nie ma tego luksusu. Jej źródło ciepła było wyłącznie wewnętrzne i ograniczone w czasie. Z tego powodu jej okno na zdatność do zamieszkania znajdowało się w odległej przeszłości.

Niemniej jednak, odkrycie to ma ogromne implikacje dla poszukiwania życia. Sugeruje, że wiele innych lodowych ciał o podobnej wielkości (Ceres ma średnicę około 940 kilometrów) w zewnętrznym Układzie Słonecznym, które nie mają znaczącego ogrzewania spowodowanego grawitacją planet, również może mieć podobną przeszłość. Być może one również w pewnym momencie swojej historii miały ciepłe, bogate chemicznie oceany ukryte pod lodem, oferując szansę na powstanie życia. To dramatycznie rozszerza listę miejsc, w których moglibyśmy szukać śladów starożytnego życia, pokazując, że nawet samotne planety karłowate w pasie asteroid mogą skrywać zaskakujące tajemnice.