Κάτω από τη θάλασσα του Εγκέλαδου

Κάτω από τη θάλασσα του Εγκέλαδου

Ο Εγκέλαδος (στο κέντρο) όπως φαίνεται από απόσταση 2 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, ενσωματωμένος στο δαχτυλίδι E του Κρόνου, που δημιουργείται από τις παγωμένες εκλύσεις του ίδιου του Εγκέλαδου

Στο βυθό του Ατλαντικού Ωκεανού, στα μισά της απόστασης ανάμεσα στα Κανάρια Νησιά και τις Βερμούδες υπάρχει μια περιοχή που σφύζει από ζωή. Στο βαθύ σκοτάδι, ένα χιλιόμετρο κάτω από την επιφάνεια, η φύση έχει δημιουργήσει μια υποθαλάσσια μητρόπολη, ένα σύμπλεγμα από πύργους φτιαγμένους από ασβεστόλιθο, ψηλούς σαν ουρανοξύστες, όπου κατοικούν μεγάλοι πληθυσμοί από σαλιγκάρια, καβούρια και όστρακα. Οι πύργοι σχηματίζονται καθώς ορυκτά διαλυμένα στα θερμά αλκαλικά νερά που αναβλύζουν εκεί, κρυσταλλώνονται όταν αναμειχθούν με το κρύο νερό του βυθού και καθιζάνουν. Οι βιολόγοι μελετούν αυτούς τους σχηματισμούς τα δεκαπέντε χρόνια από τότε που ανακαλύφθηκαν, για να καταλάβουν πώς οι υδροθερμικές πηγές μπορούν να υποστηρίζουν ζωικά συστήματα χωρίς ίχνος φωτός από τον ήλιο.
Στο μεταξύ, οι επιστήμονες της μη επανδρωμένης αποστολής «Κασσίνι» στον Κρόνο, έκαναν μια σειρά από συναφείς εκπληκτικές ανακαλύψεις στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα, βρίσκοντας ισχυρές αποδείξεις ότι υδροθερμικές πηγές σαν αυτές στο μέσο του Ατλαντικού υπάρχουν όχι μόνο στη Γη, αλλά και στο μυστηριώδη υπόγειο ωκεανό, του μικρού δορυφόρου του Κρόνου, που ονομάζεται Εγκέλαδος. Μήπως θα μπορούσε και εκεί να υπάρχει ζωή;

Αίνιγμα

Οι επιστήμονες θα ασχολούνταν επισταμένα με το θέμα των εξωγήινων υδροθερμικών πηγών ακόμη κι αν ήταν γνωστό εκ των προτέρων ότι δεν μπορούσε να υπάρχει ίχνος ζωής σε αυτές. Τα δεδομένα στα οποία βασίζουν τα συμπεράσματά τους για την υδροθερμική δραστηριότητα στον Εγκέλαδο προσφέρουν ταυτόχρονα κρίσιμες πληροφορίες για τη σύνθεση και τη μακροβιότητα του ωκεανού του. Οι πληροφορίες για το εσωτερικό του φεγγαριού αυτού θα μπορούσαν να μείνουν για πάντα στο σκοτάδι, κάτω από την παχιά κρούστα πάγου που το καλύπτει. Ταυτόχρονα είναι μια βάση για να καταλάβουμε τι μπορεί να συμβαίνει και σε υπόγειους ωκεανούς άλλων παγωμένων ουράνιων σωμάτων, όπως του δορυφόρου Ευρώπη του Δία, που δεν εκδηλώνουν εμφανή υδροθερμική δραστηριότητα.

Υδροθερμικά ρευστά αναβλύζουν από το θερμό εσωτερικό του Εγκέλαδου, μέσα στον υπόγειο ωκεανό του (καλλιτεχνική απεικόνιση)

Η ίδια η ύπαρξη υδροθερμικών πηγών στον Εγκέλαδο αποτελεί ένα αίνιγμα. Για να υπάρξουν, εκτός από το νερό χρειάζεται και ένα άλλο στοιχείο: Η θερμότητα. Αλλά ο πυρήνας αυτού του μικρού φεγγαριού είναι τόσο μικρός (η διάμετρος του Εγκέλαδου είναι όσο το μήκος της Αγγλίας), που δεν μπορεί να έχει διατηρήσει έστω και ελάχιστη από τη θερμότητα που αναπτύχθηκε κατά το σχηματισμό του δορυφόρου. Κάποια άλλη πηγή θερμότητας πρέπει να βρίσκεται σε λειτουργία στα βάθη του φεγγαριού, όπως παλιρροϊκές τριβές υπό την επίδραση της βαρύτητας του Κρόνου, ραδιενεργός μεταστοιχείωση ή σερπεντινίωση (εξώθερμη υδροθερμική αλλοίωση του ολιβίνη). Η ανακάλυψη του τρόπου που ο Εγκέλαδος συντηρεί το θερμό εσωτερικό του θα μας επέτρεπε ένα άλμα στην κατανόηση των παγωμένων δορυφόρων και τις προοπτικές που υπάρχουν σ' αυτούς για την εμφάνιση ζωής.

Εξτρα δαχτυλίδι

Οι επιστήμονες άρχισαν να υποπτεύονται την ύπαρξη υπόγειου ωκεανού στον Εγκέλαδο το 2005, περίπου ένα χρόνο μετά την άφιξη της διαστημοσυσκευής «Κασσίνι» στο σύστημα του Κρόνου, όταν το σκάφος παρατήρησε ένα τεράστιο νέφος υδρατμών και παγοκρυστάλλων, που εκτεινόταν σε εκατοντάδες χιλιόμετρα μέσα στο Διάστημα και εκλυόταν από τεκτονικά ρήγματα κοντά στο νότιο πόλο του Εγκέλαδου. Σε επόμενα κοντινά περάσματα το «Κασσίνι» μπόρεσε να διακρίνει τέσσερις ρηγματώσεις τόσο πιο θερμές από το γύρω περιβάλλον, που κυριολεκτικά έλαμπαν στο υπέρυθρο φάσμα.

Καλλιτεχνική απεικόνιση της επιφάνειας του Εγκέλαδου, με τις εκλύσεις αερίων και παγοκρυστάλλων που περιέχουν νανοσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου. Στο βάθος ο Ηλιος και πιο κοντά ο μαγευτικός Κρόνος

Τα αέρια και ένα μέρος από τους παγοκρυστάλλους διαφεύγουν στο Διάστημα και σχηματίζουν το δακτύλιο Ε που περιβάλλει το κανονικό σύστημα δακτυλίων του Κρόνου. Ομως το μεγαλύτερο μέρος των παγοκρυστάλλων δεν έχει αρκετά μεγάλη ταχύτητα για να υπερνικήσει τη βαρύτητα και ξαναπέφτει στην επιφάνεια με τη μορφή πολύ μικρόκοκκης πούδρας. Στηριζόμενοι στο ύψος των λόφων από αυτήν την πούδρα, που φτάνουν σε ύψος τα 100 μέτρα και καλύπτουν μέρος του νοτίου ημισφαιρίου, οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι εκλύσεις αυτές είναι σε συνεχή εξέλιξη τουλάχιστο τα τελευταία 10 εκατομμύρια χρόνια.

Αδιάσειστα στοιχεία

Παραπέρα παρατηρήσεις από το «Κασσίνι» επιβεβαίωσαν αδιαμφισβήτητα τη θεωρία του υπόγειου ωκεανού στον Εγκέλαδο. Υπολογίστηκε ότι ο στερεός φλοιός πρέπει να έχει πάχος περίπου 35 χιλιομέτρων στον ισημερινό και λιγότερο των 5 χιλιομέτρων στο νότιο πόλο και γύρω απ' αυτόν. Ο πυθμένας του ωκεανού πρέπει να βρίσκεται 70 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια, πράγμα που σημαίνει ότι ο ωκεανός του Εγκέλαδου έχει το ένα δέκατο του νερού που έχει ο Ινδικός Ωκεανός στη Γη. Επιπλέον, από ανάλυση του δαχτυλιδιού Ε προσδιορίστηκε ότι το νερό του Εγκέλαδου είναι αλκαλικό και γεμάτο αλάτι (το γνωστό μαγειρικό αλάτι, δηλαδή χλωριούχο νάτριο). Αυτό σημαίνει ότι ο ωκεανός βρίσκεται πάνω από τον πετρώδη πυρήνα (και κάτω από το στρώμα πάγου), διαβρώνοντας το βυθό και διαλύοντας μέρος των πετρωμάτων του.
Οι πιο κρίσιμες αποδείξεις για την ύπαρξη υδροθερμικών πηγών συλλέχθηκαν το 2004, πριν ακόμα το «Κασσίνι» φτάσει στον Κρόνο. Καθώς τον πλησίαζε από το διαπλανητικό χώρο, άρχισε να δέχεται βροχή από γρήγορα κινούμενα νανοσωματίδια, που το χτυπούσαν σαν σκάγια. Χρόνια μετά την ανακάλυψη του δαχτυλιδιού Ε, μελετώντας τη σύνθεση και την κατανομή μεγέθους των νανοσωματιδίων, διαπιστώθηκε ότι επρόκειτο για σωματίδια διοξειδίου του πυριτίου (βασικό συστατικό του χαλαζία και της άμμου θαλάσσης), που δεν ξεπερνούσαν σε διάμετρο τα 20 νανόμετρα. Κάνοντας αριθμητικές προσομοιώσεις για να εντοπίσουν τις τροχιές και την προέλευση των σωματιδίων, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι προέρχονται από το εξωτερικό τμήμα του δακτυλίου Ε, άρα με σχεδόν απόλυτη βεβαιότητα από τον ίδιο τον Εγκέλαδο.

Πηγές

Η εκτόξευση σωματιδίων διοξειδίου του πυριτίου από τον Εγκέλαδο ήταν έκπληξη, επειδή η μόνη δυνατή προέλευσή τους μπορούσε να είναι από τα βάθη κάτω από τον πάγο και τον ωκεανό, δηλαδή από τον πυρήνα του, όπου αυτή η χημική ένωση υπάρχει σε ορυκτά, συνδεδεμένη χημικά με στοιχεία, όπως ο σίδηρος και το μαγνήσιο. Η τριβή τέτοιων πετρωμάτων μεταξύ τους, στο πέρασμα των αιώνων δημιουργεί όλο και πιο μικρά κομμάτια, που τελικά καταλήγουν να γίνουν μικροσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου. Ωστόσο, τέτοια σωματίδια θα είχαν διαφορετικά μεγέθη, όχι το στενό φάσμα διαμέτρων που παρατήρησε το «Κασσίνι». Μόνο μια φυσική διαδικασία απέμενε για την εξήγηση του φαινομένου: Τα νανοσωματίδια θα μπορούσαν να είχαν προέλθει από κρυστάλλωση υπερκορεσμένου διαλύματος διοξειδίου του πυριτίου σε θερμό αλκαλικό νερό, που ρέει μέσα από ρωγμές πυριτικών πετρωμάτων, δηλαδή από υδροθερμικές πηγές ακριβώς ίδιου είδους με εκείνες στο κέντρο του Ατλαντικού.
Εργαστηριακά πειράματα έδειξαν ότι αν το νερό έχει θερμοκρασία μεγαλύτερη ή ίση των 90 βαθμών Κελσίου, αλατότητα σαν του νερού των γήινων ωκεανών και αλκαλικότητα μεγαλύτερη από του θαλασσινού νερού, αλλά μικρότερη από του διαλύματος αμμωνίας, τότε με ευκολία σχηματίζονται νανοσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου της κατάλληλης διαμέτρου. Αν τα οικοσυστήματα των υδροθερμικών πηγών του Ατλαντικού μεταφέρονταν στα αντίστοιχα του Εγκέλαδου είναι πιθανό ότι θα μπορούσαν να επιβιώσουν!

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»