Nowe badania sugerują, że wysokoenergetyczne cząstki pochodzące z przestrzeni kosmicznej — znane jako promienie kosmiczne — mogą generować energię wystarczającą do podtrzymania życia pod powierzchnią planet i księżyców w naszym Układzie Słonecznym.
Zgodnie z wynikami tych badań, promienie kosmiczne mogą być nie tylko nieszkodliwe w niektórych warunkach środowiskowych, lecz także wspomagać przetrwanie mikroorganizmów. To odkrycie kwestionuje długo utrzymujący się pogląd, że życie może rozwijać się wyłącznie w pobliżu źródeł światła słonecznego lub ciepła pochodzącego z aktywności geotermalnej, takiej jak wulkany.
Czym są promienie kosmiczne i dlaczego mają znaczenie?
Promieniowanie kosmiczne to ogólny termin odnoszący się do wszystkich form promieniowania docierającego do Ziemi z przestrzeni kosmicznej — zarówno cząstek, jak i fal elektromagnetycznych. Specyficzną formą tego promieniowania są promienie kosmiczne (ang. cosmic rays), które składają się głównie z wysokoenergetycznych cząstek — przede wszystkim protonów oraz jąder atomowych — poruszających się z prędkościami bliskimi prędkości światła.
To właśnie promienie kosmiczne odgrywają kluczową rolę w opisywanych badaniach, ponieważ ich oddziaływanie z materią może prowadzić do procesów, które — jak się okazuje — mogą wspierać życie.
Energia z kosmosu dla życia pod ziemią
Zespół naukowców kierowany przez dr Dimitrę Atri, która kieruje grupą badawczą Mars Research Group w Center for Space Science, New York University Abu Dhabi, skoncentrował się na tym, co dzieje się, gdy promienie kosmiczne przenikają do warstw wodnych lub lodowych znajdujących się pod powierzchnią planet i księżyców. W wyniku zderzeń z cząsteczkami wody, promienie kosmiczne mogą rozbijać je na jony i uwalniać elektrony.
Niektóre bakterie występujące na Ziemi, zwłaszcza w środowiskach głębokopodziemnych, potrafią wykorzystywać te elektrony jako źródło energii — podobnie jak rośliny wykorzystują energię światła słonecznego w procesie fotosyntezy. To zjawisko nosi nazwę radiolizy. Radioliza umożliwia reakcje chemiczne, które potencjalnie mogą zasilać życie nawet w ekstremalnych warunkach: bez światła, przy niskich temperaturach i głęboko pod powierzchnią.
Mars w prawdziwych barwach, uchwycony przez orbiter Hope. W centrum widać Tharsis Montes, tuż po lewej Olympus Mons, a po prawej Valles Marineris. Źródło: Wikipedia
Mars, Enceladus i Europa: nowe miejsca do życia
Za pomocą zaawansowanych symulacji komputerowych, naukowcy obliczyli, ile energii mogłoby być generowane przez promienie kosmiczne na różnych ciałach niebieskich. Skupili się przede wszystkim na Marsie oraz lodowych księżycach Jowisza (Europa) i Saturna (Enceladus), ponieważ wiadomo, że pod ich powierzchniami mogą znajdować się rezerwuary wody w stanie ciekłym.
Wyniki symulacji wskazują, że to właśnie Enceladus ma największy potencjał do podtrzymywania życia poprzez radiolizę. Na kolejnych miejscach znalazły się Mars i Europa. Szczególnie interesujące są te ciała niebieskie, które posiadają grubą warstwę lodu, chroniącą wnętrze przed promieniowaniem UV i innymi szkodliwymi czynnikami, ale jednocześnie umożliwiającą penetrację promieni kosmicznych na głębokości, gdzie może istnieć woda.
Nowa strefa życia: nie tylko „Złotowłosa”
Omawiane badania wprowadzają nową koncepcję: Radiolityczna Strefa Ekologiczna. Tradycyjnie, poszukiwania życia koncentrowały się na tzw. Strefie Złotowłosej (ang. habitable zone) — czyli obszarze wokół gwiazdy, w którym na powierzchni planety może występować woda w stanie ciekłym.
Radiolityczna strefa działa na zupełnie innej zasadzie: życie nie potrzebuje światła słonecznego, jeśli ma dostęp do wody pod powierzchnią i do źródła energii, jakim mogą być właśnie promienie kosmiczne. Ponieważ promienie te występują wszędzie w przestrzeni kosmicznej, koncepcja ta znacznie poszerza potencjalne obszary, w których może istnieć życie we Wszechświecie.
Ilustracja przedstawia strefy zamieszkiwalne wokół różnych typów gwiazd. To jedno z najczęściej wykorzystywanych graficznych przedstawień ekosfery — obszaru, w którym warunki mogą sprzyjać istnieniu wody w stanie ciekłym na powierzchni planety. Diagram pokazuje zależność między jasnością gwiazdy a temperaturą w danej odległości od niej. Zaznaczono na nim wybrane egzoplanety, a także planety Układu Słonecznego: Ziemię, Wenus i Marsa.Autor: Chester Harman. Źródło: Wikimedia Commons.
Nowe kierunki dla eksploracji kosmicznej
Wnioski z tych badań mają również praktyczne znaczenie dla przyszłych misji kosmicznych. Zamiast ograniczać się do badania powierzchni planet w poszukiwaniu biosygnatur, naukowcy mogą teraz zwrócić uwagę na środowiska podziemne, gdzie radioliza może dostarczać niezbędnej energii dla mikroorganizmów.
Potencjalne przyszłe sondy i łaziki powinny być wyposażone w instrumenty umożliwiające wykrywanie chemicznych oznak życia pod powierzchnią — takich jak produkty radiolizy, np. nadtlenki, wolne rodniki czy wodór cząsteczkowy.
Widok jednej z półkul pokrytego lodem satelity Jowisza, Europy, w przybliżonym naturalnym kolorze. Długie, ciemne linie to pęknięcia w skorupie ziemskiej, z których niektóre mają ponad 3000 kilometrów długości. Jasny fragment z centralną ciemną plamą w dolnej jednej trzeciej zdjęcia to młody krater uderzeniowy o średnicy około 50 kilometrów. Krater ten został tymczasowo nazwany „Pwyll” na cześć celtyckiego boga podziemi. Europa ma średnicę około 3160 kilometrów, czyli mniej więcej równą rozmiarom Księżyca. Zdjęcie zostało wykonane 7 września 1996 roku z odległości 677 000 kilometrów przez kamerę telewizyjną z obrazowaniem półprzewodnikowym na pokładzie sondy Galileo podczas jej drugiego okrążenia Jowisza. Zdjęcie zostało przetworzone przez Deutsche Forschungsanstalt für Luftund Raumfahrt e.V., Berlin, Niemcy. Źródło: NASA/JPL/DLR, Wikipedia
Życie może być bliżej, niż sądzimy
Te odkrycia rzucają nowe światło na możliwości istnienia życia w Układzie Słonecznym i poza nim. Pokazują, że nawet najciemniejsze i najzimniejsze miejsca — jak głębiny Marsa czy lodowych księżyców — mogą zawierać warunki sprzyjające podtrzymaniu życia.
Jeśli promienie kosmiczne mogą zasilać życie w takich miejscach, oznacza to, że jesteśmy dopiero na początku rozumienia, jak powszechne może być życie we Wszechświecie.
Więcej informacji: publikacja Dimitra Atri et al, Estimating the potential of ionizing radiation-induced radiolysis for microbial metabolism on terrestrial planets and satellites with rarefied atmospheres, International Journal of Astrobiology (2025). DOI: 10.1017/S1473550425100025
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Zdjęcie księżyca Saturna, Enceladusa, wykonane przez misję kosmiczną NASA Cassini.
