Myśleliśmy o Ziemi jako świecie wodnym. Nasza planeta jest w 70% pokryta oceanami, więc z kosmosu wygląda jak niebieska kula z białymi smugami chmur i niewielkimi kawałkami ziemi. Ale w rzeczywistości głębokość naszych oceanów jest znikoma w porównaniu z promieniem Ziemi. Masa wody to tylko dwadzieścia pięć tysięcznych procenta masy planety. Czy współcześni astronomowie będą w stanie określić, czy na Ziemi jest woda, jeśli spojrzą na Układ Słoneczny gdzieś z Alfa Centauri?
Teraz naukowcy wyciągają wnioski na temat mas egzoplanet, obserwując, jak silnie planeta „huśta się” swoją gwiazdę przez oddziaływanie grawitacyjne. A wniosek o wielkości egzoplanety składa się z tego, jak mocno blokuje światło, przechodząc między gwiazdą a teleskopem. Następnie masa jest dzielona przez objętość i uzyskuje się przybliżoną gęstość egzoplanety, z której można uzyskać wyobrażenie o rozkładzie gazów, cieczy i ciał stałych w jej masie. Takie metody niestety nie pozwalają na ustalenie objętości wody na Ziemi! To znaczy, że na naszej planecie woda jest zbyt niska, więc gdy spojrzymy na obiekt z innej gwiazdy, możemy powiązać Ziemię ze światem, gdzie można popływać lub zmoczyć się w deszczu ...
Współczesna nauka pozwala stwierdzić, że na egzoplanecie jest woda tylko wtedy, gdy woda stanowi co najmniej 10% jej masy. A 10% to czterysta razy więcej niż na Ziemi! To olbrzymi ocean, który całkowicie pokryłby całą powierzchnię Ziemi. Wydawałoby się, że im więcej wody - tym lepiej dla powstania życia. Nic dziwnego, że motto astronomów, którzy poświęcili się poszukiwaniu życia pozaziemskiego, zawsze było zwrotem „Szukaj wody!”. Życie, które znamy, jest niemożliwe bez wody, ponieważ jest to właśnie rozpuszczalnik substancji wypełniających żywe komórki. Woda jest chemiczną bazą procesów energetycznych, które nazywamy życiem. Jego wyjątkowość w tym przypadku polega na tym, że pozostaje płynny w bardzo szerokim zakresie temperatur. Dlatego pytanie, czy istnieje szansa na powstanie życia w świecie, w którym jest dużo więcej wody niż nasza, na pierwszy rzut oka wydaje się paradoksalne.
Ale spróbujmy to rozgryźć. Naukowcy z University of Arizona przeprowadzili wirtualny eksperyment, budując model procesów chemicznych na egzoplanecie identycznej z Ziemią. Jedyną różnicą w stosunku do naszego świata był nadmiar wody: naukowcy zwiększyli objętość oceanów ponad 5 razy. W tym przypadku na powierzchni planety nie było ziemi, a proces wietrzenia i wymywania skał całkowicie zniknął. Doprowadziło to do tego, że zawartość wody w fosforze spadła krytycznie - pierwiastek niezbędny do życia ziemskiego. Bez wymaganej zawartości fosforu ani cząsteczka kwasu adenozynotrifosforowego (ATP) odpowiedzialna za energię życia, ani cząsteczki RNA i DNA nie mogą istnieć. Świat całkowicie pokryty oceanem może nie być całkowicie pozbawiony życia, ale życie z pewnością będzie się bardzo różnić od życia morskiego. Najprawdopodobniej życie w takich warunkach byłoby znacznie mniej gęste, a znalezienie go z innego systemu gwiezdnego byłoby znacznie trudniejsze. Ogromne ciśnienie wody na dnie może tworzyć superdenne formy lodu, takie jak lód-6 i lód-7 (jest to rodzaj lodu wodnego). Taka powłoka lodowa doprowadziłaby do izolacji wody z twardych skał, co uczyniłoby proces ewolucji chemicznej jeszcze bardziej problematycznym. Dlatego w kwestii pojawienia się i pomyślności życia „więcej wody” nie oznacza „lepiej”. Być może takie planety są egzotyczne, a opisane problemy nie są istotne statystycznie dla pochodzenia życia? Okazuje się, że naukowcy są skłonni wierzyć, że może być nawet więcej podobnych światów wody we Wszechświecie niż kamieniste planety, takie jak nasza Ziemia czy Mars.
Kamień i woda są w przybliżeniu równomiernie rozmieszczone w Układzie Słonecznym, jest to główna część pasa asteroid (między Marsem a Jowiszem) i pas Kuipera (poza orbitą Neptuna). W najbardziej znanym - po systemie Solar - Trappist-1, wszystkie 7 egzoplanet najprawdopodobniej ma znacznie więcej wody niż Ziemia. Według astrofizyków obiekty bliższe gwiazdy składają się z około 10% lodu i wody płynnej. Zewnętrzne egzoplanety Trappist-1 - z lodu około 50%. Wydaje się, że wszystkie te światy są całkowicie pokryte wodą i lodem iz dużym prawdopodobieństwem są sterylne.
Niestety okazuje się, że wszystkie egzoplanety, na których współcześni naukowcy wykrywają wodę, mogą być martwe. Ale jeśli teleskop Hubble'a nie pozwala wykryć światów podobnych do Ziemi pod względem objętości wody, być może może to zrobić teleskop Jamesa Webba? Ten cud technologii zostanie wprowadzony na orbitę w 2020 r. I będzie mógł analizować atmosferę gigantów egzoplanet. Jednak najprawdopodobniej nie udzieli odpowiedzi na to pytanie. Technika, która pozwoli na odnalezienie wody na bliźniaku Ziemi z odległości międzygwiezdnej, jest rozwijana i pojawi się na orbicie w połowie XXI wieku.
Ale może nie powinniśmy do tej pory szukać życia na światach wodnych? Wszakże dosłownie u naszego boku, na jakieś pół miliarda kilometrów, znajduje się ogromny ocean słonej wody. Mówimy o Europie - satelicie Jowisza, pod lodem którego znajduje się 100-kilometrowy słup wody. Dostawy wody w Europie są dwa lub nawet trzy razy większe od oceanu Ziemi. To odkrycie dokonane przez aparat Galileo nie było jedynym odkryciem wody przez gigantyczne planety Układu Słonecznego. W 2005 r Sonda Cassiniego zarejestrowała gejzery uderzające spod lodu satelity Enceladusa Saturna. A po 10 latach aparat ten przeleciał nawet przez taki strumień, pobierając próbki i znajdując tam oprócz wody, azotu, dwutlenku węgla, wodoru, metanu i amoniaku. Taki skład emisji sugeruje, że w głębi aktywności hydrotermalnej Enceladus wrze z potęgą i głównym, woda pod wpływem wysokiej temperatury oddziałuje ze stałymi skałami i rozkłada się na wodór i tlen. Wodór dla małych ciał jest wskaźnikiem aktywności chemicznej - jest najlżejszym elementem układu okresowego i bez ciągłego formowania szybko znika w kosmos bez śladu. Oznacza to, że gdzieś w Enceladus jest stały proces powstawania wodoru, dlatego istnieje energia tego typu, która pozwala prehistorycznym mikroorganizmom istnieć na Ziemi.
Archaea - jednokomórkowe organizmy, które nie mają jądra, wykorzystują jako energię organiczną, amoniak i wodór jako źródła energii. Niektóre archeony emitują metan, który dla naukowców jest jednym z możliwych markerów życia na planetach. Takie mikroorganizmy, metanogeny, istnieją na Ziemi w nieobecności światła słonecznego, w ekstremalnych warunkach, które nie są lepsze niż kosmiczne. Jeśli metanogeny na Ziemi są osadzone w ekosystemie najdziwniejszych stworzeń naszej natury - tubularnych robaków, dlaczego nie współistnieć z obcymi organizmami Enceladusa lub Europy? Na naszej własnej planecie są niesamowite miejsca, w których życie istnieje w temperaturze 500 stopni i pod ciśnieniem 200 atmosfer. Ponadto ekosystemy „czarnych palaczy” istnieją bez światła słonecznego - głównego źródła energii do życia na naszej planecie. Takie warunki są podobne do tych, które mogą istnieć pod lodem księżyców Saturna i Jowisza. Niemniej jednak naukowcy bardzo ostrożnie podchodzą do możliwości istnienia złożonych form życia w tych światach wodnych. Nawet entuzjasta poszukiwań życia pozaziemskiego, Seth Shostak, dyrektor centrum badawczego SETI, mówi, że dla wielokomórkowych form życia energia pod lodami Europy i Enceladusa prawdopodobnie nie wystarczy. Życie mogło się tam rozwijać przez ponad 4 miliardy lat, ale jest mało prawdopodobne, że kiedykolwiek spotkamy tu tuńczyka lub inne stworzenie, którego życie wymaga tyle samo pokarmu, co ryby z planety Ziemia. Ale nawet odkrycie bakterii byłoby przełomem dla ziemskiej nauki. Ale wydaje się, że sama astronomia nie wystarczy, aby odpowiedzieć na pytanie, czy na satelitach planet olbrzymich są bakterie. Jedynym wyjściem jest przelot do Jowisza i Saturna i zrozumienie na miejscu. Wydaje się, że jednoznaczna odpowiedź na pytanie o istnienie życia na innych planetach i satelitach Układu Słonecznego oraz na planetach egzo otrzymamy dopiero w połowie XXI wieku.
Co zatem możemy powiedzieć na pewno dzisiaj? Odkrycie ogromnych ilości wody w Układzie Słonecznym poza Ziemią znacznie zmieniło paradygmat myślenia egzo-biologów. Przed misjami na Jowisza i Saturna naukowcy założyli, że wszystkie satelity będą podobne do Księżyca i Fobosa - skały, pył i sucha pustynia. Płynna woda w objętościach przekraczających ocean Ziemi jest darem dla entuzjastów poszukujących życia pozaziemskiego. Jeśli mamy tak dużo wody po naszej stronie, to nie powinno być mniej w innych systemach gwiezdnych. Dzięki odkryciom dokonanym przez teleskop Hubble'a wiemy, że gwiazda bez planet jest rzadkim zjawiskiem. Prawie każdy ma swój własny system planetarny. Pierwszym elementem we wszechświecie jest wodór, trzecim najczęściej jest tlen. Logiczne jest, że ich związek, woda, powinien być szeroko reprezentowany w każdej galaktyce. W rzeczywistości astronomowie znajdują teraz wodę nie tylko na planetach, ale także w chmurach międzygwiezdnych i dyskach protoplanetarnych. Woda w przestrzeni obfituje. Dlatego, kiedy patrzymy na nocne niebo, można argumentować, że prawie każda gwiazda ma swój własny świat wody.
