در نگاه اول، سیاره کوتوله سرس به سختی میتواند الهامبخش رویاهای حیات بیگانه باشد. این سیاره که در کمربند سیارکی بین مریخ و مشتری در گردش است، دنیایی سرد و خاکستری، آسیبدیده و ترکخورده است. دمای سطح آن بین منفی ۹۳ درجه سانتیگراد تا منفی ۳۳ درجه سانتیگراد متغیر است. هیچ جوی وجود ندارد و لکههای سفید درخشان آن نشانههایی از حیات نیستند – بلکه نمکی هستند که احتمالاً از آب نمکهای باستانی که زمانی به سطح نفوذ کردهاند، به جا ماندهاند.
اما در یک مطالعه جدید که در ۲۰ آگوست منتشر شد، محققان دیدگاهی کاملاً متفاوت از گذشته باستانی سرس ارائه میدهند. آنها استدلال میکنند که در زیر پوسته یخی، ممکن است زمانی اقیانوسی وجود داشته باشد که از درون توسط ضربان مداوم یک قلب رادیواکتیو گرم میشد. این هسته میتوانسته برای صدها میلیون سال قادر به تولید انرژی شیمیایی باشد. شاید برای حفظ حیات کافی باشد.
قلب گرم یک دنیای سرد
این ایده که سرس زمانی اقیانوسی زیرسطحی داشته، چیز جدیدی نیست. ماموریت داون ناسا که از سال ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۸ به دور این سیاره کوتوله میچرخید، شواهدی از یک مخزن آب شور باستانی که زیر پوستهای از یخ پنهان شده بود، آشکار کرد. همچنین مولکولهای آلی مبتنی بر کربن – یکی از مواد کلیدی برای حیات – و رسوبات نمکی درخشان پراکنده در سطح را پیدا کرد که نشان میدهد زمانی مایع به سمت بالا نفوذ کرده است.
آنچه تحقیقات جدید اضافه میکند، قطعه آخر پازل سکونتپذیری است: یک منبع انرژی داخلی بادوام.
سم کورویل، دانشمند سیارهای در دانشگاه ایالتی آریزونا و نویسنده اصلی این مطالعه جدید، گفت: “در زمین، وقتی آب گرم از اعماق زمین با اقیانوس مخلوط میشود، نتیجه اغلب یک بوفه برای میکروبها است – ضیافتی از انرژی شیمیایی. بنابراین اگر بتوانیم تعیین کنیم که آیا اقیانوس سرس در گذشته جریانی از سیال گرمابی داشته است یا خیر، میتواند پیامدهای بزرگی داشته باشد.”
برای بررسی این موضوع، کورویل و همکارانش مدلی ساختند که تکامل داخلی سرس را در طول میلیاردها سال شبیهسازی میکند. هدف آنها این بود که مشخص کنند آیا هسته سنگی آن تا به حال به اندازه کافی داغ شده است که واکنشهای دگرگونی – واکنشهایی که گازهایی مانند هیدروژن و دی اکسید کربن را به آب اطراف آزاد میکنند – را آغاز کند. این مولکولها میتوانند واکنشهای اکسایش-کاهش را هدایت کنند و انرژی شیمیایی را برای میکروبهای فرضی فراهم کنند.
پاسخ مثبت بود. مدل آنها نشان داد که بین حدود ۵۰۰ میلیون تا ۲ میلیارد سال پس از تشکیل سرس (تقریباً ۴ میلیارد سال پیش)، هسته آن احتمالاً به ۸۰۰ کلوین (حدود ۵۲۷ درجه سانتیگراد) رسیده است. این دما به اندازه کافی داغ بوده است که مواد معدنی موجود در هسته آن را بپزد، ترکیبات فرار را به اقیانوس زیرسطحی آزاد کند و شیبهای اکسایش-کاهش را ایجاد کند.
یک ضیافت زیرزمینی، سپس یک انجماد
انرژی شیمیایی از این نوع چیزی است که حیات را در اطراف دریچههای هیدروترمال روی زمین حفظ میکند. در این محیطهای عمیق دریا، میکروبها از انرژی تولید شده توسط تعامل بین مایعات داغ و غنی از مواد معدنی و آب سرد اقیانوس تغذیه میکنند. در سرس، شرایط مشابهی میتوانست در گذشته وجود داشته باشد.
مایعاتی که از اعماق زمین میجوشیدند، هیدروژن و دیاکسید کربن را حمل میکردند – مواد ایدهآل برای متانزایی، فرآیندی که برخی میکروبها برای تبدیل این مولکولها به متان و انرژی از آن استفاده میکنند. در واقع، تیم کورویل محاسبه کرد که یک کیلوگرم مایع منافذ عمیق میتوانسته تا ۳ تریلیون سلول میکروبی را در خود جای دهد.
نویسندگان در این مقاله مینویسند: “مایعات منافذ عمیق سرس در مقایسه با اقیانوس، غلظت بالاتری از H₂ و CO₂ خواهند داشت. بنابراین، قابل سکونتترین دوره سرس در طول دگرگونی، بین ۰.۵ تا ۲ گیگا سال پس از تشکیل، بوده است.” (گیا سال = گیگا سال، یک میلیارد سال)
اما این پنجره اکنون بسته شده است. ایزوتوپهای رادیواکتیوی که زمانی این گرمایش داخلی را تأمین میکردند – مانند آلومینیوم-۲۶ و پتاسیم-۴۰ – مدتهاست که از بین رفتهاند. اقیانوس زیرسطحی، که زمانی به طور بالقوه سرشار از انرژی بود، به یک توده سرد و شور تبدیل شده است. دما به زیر حد مجاز برای حیات زمینی شناخته شده کاهش یافته است.
همانطور که نویسندگان بیان میکنند: “اقیانوس سرس احتمالاً به یک آب نمک سرد و غلیظ با منابع انرژی کمتر تبدیل شده است، که احتمال سکونت در آن را در حال حاضر کمتر میکند.”
نه فقط سرس
پیامدهای این مطالعه فراتر از یک سیاره کوتوله است. سرس حدود ۹۴۰ کیلومتر عرض دارد – کوچک از نظر استانداردهای سیارهای، اما برای بسیاری از اجرام یخی در منظومه شمسی ما معمول است. بسیاری از این اجرام، مانند قمرهای اورانوس و برخی از قمرهای کوچکتر زحل، اندازه و ترکیب مشابهی دارند.
جو اورورک، نویسنده همکار و دانشمند سیارهای در دانشگاه ایالتی آریزونا، در مصاحبهای گفت: “اگر سرس در گذشته قابل سکونت بوده است، احتمالاً دهها سیارک و قمر وجود دارد که آنها نیز در گذشته قابل سکونت بودهاند.”
این امر جستجوی سکونتپذیری گذشته را فراتر از نامهای بزرگی مانند اروپا یا انسلادوس گسترش میدهد. این قمرها هنوز هم گرمایش جزر و مدی دارند که توسط کشش گرانشی میزبانهای سیارهای عظیم آنها ایجاد میشود. اما سرس، که تنها در کمربند سیارکی است، صرفاً به گرمای درون خود متکی بود.
چه چیزی میتواند در آینده اتفاق بیفتد؟
سرس اکنون کاملاً ساکت است. هیچ نشانهای از فعالیت هیدروترمال امروزی نشان نمیدهد و اقیانوس باستانی آن عمدتاً یخ زده است. اما کار دانشمندان هنوز تمام نشده است.
تیم پشت این مطالعه جدید میگوید اگر بخواهیم تأیید کنیم که آیا سرس زمانی قابل سکونت بوده است یا خیر، باید به عقب برگردیم. یک مأموریت بازگشت نمونه برای جمعآوری نمکهای سطحی میتواند اثر انگشت ایزوتوپی به جا مانده از مایعات داخلی عمیق را آشکار کند. این میتواند تأیید کند که آیا گازهای غنی از انرژی پیشبینی شده در مدلها واقعاً به سطح رسیدهاند یا خیر.
بررسی دههای آکادمیهای ملی در سال ۲۰۲۲ حتی چنین مأموریتی را تحت عنوان «سرچشمهها، جهانها و حیات» توصیه کرد. در حال حاضر، دانشمندان سرس را جهانی بیحاصل میدانند که زمانی گذشتهای گرمتر و فعالتر داشته است. فضای داخلی آن ممکن است به اندازه کافی گرم مانده باشد تا از یک اقیانوس عمیق و تاریک پشتیبانی کند – اقیانوسی که مواد اولیه مورد نیاز برای حیات را داشته است. هیچ مدرکی وجود ندارد که نشان دهد حیات در آنجا شکل گرفته است، اما شرایط ممکن است حداقل برای مدتی به آن اجازه داده باشد.