Indeholder underjordiske hav Saturns måne Enceladus nogen form for liv? Nybundne komplekse organiske molekyler i dens vanddampsløg antyder, at vi måske ikke er alene i solsystemet.
Vanddampen tømme Saturns måne Enceladus. Billede via NASA / JPL / Space Science Institute.
Saturns måne Enceladus er måske lille, men den har potentialet til at hjælpe med at besvare et af de største spørgsmål nogensinde - er vi alene? NASAs Cassini-mission studerede denne gådefulde verden på tæt hold og fandt, at den er utroligt aktiv, i det mindste geologisk, med enorme vanddamp, der sprænger ud af enorme revner i overfladen, fra et salt underjordisk verdenshav under den ydre isskorpe. Cassini fløj faktisk gennem disse blommer og prøvetagede dem til analyse. Vi vidste allerede, at det fandt vanddamp, ispartikler, salte, brint og enkle organiske forbindelser. Nu er en ny analyse fra Southwest Research Institute (SwRI) offentliggjort den 27. juni 2018 i det peer-reviewede tidsskrift Natur - viser, at hulene også indeholder meget mere komplekse organiske stoffer. Dette betyder ikke bevis for selve livet - endnu - men det viser mere tydeligt, at Enceladus 'hav opfylder alle krav til, at livet skal eksistere.
Forskningsteamet blev ledet af Frank Postberg og Nozair Khawaja fra University of Heidelberg, Tyskland. Som bemærket af Postberg:
Det er den første nogensinde påvisning af komplekse organiske stoffer, der kommer fra en udenjordisk vandverden.
Diagram over organiske rige bobler, der stiger op til overfladen fra dybere i havet. Billede via ESA / F. Postberg et al (2018).
De organiske er ganske store og komplekse, som Khawaja tilføjede:
Vi fandt store molekylære fragmenter, der viser strukturer, der er typiske for meget komplekse organiske molekyler. Disse enorme molekyler indeholder et komplekst netværk, der ofte er bygget af hundreder af atomer kulstof, brint, ilt og sandsynligvis nitrogen, der danner ringformede og kædelignende understrukturer.
Forskere ved SwRI analyserede massespektrometri-dataene fra Cassini. Som forklaret af Dr. Christopher Glein, en rumforsker, der har specialiseret sig i udenjordisk kemisk oceanografi (og medforfatter til det nye papir):
Vi bliver endnu en gang sprængt af Enceladus. Tidligere har vi kun identificeret de enkleste organiske molekyler, der indeholdt et par kulstofatomer, men selv det var meget spændende. Nu har vi fundet organiske molekyler med masser over 200 atommasseenheder. Det er over ti gange tungere end metan. Med komplekse organiske molekyler, der stammer fra dens flydende vandhav, er denne måne det eneste legeme udover Jorden, der vides at samtidigt opfylde alle de grundlæggende krav til livet, som vi kender det.
Dette betyder ikke, at der er blevet opdaget liv på Enceladus. Men det betyder, at betingelserne for liv kan eksistere der, i månens undergrund.
Diagram over et indre tværsnit af Enceladus-skorpen, der viser hydrotermiske ventilationsåbninger på havbunden og huler af vanddamp, der bryder ud gennem revner på overfladen. Billede via NASA-GSFC / SVS / NASA / JPL-Caltech / Southwest Research Institute.
De tunge organiske fragmenter, der blev opdaget, menes at være rester af endnu større af måske tusinder af atommasseenheder. De største blev brudt op i mindre fragmenter, da de kolliderede med Cassinis støvanalyserende instrument i hastigheder på ca. 18.640 miles i timen (30.000 kilometer i timen). Sådanne store organiske molekyler kan kun dannes ved komplekse kemiske processer, herunder liv eller hydrotermisk aktivitet.
Opdagelsen af sådanne komplekse organiske stoffer er spændende, især når de findes fra et varmt vandhav. Organikere som dette kan dannes abiotisk, uden liv eller kan være relikvier fra organismer selv. I tilfælde af Enceladus ved vi ikke, hvad det er endnu, eller begge dele, men det er fristende. Der er også bevis fra Cassini for aktive varme geotermiske åbninger på havbunden, ligesom dem på Jorden. Her vrimler sådanne åbninger med en række små organismer. Kunne det samme være tilfældet for Enceladus? Cassini-missionen i sig selv kan være forbi nu, men videnskaben fortsætter, som bemærket af Glein:
Selv efter dens afslutning fortsætter Cassini-rumfartøjet med at undervise os om Enceladus 'potentiale til at fremme astrobiologifeltet i en oceanverden. Denne artikel demonstrerer værdien af teamarbejde inden for planetarisk videnskab. INMS- og CDA-teamene samarbejdede for at nå en dybere forståelse af den organiske kemi i Enceladus 'undergrund, end det kun ville være muligt med et datasæt.
Det molekylære brint, der tidligere er detekteret i dragerne, er en anden vigtig ledetråd, da det menes at dannes ved geokemiske interaktioner mellem vand og klipper i hydrotermiske miljøer. Ifølge SwRIs Dr. Hunter Waite, INMS-hovedundersøger og en medforfatter af det nye papir:
Brint giver en kilde til kemisk energi, der understøtter mikrober, der lever i jordens oceaner nær hydrotermiske åbninger. Når du har identificeret en potentiel fødekilde til mikrober, er det næste spørgsmål "hvad er arten af de komplekse organiske stoffer i havet?" Dette papir repræsenterer det første skridt i denne forståelse - kompleksitet i den organiske kemi over vores forventninger!
En global opfattelse af Enceladus. Billede via NASA / JPL / Space Science Institute.
Resultaterne antyder også en tynd, organisk "film" på toppen af havet. Gasbobler, der stiger opad gennem titusenvis af havvand, kunne bringe organisk materiale op, hvor de danner en tynd film, der flyder på havoverfladen lige under den ydre iskal. Fra abstrakt:
Her rapporterer vi observationer af udsendte iskerner indeholdende koncentreret og komplekst makromolekylært organisk materiale med molekylmasser over 200 atommasseenheder. Dataene begrænser den makromolekylære struktur af organiske stoffer, der påvises i iskornene, og antyder tilstedeværelsen af en tynd organisk rig film oven på det oceaniske vandbord, hvor organiske kernekerner, der genereres ved sprængning af bobler, muliggør sondering af Enceladus 'organiske opgørelse i forbedrede koncentrationer.
Ikke kun er disse fund spændende i sig selv, men de har også konsekvenser for den fremtidige udforskning af Enceladus, og konceptet med tilbagesendelsesmission findes nu på tegnebordene. Som bemærket af Glein:
Avisens fund har også stor betydning for den næste generation af efterforskning. Et fremtidig rumfartøj kunne flyve gennem Enceladus huler og analysere de komplekse organiske molekyler ved hjælp af et massespektrometer med høj opløsning for at hjælpe os med at bestemme, hvordan de blev lavet. Vi skal være forsigtige, men det er spændende at overveje, at dette fund viser, at den biologiske syntese af organiske molekyler på Enceladus er mulig.
Diagram, der viser det indre af Enceladus. Vand fra havet nedenfor sammen med organiske stoffer går over til overfladen gennem revner i den ydre isskal. Billede via NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute / LPG-CNRS / Nantes-Angers / ESA.
Nederste linje: Takket være Cassini er Enceladus længe blevet betragtet som et af de bedste steder i solsystemet til at se efter bevis for fremmed liv. Svømmer der noget i det varme, men mørke hav? Måske, og denne nye opdagelse af komplekse organiske stoffer styrker muligheden. Selvom kun noget som bakterier, ville det at finde liv i Enceladus 'ocean være en af de mest spændende opdagelser i historien.
Kilde: Macromolecular organiske forbindelser fra dybden af Enceladus
Via SwRI og ESA