Je život uvnitř Enceladus? Cassini odhaluje složitou organickou chemii v Saturnově oceánském měsíci

Téměř dvě desetiletí Enceladus, 500 kilometrový Měsíc Saturn, byl nejvyšší cíl v lovu mimozemského života. V roce 2005, krátce po příjezdu na oběžné dráze kolem planety Ringed Planet, nalezla společná mise Cassini NASA – Evropská kosmická agentura (ESA) Cassini klimatizace důkazů že Enceladus skrýval oceán tekuté vody pod svou jasně bílou ledovou kůrou-chocholy mořské vody stříká se z jižního pólu Měsíce. Astrobiologové se stali Stále více nadšené od té doby Enceladus, jak se odhalily další studie zrna ledu v oblacích více molekulárních stavebních bloků života vystřelit ze skrytého oceánu.

Nyní vědci revidují data z Cassini – které ukončil svou misi V roce 2017 – špehoval ještě více tantalizující ingredience v oblacích: apartmá složitých organických molekul, které jsou na Zemi zapojeny do chemie spojené s ještě většími molekulami považovanými za nezbytné pro biologii. Publikováno ve středu v Astronomie přírodyDiscovery posiluje případ následných misí, aby hledal známky života v Saturnově záhadné, oceánském měsíci.

Zjištění ukazují: „V Enceladusově podpovrchovém oceánu je chemická složitost,“ říká Nozair Khawaja, planetární vědec na Berlínské univerzitě v Německu, který vedl Astronomie přírody studie.

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.

„Tyto nové výsledky jsou velmi zajímavé a vyvolávají otázku, co je přesně skutečná povaha a původ organických látek v Enceladusově oceánu,“ říká Kevin Hand, planetární vědec a ředitel Laboratoř Ocean Worlds Lab v laboratoři NASA Jet Propulsion Laboratory, která se do studie nezúčastnila.

Kromě své odlehlosti ze Země si Enceladus udržoval tolik svých tajemství tak dlouho, protože Cassini Orbiter nebyl opravdu navržen pro tak hlubokou kontrolu jediného specifického objektu. „Cílem mise bylo porozumět Saturnovi, jeho prstencům a jeho měsíčním systémům,“ říká Khawaja. Cassini zahájil téměř před 30 lety přepravující nástroje postavené v 80. nebo 90. letech, zpět, když nebyly známy podpovrchové oceánské a jižní polární šňůry Měsíce. Opětovné vznesení této sady vintage pro hloubkovou astrobiologii bylo obtížné-ane nejméně ze všech kvůli tomu, jak tvrdá měla výsledná data pracovat.

„Cassiniho nástroje byly vyrobeny k analýze chemického složení částic prachu a ledu, ale neměly v úmyslu prozkoumat podpovrchový materiál Enceladuse,“ říká Khawaja. Jedním z konkrétních problémů bylo relativně nízké rozlišení dostupné z hmotnostního spektrometru na Cassini zvaném kosmický prachový analyzátor (CDA), který analyzoval chemické složení obláček prachu z ledových zrn, které zasáhly detektory pokaždé, když se kosmická loď vrhla skrz plum. Khawaja vysvětloval, že CASSINI’s Enconeladus Flybys se ukázalo tak silné.

Výsledkem bylo, že bezpočet různých typů částic s podobnými hmotami se v detekcích CDA zapojilo dohromady, takže je pro vědce na Zemi téměř nemožné je rozeznat. Jasně viděli, že obyčejné molekuly vody tvořily velkou většinu shromážděného materiálu – téměř 98 procent, říká Khawaja. Spojením povahy zbývajících 2 procent však vyžadovalo mnoho pečlivě choreografických létajících a vylepšeních k operacím CDA během několika let. Flyby, která nakonec zasáhla býčí oko, byl manévr 9. října 2008, jmenovaný E5. Nebylo to první a nebylo to nejbližší, ale E5 byl zvláštní kvůli jeho vyšší než průměrné rychlosti a náhodně načasované erupci z Enceladus.

Rychlost Cassini během E5 byla téměř 18 kilometrů za sekundu (km/s) – asi o 6 km/s rychlejší než většina ostatních flybů – které se přemístily do masivních zlepšení dat CDA. „Rychlost nárazu byla vyšší a při takových vysokých rychlostech se rozbijí molekuly vody. Přežijí. Ale jiné druhy, jako jsou organické látky, zůstávají,“ vysvětluje Khawaja. E5 měl také štěstí, protože poslal Cassini orat skrz oblak, který byl předem vypuštěn pouhé minuty. Tím se zajistilo, že materiál vyšel čerstvý z podpovrchu Enceladus a kosmický záření nebyl změněn ani degradován. „Zvola stoupala,“ říká Khawaja. Ale roky pečlivé analýzy dat však ještě přicházely.

Někteří ze spoluautorů nové studie zveřejněné papír V roce 2011 analýza výsledků Flyby E5. „Tehdy jsme jasně viděli rysy organických molekul ve hmotnostním spektru produkovaném CDA, ale nedokázali jsme přibít typ těchto organiků. Jen jsme věděli, že tam jsou,“ říká Khawaja. Na základě vyčerpávajících experimentů, které zkoumají, jak rozdíly v rychlostech dopadu na ledové zrna ovlivňují data CDA, si myslí, že on a jeho kolegové si myslí, že nyní vystopovali většinu toho, co je v oblacích, s hlavními důsledky pro možnost hostování měsíce.

„Myslím, že má velký smysl, že by plně porozumělo datům CDA, že by bylo třeba usilovně a trpělivost. Tleskám jim za to, že se v jejich analýzách starali,“ říká Shannon Mackenzie, planetární vědec na Johns Hopkins University, který se do studie nezúčastnil.

Práce týmu odhalila, že oblaky obsahují několik chemických sloučenin, které Cassini dříve detekované v E prstenci E, torus ledu a prachu encoladus dělá, protože na jeho oběžné dráze chrstí materiál kolem Saturn. „V signálu byly složité organické látky, které měly benzenelike strukturu, s mnoha kompartmenty spojenými s postranními řetězci s nějakým připojeným kyslíkem a dusíkem. Byly jako uhlovodíky – hromadné a složité,“ říká Khawaja. Analýza zjistila další materiály, které byly pozorovány také v E-kruhu: aminy, aromatické látky a molekuly nesoucí kyslík. Khawaja tvrdí, že jejich přítomnost v čerstvě vypuštěných oblacích potvrzuje, že všichni vznikli v Encoldusově podpovrchovém oceánu. Nejzajímavější je, že studie také odhalila nové, nikdy předtím neviděné sloučeniny číhající v oblaku, pocházející od někde na Měsíci.

„V těchto čerstvých zrna máme molekuly, jako jsou estery a ethery, které samo o sobě nesly kyslík a měly dvojí vazby,“ říká Khawaja. Dalším novým zjištěním byla přítomnost sloučenin, kde se pravděpodobně kombinovaly kyslík a dusík. „Máme podezření, že se jedná o druh meziproduktů, které vytvářejí další, složité organické látky, možná potenciálně organické látky, které jsou biologicky relevantní,“ dodává. Jistota je nepolapitelná, protože organické látky shromážděné CDA byly rozbity na několik malých fragmentů; Vědci stále přicházejí na to, jak tyto fragmenty zpět dohromady.

„Tato práce ukazuje, že některé fragmenty jsou skutečně odvozeny z poměrně velkých a složitých organických sloučenin,“ říká Hand. „Ale možná tyto sloučeniny pocházely z ještě větších sloučenin. Co přesně bychom zjistili, kdybychom se ponořili do oceánu níže – jsou zde uváděny sloučeniny jen špičkou astrobiologického ledovce?“

Khawaja již má představy o tom, co by následné mise mohly najít hlouběji s lepšími, nejmodernějšími nástroji. Nově odhalený koktejl sloučenin, jak říká, by se mohl vrhnout do „sítě reakcí“ za účelem vytvoření pyrimidinů – třídy molekul nezbytných pro tvorbu DNA. (A tady na Zemi je DNA to, co vede k rybám, lvi, listům a životu, jak to známe.) Tato síť reakcí by také mohla přinést lipidy – molekuly, které se mohou uspořádat do buněčných membrán. Přesto Khawaja poznamenává: „Zatím nemáme ponětí o skutečném biologickém významu.“

Prozatím, pokud neexistuje následná mise na nebo na cestě do Enceladus, tým vyvíjí pokročilý počítačový model celého podpovrchového systému Enceladus v naději, že určí pravděpodobné zdroje a interakce bohatého sortimentu chemických sloučenin Měsíce. V datech Cassini zbývá také nějaký prostor pro objev. „Stále existují určité spektrální typy, které vidím a nerozumím,“ říká Khawaja.

Nakonec většina naděje na definitivní odpovědi na život na Enceladus v nejbližší době leží na misi stále na rýsovací desce v ESA. Taková mise by s největší pravděpodobností zahrnovala orbiter, i když jeden mnohem pokročilejší než Cassini, s možným doplňkem. „V takové misi by se přistál a orbiter by se měli navzájem doplňovat,“ říká Khawaja.

Ale ne všechny jsou stejně vyprodány podle myšlenky Lander. „Výsledky této studie potvrzují koncepty misí, které ani nepotřebují přistát – mohli bychom jen neustále procházet oblaky a sbírat čerstvý materiál,“ říká Hand. „Proč riskovat přistání, když Enceladus rozdává vzorky zdarma?“

Bez ohledu na takové logistické debaty je jasné, že Enceladus zůstává jedním z nejvíce svůdných destinací hledat mimozemský život.

„Voda, energie a správné chemikálie – všechny tři klíčové kameny obyvatelnosti jsou tam,“ říká Khawaja. I když budoucí studie nenajdou život, tvrdí, Důsledky by byly obrovské. „Pokud to je.“ ne I přes tyto tři klíčové kameny by to znamenalo, že život potřebuje něco víc. “