برای کشف حیات در انسلادوس قمر یخی زحل چه چیزی لازم است؟

قمر زحل انسلادوس یکی از نامزدهای برتر در جستجوی منظومه شمسی ما برای حیات فرازمینی است. با این حال، این یک راز باقی مانده است که آیا حیات بیگانه میکروبی ممکن است در انسلادوس ساکن شود یا خیر.

انسلادوس برای اولین بار در سال 1 به فضاپیمای وویجر 1980 ناسا به عنوان یک "گلوله برفی" کوچک و غیرقابل توجه در آسمان ظاهر شد. بعداً، از سال 2005 تا 2017، کاوشگر کاسینی ناسا در منظومه زحل پرواز کرد و تحقیقات بی‌سابقه‌ای در ژرفای زحل انجام داد. حلقه ها و ماه های پیچیده کشف کاسینی مبنی بر اینکه پوشش ضخیم یخ انسلادوس اقیانوس بزرگ و گرم آب شوری را که متان منتشر می کند، گازی که عموماً از حیات میکروبی روی زمین می آید، پنهان کرده است، دانشمندان را شگفت زده کرد.

یک مطالعه جدید توسط دانشگاه آریزونا محققان پیشنهاد می‌کنند که معمای موجودیت موجودات بیگانه میکروبی در انسلادوس می‌تواند توسط یک کاوشگر فضایی در حال چرخش حل شود. محققان بیان کردند که چگونه یک ماموریت فضایی ساختگی می تواند راه حل های قطعی ارائه دهد.

گروهی از محققان از دانشگاه‌های آریزونا و دانشگاه پاریس علوم و ادبیات پاریس در سال گذشته به این نتیجه رسیدند که شانس خوبی وجود دارد که انسلادوس زندگی دارد و این زندگی ممکن است علت آن باشد انتشار متان ماه.

رژیس فریر، نویسنده ارشد مقاله جدید و دانشیار دپارتمان بوم شناسی و زیست شناسی تکاملی UArizona، گفت: "برای اینکه بدانیم آیا چنین است، باید به انسلادوس برگردیم و نگاه کنیم."

بر اساس آخرین تحلیل‌ها، حتی اگر جرم کلی باکتری‌های زنده احتمالی در اقیانوس انسلادوس حداقل باشد، بازدید از یک فضاپیمای در حال چرخش تنها چیزی است که برای تعیین دقیق وجود میکروب‌های زمینی در آب انسلادوس لازم است. زیر پوسته اش

فریر گفت، واضح است که فرستادن رباتی که از شکاف های یخی می خزد و به عمق دریا می رود کار آسانی نخواهد بود. مأموریت‌های واقعی‌تر با استفاده از ابزارهای ارتقا یافته برای نمونه‌برداری از ستون‌ها مانند کاسینی یا حتی فرود بر سطح ماه طراحی شده‌اند.

تیم ما با شبیه‌سازی داده‌هایی که فضاپیمای آماده‌تر و پیشرفته‌تر در مدار فقط از ستون‌ها جمع‌آوری می‌کند، نشان داده است که این رویکرد برای تعیین مطمئن بودن یا نبودن حیات کافی است. اقیانوس انسلادوس بدون نیاز به کاوش در اعماق ماه. این یک چشم انداز هیجان انگیز است.»

انسلادوس، تقریباً 800 میلیون مایل از زمین، در مدار می چرخد زحل هر 33 ساعت ماه تنها شیء موجود در جهان است منظومه شمسی که نور را مانند ماه منعکس می کند، حتی اگر به وسعت ایالت آریزونا هم نباشد. سطح ماه آن را در آسمان مانند برکه ای یخ زده در زیر نور خورشید متمایز می کند. حداقل 100 توده آب عظیم از سطح یخ زده قطب جنوبی ماه بیرون می زند که شبیه گدازه های یک آتشفشان خروشان است.

یکی از حلقه های معروف زحل به گفته دانشمندان، تصور می شود که نتیجه بخار آب و ذرات یخ است که توسط این ویژگی های آبفشان مانند به بیرون پرتاب می شود. ماموریت کاسینی نمونه ای از این ترکیب پرتاب شده را که حاوی گازها و سایر گرانول ها در اعماق اقیانوس انسلادوس است، گرفت.

متان اضافی کاسینی که در توده‌ها یافت می‌شود، دریچه‌های گرمابی، اکوسیستم‌های منحصربه‌فردی را که در فضای داخلی تاریک اقیانوس‌های زمین یافت می‌شوند، به ذهن می‌آورد. در اینجا، ماگمای گرم شده در زیر بستر دریا، آب اقیانوس را در بستر متخلخل در مرزهای دو صفحه تکتونیکی مجاور گرم می‌کند و «دودهای سفید» را ایجاد می‌کند، دریچه‌هایی که آب شور گرم و غنی از مواد معدنی را بیرون می‌زند. از آنجایی که موجودات زنده نمی توانند به نور خورشید دسترسی پیدا کنند، باید با استفاده از انرژی موجود در مواد شیمیایی که سیگاری های سفیدپوست در محیط آزاد می کنند، زنده بمانند.

فریر گفت، «در سیاره ما، دریچه های گرمابی با وجود تاریکی و فشار دیوانه کننده، مملو از حیات، بزرگ و کوچک است. ساده ترین موجودات زنده میکروب هایی به نام متانوژن هستند که حتی در غیاب نور خورشید به خود نیرو می دهند.

متانوژن ها دی هیدروژن را تبدیل می کنند و دی اکسید کربن برای به دست آوردن انرژی، متان را به عنوان یک محصول جانبی آزاد می کند. گروه تحقیقاتی Ferrière محاسبات خود را بر اساس این فرضیه مدلسازی کردند که انسلادوس متانوژن هایی دارد که در دریچه های هیدروترمال اقیانوسی شبیه منافذ موجود در زمین هستند. به این ترتیب، محققان جرم کل متانوژن‌های موجود در انسلادوس و همچنین احتمال خروج سلول‌ها و سایر مولکول‌های آلی از طریق ستون‌ها را محاسبه کردند.

اولین نویسنده مقاله، آنتونین افهولدر، یکی از همکاران پژوهشی فوق دکتری در UArizona که هنگام انجام این تحقیق در Paris Sciences & Lettres حضور داشت، گفت: ما شگفت زده شدیم وقتی متوجه شدیم که فراوانی فرضی سلول ها تنها به اندازه زیست توده یک نهنگ در اقیانوس جهانی انسلادوس است. زیست کره انسلادوس ممکن است بسیار پراکنده باشد. و با این حال، مدل‌های ما نشان می‌دهند که تغذیه ستون‌ها با مولکول‌ها یا سلول‌های آلی به اندازه‌ای است که می‌توان آن‌ها را توسط ابزارهای موجود در فضاپیمای آینده برد.»

تحقیقات ما نشان می‌دهد که اگر زیست‌کره‌ای در اقیانوس انسلادوس وجود داشته باشد، می‌توان نشانه‌هایی از وجود آن را در مواد ستونی بدون نیاز به فرود یا حفاری برداشت، اما چنین مأموریتی مستلزم آن است که یک مدارگرد چندین بار از میان ستون پرواز کند. مقدار زیادی از مواد اقیانوسی را جمع آوری کنید.

«احتمال یافتن سلول‌های واقعی ممکن است اندک باشد، زیرا آنها باید از فرآیند خروج گاز که آنها را از میان ستون‌ها از اعماق اقیانوس به خلاء فضا می‌برد زنده بمانند - سفری کاملاً برای یک سلول کوچک.»

در عوض، نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که مولکول‌های آلی شناسایی‌شده، مانند اسیدهای آمینه خاص، به عنوان شواهد غیرمستقیم برای یا علیه محیطی مملو از حیات عمل می‌کنند.  

با توجه به این که طبق محاسبات، هر گونه حیات موجود در انسلادوس بسیار کم خواهد بود، هنوز هم این احتمال وجود دارد که ما هرگز مولکول های آلی کافی را در توده ها پیدا نکنیم تا نتیجه گیری کنیم که به طور واضح در آنجا وجود دارد. فریر گفت. بنابراین، به جای تمرکز بر این سوال که چقدر برای اثبات وجود حیات کافی است، پرسیدیم، حداکثر مقدار مواد آلی که می تواند در غیاب حیات وجود داشته باشد چقدر است؟

نویسندگان گفت:, "اگر قرار باشد همه اندازه‌گیری‌ها به بالای یک آستانه خاص برگردند، می‌تواند نشان دهد که زندگی یک احتمال جدی است."

شواهد قطعی سلول‌های زنده گیر افتاده در دنیای بیگانه ممکن است برای نسل‌ها مبهم باقی بماند. تا آن زمان، این واقعیت که نمی‌توانیم وجود حیات در انسلادوس را رد کنیم، احتمالاً بهترین کاری است که می‌توانیم انجام دهیم.»

مرجع مجله:

1. آنتونین افهولدر و همکاران بیوسفر متانوژنی فرضی در اعماق اقیانوس انسلادوس: زیست توده، بهره‌وری و پیامدهایی برای تشخیص. مجله علوم سیاره ای. DOI 10.3847/PSJ/aca275