De ondergrondse oceaan van Saturnusmaan Enceladus kan rijk zijn aan fosfor – een element waarvan wordt aangenomen dat het een essentieel ingrediënt voor leven is. Dat is de conclusie van een internationaal team van wetenschappers die een combinatie van simulatietechnieken hebben gebruikt om aan te tonen dat stabiele fosforverbindingen waarschijnlijk vrijkomen uit de zeebodem van de maan. De voorspellingen kunnen toekomstige missies naar de ijzige manen van Saturnus helpen om eventuele tekenen van leven beter te lokaliseren.
De zoektocht naar buitenaards leven in het zonnestelsel wordt vaak geleid door de aanwezigheid van vloeibaar water. Buiten de aarde is het bekend dat er oceanen bestaan onder de ijzige oppervlakken van verschillende manen van Jupiter en Saturnus – die allemaal worden opgewarmd door de getijdenkrachten die door deze gigantische planeten worden uitgeoefend. Eén kanshebber voor leven is de zesde grootste maan van Saturnus, Enceladus.
Hoewel klein (diameter 500 km), staat deze maan bekend om de waterrijke pluimen die door scheuren in de ijskorst naar buiten komen. De pluimen zijn ontdekt door NASA Cassini ruimtevaartuig. Tijdens verschillende vluchtvluchten tussen 2005 en 2015 vloog Cassini dwars door deze pluimen en ving een glimp op van de chemische verbindingen die zich diep in de oceaan van Enceladus bevinden.
Essentiële chemicaliën
Het water dat Cassini onderzocht bevatte verschillende chemicaliën die astrobiologen als essentiële bouwstenen van het leven beschouwen: waaronder koolstof, ammoniak en waterstofsulfide. Eén element dat echter aan detectie ontsnapte, was fosfor – een belangrijk ingrediënt van structuren zoals DNA, celmembranen, botten en tanden. Hoewel een gebrek aan fosfor de bewoonbaarheid van Enceladus in twijfel zou trekken, waren de korte observaties van Cassini verre van uitputtend.
Cassini’s grote finale
In dit laatste onderzoek heeft een team onder leiding van Jihua Hao aan de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China en Christoffel Glijn bij het Southwest Research Institute in de VS gebruikte geochemische modelleringstechnieken om een schatting te krijgen van de fosforrijkdom van de maan. Ten eerste gebruikten ze thermodynamische modellen om de stabiliteit van verschillende vormen van opgeloste fosfor te evalueren – variërende factoren, waaronder de temperatuur en pH van de oceaan.
Voortbouwend op deze inzichten gebruikten ze vervolgens kinetische modellen om de oplossing van stabiele fosfaatmineralen door de oceaan van Enceladus te onderzoeken. Op korte geologische tijdschalen lieten deze simulaties zien dat fosfor snel vrij kon komen door de verwering van de rotsachtige zeebodem van de maan. Dit zal op zijn beurt naar verwachting leiden tot fosforconcentraties die dicht bij de niveaus in het zeewater op aarde liggen, of zelfs hoger kunnen zijn.
Zo’n grote overvloed zou betekenen dat het leven in de vloeibare oceaan van Enceladus niet wordt beperkt door een gebrek aan fosfor – wat de mogelijkheid verder versterkt dat er leven is ontstaan onder het ijskoude oppervlak van de kleine maan. Deze voorspellingen zullen moeten worden bevestigd door toekomstige missies naar Saturnus, maar als we sondes naar Enceladus sturen, zullen de resultaten van het team waardevolle richtlijnen bieden voor deze missies – waardoor astronomen de dramatische pluimen van de maan in ongekend detail kunnen onderzoeken.
Het onderzoek is beschreven in Proceedings van de National Academy of Sciences.
