Det underjordiska havet av Saturnus måne Enceladus kan vara rikligt med fosfor – ett grundämne som tros vara en viktig ingrediens för liv. Det är slutsatsen av ett internationellt team av forskare som använde en kombination av simuleringstekniker för att visa att stabila fosforföreningar sannolikt frigörs från månens havsbotten. Förutsägelserna kan hjälpa framtida uppdrag till Saturnus isiga månar att bättre lokalisera livets signaturer.
Sökandet efter utomjordiskt liv i solsystemet styrs ofta av närvaron av flytande vatten. Bortom jorden är oceaner kända för att existera under de isiga ytorna på flera månar av Jupiter och Saturnus – som alla värms upp av tidvattenkrafterna från dessa jätteplaneter. En utmanare för livet är Saturnus sjätte största måne, Enceladus.
Även om den är liten (500 km i diameter), är denna måne känd för de vattenrika plymer som bryter ut genom sprickor i dess isiga skorpa. Plymerna upptäcktes av NASA Cassini rymdskepp. Under flera förbiflygningar mellan 2005 och 2015 flög Cassini rakt igenom dessa plymer och fick en glimt av de kemiska föreningar som finns djupt inne i Enceladus hav.
Essentiella kemikalier
Vattnet som Cassini undersökte innehöll flera kemikalier som astrobiologer anser vara livsviktiga byggstenar: inklusive kol, ammoniak och vätesulfid. Men ett element som undgick upptäckt var fosfor – som är en nyckelingrediens i strukturer inklusive DNA, cellmembran, ben och tänder. Medan brist på fosfor skulle tvivelja Enceladus beboelighet, var Cassinis korta observationer långt ifrån uttömmande.
Cassinis stora final
I denna senaste studie, ett team ledd av Jihua Hao vid University of Science and Technology i Kina och Christopher Glein vid Southwest Research Institute i USA använde geokemiska modelleringstekniker för att få en uppskattning av månens fosformängd. För det första använde de termodynamisk modellering för att utvärdera stabiliteten hos olika former av löst fosfor – varierande faktorer inklusive temperaturen och pH i havet.
Byggande på dessa insikter använde de sedan kinetisk modellering för att undersöka upplösningen av stabila fosfatmineraler genom Enceladus hav. Över korta geologiska tidsskalor visade dessa simuleringar att fosfor snabbt kunde frigöras genom vittringen av månens steniga havsbotten. Detta förväntas i sin tur producera fosforkoncentrationer nära, eller möjligen till och med överstiga, nivåerna som finns i havsvatten på jorden.
Ett så stort överflöd skulle innebära att livet i Enceladus flytande hav inte skulle begränsas av en brist på fosfor – vilket ytterligare stärker möjligheten att liv kan ha dykt upp under den lilla månens isiga yta. Dessa förutsägelser måste bekräftas av framtida uppdrag till Saturnus, men om vi skickar sonder till Enceladus kommer teamets resultat att ge värdefull vägledning för dessa uppdrag – vilket hjälper astronomer att undersöka månens dramatiska plymer i oöverträffad detalj.
Forskningen beskrivs i Proceedings of the National Academy of Sciences.
