Saturnus måne Enceladus är en toppkandidat i vårt solsystems sökande efter utomjordiskt liv. Det förblir dock ett mysterium om mikrobiellt främmande liv kan bo i Enceladus.
Enceladus visade sig för NASA:s rymdfarkost Voyager 1 som en liten, omärklig "snöboll" på himlen när den observerades första gången 1980. Senare, från 2005 till 2017, flög NASA:s Cassini-sond genom Saturnian-systemet och utförde oöverträffad djupgående forskning om Saturn. invecklade ringar och månar. Upptäckten av Cassini att Enceladus tjocka beläggning av is döljer ett stort, varmt saltvattenhav som avger metan, en gas som vanligtvis kommer från mikrobiellt liv på jorden, förvånade forskarna.
En ny studie av University of Arizona forskare föreslår att mysteriet om huruvida mikrobiellt främmande liv kan befinna sig i Enceladus skulle kunna lösas av en kretsande rymdsond. Forskare beskrev hur ett fiktivt rymduppdrag skulle kunna leverera avgörande lösningar.
En grupp forskare från Universities of Arizona och Paris Université Paris Sciences et Lettres drog förra året slutsatsen att det finns en god chans att Enceladus har liv och att detta liv kan vara orsaken till månens metanutsläpp.
Régis Ferrière, senior författare till den nya artikeln och docent vid UArizonas avdelning för ekologi och evolutionär biologi, sa: "För att veta om så är fallet måste vi gå tillbaka till Enceladus och titta."
Enligt den senaste analysen, även om den totala massan av möjliga levande bakterier i havet av Enceladus skulle vara minimal, skulle ett besök från en kretsande rymdfarkost vara allt som krävs för att avgöra om jordliknande mikrober finns i Enceladus vatten under dess skal.
Ferrière sa, "Det är klart att det inte skulle vara lätt att skicka en robot som kryper genom issprickor och djupdyka ner till havsbotten. Mer realistiska uppdrag har designats med hjälp av uppgraderade instrument för att prova plymer som Cassini gjorde, eller till och med landa på månens yta.”
"Genom att simulera de data som en mer förberedd och avancerad rymdfarkost skulle samla in från bara plymer, har vårt team nu visat att detta tillvägagångssätt skulle vara tillräckligt för att säkert avgöra om det finns liv inom Enceladus hav utan att egentligen behöva undersöka månens djup. Det här är ett spännande perspektiv."
Enceladus, ungefär 800 miljoner miles från jorden, kretsar Saturn var 33:e timme. Månen är det enda föremålet i solsystem som reflekterar ljus som månen gör, även om den inte ens är så bred som delstaten Arizona. Månens yta gör att den sticker ut på himlen som en frusen damm i solljuset. Minst 100 enorma vattenplymer skjuter ut från den frusna ytan på månens sydpol, som liknar lava från en rasande vulkan.
Ett av Saturnus berömda ringar tros vara ett resultat av vattenånga och ispartiklar som spys ut av dessa gejserliknande egenskaper, enligt forskare. Cassini-uppdraget tog ett prov av denna utskjutna kombination, som innehåller gaser och andra granuler djupt inne i Enceladus hav.
Överskottet av metan Cassini som finns i plymerna för tankarna till hydrotermiska ventiler, unika ekosystem som finns i det mörka inre av jordens hav. Här värmer uppvärmd magma under havsbotten havsvattnet i porös berggrund vid gränsen mellan två närliggande tektoniska plattor, vilket skapar "vita rökare", ventiler som sprutar brännande varmt, mineralrikt saltvatten. Eftersom de inte kan komma åt solljus måste organismer överleva med hjälp av energin som finns i de kemiska ämnen som vita rökare släpper ut i miljön.
Ferrière sa, "På vår planet vimlar hydrotermiska ventiler av liv, stort som smått, trots mörkret och det vansinniga trycket. De enklaste levande varelserna är mikrober som kallas metanogener som driver sig själva även i frånvaro av solljus."
”Metanogener omvandlar diväte och koldioxid för att få energi, frigör metan som en biprodukt. Ferrières forskargrupp modellerade sina beräkningar utifrån hypotesen att Enceladus har metanogener som bebor oceaniska hydrotermiska öppningar som liknar de som finns på jorden. På så sätt beräknade forskarna vad den totala massan av metanogener på Enceladus skulle vara, liksom sannolikheten för att deras celler och andra organiska molekyler skulle kunna skjutas ut genom plymerna."
Papers första författare, Antonin Affholder, en postdoktorand forskningsassistent vid UArizona som var på Paris Sciences & Lettres när han gjorde denna forskning, sa: "Vi blev förvånade över att finna att det hypotetiska överflöd av celler bara skulle uppgå till biomassan från en enda val i Enceladus globala hav. Enceladus biosfär kan vara mycket gles. Och ändå indikerar våra modeller att det skulle vara tillräckligt produktivt för att mata plymer med precis tillräckligt med organiska molekyler eller celler för att kunna plockas upp av instrument ombord på en framtida rymdfarkost."
"Vår forskning visar att om en biosfär finns i Enceladus hav, kan tecken på dess existens plockas upp i plymmaterial utan att behöva landa eller borra, men ett sådant uppdrag skulle kräva att en orbiter flyger genom plymen flera gånger för att samla massor av oceaniskt material."
"Möjligheten att faktiska celler kan hittas kan vara liten eftersom de skulle behöva överleva avgasningsprocessen som bär dem genom plymer från djuphavet till rymdens vakuum - en ganska resa för en liten cell."
Istället föreslår författarna att upptäckta organiska molekyler, såsom särskilda aminosyror, skulle fungera som indirekta bevis för eller emot en miljö som är full av liv.
"Med tanke på att enligt beräkningarna skulle allt liv som finns på Enceladus vara extremt sparsamt, det finns fortfarande en god chans att vi aldrig kommer att hitta tillräckligt med organiska molekyler i plymerna för att dra slutsatsen att det finns där otvetydigt." sa Ferrière. "Så i stället för att fokusera på frågan om hur mycket som räcker för att bevisa att liv finns där, frågade vi, 'Vilken är den maximala mängden organiskt material som kan finnas i frånvaro av liv?'"
Författarna sade, "Om alla mätningar skulle komma tillbaka över en viss tröskel, kan det signalera att livet är en allvarlig möjlighet."
"De definitiva bevisen på levande celler som fångats i en främmande värld kan förbli svårfångade i generationer. Tills dess är det faktum att vi inte kan utesluta livets existens på Enceladus förmodligen det bästa vi kan göra.”
Tidskriftsreferens:
- Antonin Affholder et al. Förmodad metanogen biosfär i Enceladus djupa hav: biomassa, produktivitet och konsekvenser för detektion. The Planetary Science Journal. DOI 10.3847/PSJ/aca275
