5 Minutės
Nauji laboratoriniai duomenys komplikuoja Encelado paiešką
Saturno ledinis mėnulis Enceladas nuo tos akimirkos, kai NASA zondas Cassini atrado aktyvius plūmus mėnulio pietiniame poliuje, yra vienas pagrindinių taikinių ieškant užžemiškos habitabilumo. Šie gėzerius primenantys srautai išmeta į kosmosą vandens garus, ledų grūdus, druskas ir įvairias organines molekules — medžiagas, kurios buvo interpretuojamos kaip potencialūs maistingų medžiagų žymenys požeminiam vandenynui. Nauji eksperimentiniai darbai, pristatyti EPSC–DPS2025 bendrame susitikime Helsinkyje, pateikia svarbų pastabą: dalis plūmuose nustatytų organinių junginių gali susidaryti radiacijos skatinamos chemijos užšalusioje paviršiaus plokštelėje, o ne būti atneštos iš paslėpto vandenyno.
Cassini atradimas ir kodėl organiniai junginiai svarbūs
Encelado plūmai, sklindantys iš "tigrinių juostų". Kreditas: NASA/JPL/Space Science Institute
Cassini pirmą kartą pastebėjo dramatiškus plūmus 2005 metais, kylančius iš linijinių lūžių, pramintų "tigrinėmis juostomis". Pakartotiniai praskridimai leido Cassini tiesiogiai ištirti plūmų sudėtį ir atskleisti druskas, paprastas ir sudėtingesnes organines molekules bei gausų vandens garų kiekį. Vandens turinčioje aplinkoje dauguma šių junginių gali būti prekursoriai prebiotinėms cheminėms grandinėms — procesams, vedantiems link aminorūgščių, peptidų ir kitų gyvybės blokų. Tai pavertė Enceladą viena perspektyviausių vietų Saulės sistemoje, galinčių būti gyvybei palankiomis.
Tačiau interpretuoti plūmų cheminę sudėtį kaip tiesioginį langą į vandenyną reikėtų atsargiai. Molekulės plūmuose gali kilti iš skirtingų rezervuarų: požeminio skysčio, šalto paviršiaus ledo arba cheminių reakcijų, vykstančių pačiuose plūmuose. Atskirti šiuos šaltinius yra būtina vertinant, ar Encelado vandenynas suteikia ilgalaikių energijos šaltinių ir chemijos sąlygų gyvybei palaikyti.
Laboratoriniai modeliavimai atkuria radiacijos sukeltus organikus
Enceladas, įamžintas Cassini zondo. Kreditas: NASA
Dr. Grace Richards iš Istituto Nazionale di Astrofisica e Planetologia Spaziale (INAF) pristatė laboratorinius eksperimentus, kurie rodo, kad radiacija gali sintetinti daugelį organinių junginių, anksčiau priskiriamų vandenynui. Naudodamiesi HUN-REN Institute for Nuclear Research laboratorijomis Vengrijoje, Richards ir kolegos paruošė ledo mišinius, atspindinčius Encelado paviršių ir "tigrinių juostų" šonines sieneles: vandenį, anglies dioksidą, metaną ir amoniaką, atšaldytus iki maždaug -200 laipsnių Celsijaus. Tada tyrėjai bombardavo šiuos ledus jonais — atomais arba molekulėmis, neturinčiomis vieno ar kelių elektronų — imituodami įkrautųjų dalelių radiaciją, esančią Saturno magnetosferoje.
Tokiomis sąlygomis ledo chemija pagamino visą spektrą molekulinių rūšių, tarp jų anglies monoksidą, cianatą ir amonį, taip pat sudėtingesnius prekursorius, galinčius vesti link aminorūgščių. Šie produktai iš dalies sutampa su molekulėmis, pastebėtomis tiek Encelado paviršiuje, tiek plūmų mėginiuose, paimtuose Cassini misijos metu. Eksperimentai pateikia įtikinamą vietinės kilmės kelią prebiotinių molekulių susidarymui, nereikalaujant tiesioginio transporto iš požeminio vandenyno.
"Nors sudėtingų organinių molekulių identifikavimas Encelado aplinkoje tebėra svarbus rodiklis vertinant mėnulio habitalumą," sakė Richards, "rezultatai rodo, kad radiacinė chemija paviršiuje ir plūmuose taip pat gali sukurti šias molekules." Jos pastebėjimai pabrėžia naują interpretacinį iššūkį: plūmuose aptikti organiniai junginiai ne visada reiškia, kad jie kilę iš vandenyno.
Pasekmės astrobiologijai ir misijų planavimui
Radiacinė chemija yra gerai žinomas procesas ant atvirų ledų visame išorinėje Saulės sistemoje: įkrautos dalelės keičia molekulinius ryšius ir gali sujungti paprastas rūšis į sudėtingesnes. Encelade Saturno magnetosfera tiekia pastovų jonų ir elektronų srautą, gebantį skatinti tokias transformacijas žemose temperatūrose. Jei plūmų organikai iš esmės gaminami arba modifikuojami paviršiaus radiacijos, vertinant požeminį vandenyną remiantis vien tik plūmų sudėtimi tampa sudėtinga.
Praktinė išvada — būsimos misijos turi būti suplanuotos taip, kad būtų galima atskirti paviršiuje susidariusius ir vandenyno kilmės organikus. Tai gali apimti derinamas strategijas: aukštos skiriamosios gebos paviršiaus cheminė žemėlapis netoli "tigrinių juostų", plūmų mėginių ėmimas skirtinguose aukščiuose ir trajektorijose, izotopinių santykių matavimai, kurie gali atskirti formavimo kelius, bei kriovulkaninis kontekstas, gautas vaizdo ir šiluminio žemėlapių analize. Siūlomos misijų koncepcijos, aptartos ESA "Voyage 2050" rekomendacijose, įtraukia tikslines Encelado orbitines arba praskridimo misijas, galinčias suteikti daugiapakopes duomenų rinkinių, reikalingų šių neaiškumų išsprendimui.
Ekspertės įžvalga
Dr. Leila Romero, astrobiochemičių (fiktyvus pavyzdys) universiteto tyrimų centro mokslininkė, komentuoja: "Šie eksperimentai primena, kad planetinės aplinkos yra cheminio aktyvumo laukas įvairiais būdais. Radiacijos apdorojimas gali pagaminti netikėtai sudėtingus organinius lediniame paviršiuje, todėl mums reikia matavimų, kurie gali atskleisti, kur molekulė susiformavo — ant paviršiaus, plūme ar vandenyne. Izotopiniai santykiai, cheminis kontekstas ir erdvinis pasiskirstymas bus raktiniai." Romero pabrėžia, kad paviršiaus sintezė nereiškia, jog vandenynas negali būti habitalus; tiesiog tai komplikuoja diagnostinį ryšį tarp aptiktų molekulių ir biologinio potencialo.
Išvada
Laboratoriniai eksperimentai, atkuriantys Encelado ledinį paviršių ir radiacijos aplinką, rodo, kad daug organinių molekulių, stebėtų plūmuose ir paviršiaus mėginiuose, gali susiformuoti in situ per jonų varomą chemiją. Šis atradimas dar nenurodo, kad požeminio vandenyno habitalumas yra neįmanomas, tačiau reikalauja didesnio atsargumo interpretuojant plūmų chemiją kaip įrodymą, jog organikai kilę iš vandenyno ir sudaro prebiotines sąlygas. Organinių kilmės išaiškinimas Encelade reikalauja integruotų požiūrių būsimose misijose: koordinuoto plūmų mėginių ėmimo, paviršiaus žemėlapių, izotopinės analizės ir laboratorinių tyrimų apie žematemperatūrę radiacinę chemiją. Tik turėdami tokį sujungtą įrodymų rinkinį mokslininkai galės užtikrintai įvertinti, ar Encelado paslėptas jūros vandenynas tikrai suteikia sąlygas, reikalingas gyvybei.
Šaltinis: scitechdaily
Komentarai