Co znaleziono na Enceladusie?
Maleńki księżyc Saturna ma duże znaczenie w poszukiwaniu życia na innych światach. Z najnowszych badań prowadzonych na danych pochodzących z zakończonej kilka lat temu misji Cassini wynika, że na Enceladusie znajduje się kluczowy składnik życia.
Na księżycu Saturna, Enceladusie znajduje się globalny ocean pokryty lodem. Sonda Cassini zbadała jego skład poprzez analizę materiału wyrzucanego w przestrzeń kosmiczną przez pióropusz kriowulkaniczny. Analiza bogatych w sole ziaren lodu umożliwiła określenie głównych substancji rozpuszczonych w wodzie oceanicznej (Na+, K+, Cl–, HCO3–, CO32–) oraz jej zasadowe pH. Fosfor, najmniej obfity z pierwiastków niezbędnych do życia, nie został dokąd wykryty w żadnym oceanie poza Ziemią. Początkowo badania modelowania geochemicznego sugerowały, że fosforany mogą rzadko występować w oceanie Enceladusa i innych lodowych światach oceanicznych, jednak nowe modelowanie rozpuszczalności minerałów w oceanie Enceladusa wykazywało, że fosforany mogą pojawiać się stosunkowo obficie.
Międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem Franka Postberga z Freie Universität w Berlinie opublikował 14 czerwca 2023 roku artykuł w „Nature”, w którym opisuje, iż na podstawie widma masowego ziaren lodu dokonali detekcji fosforanów sodu. Ich wyniki sugerują, że fosfor jest łatwo dostępny w oceanie Enceladusa w postaci ortofosforanów, przy stężeniach fosforu co najmniej stukrotnie wyższych w wodach oceanicznych tworzących pióropusze księżyca niż w oceanach Ziemi. Co więcej, eksperymenty geochemiczne i modelowanie pokazują, że tak wysoką obfitość fosforanów można osiągnąć na Enceladusie i prawdopodobnie na innych lodowych światach oceanicznych poza pierwotną linią śniegu CO2, na zimnym dnie morskim lub w środowiskach hydrotermalnych o umiarkowanych temperaturach. W obu przypadkach głównym czynnikiem jest prawdopodobnie wyższa rozpuszczalność minerałów fosforanu wapnia w porównaniu z węglanem wapnia w umiarkowanie alkalicznych roztworach bogatych w jony węglanowe lub wodorowęglanowe.
Jakie są konsekwencje otrzymanych wyników badań? Raport oznacza, że naukowcy znaleźli na Enceladusie dowody na obecność sześciu najbardziej krytycznych pierwiastków potrzebnych do życia, jakie znamy na Ziemi. Pierwiastki te znane są pod akronimem CHNOPS: węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor i siarka. Ponieważ fosforany są tak ważne dla życia, fakt, że nie zostały wcześniej znalezione na Enceladusie, był uważany za istotną przeszkodę. Teraz, gdy okazało się, że księżyc Saturna jest jedynym obiektem w Układzie Słonecznym poza Ziemią, na którym istnieją przekonujące dowody na obecność wszystkich sześciu pierwiastków, możemy zakładać, że Enceladus może być potencjalnym miejscem istnienia życia.
Enceladus pokryty jest grubym na 32 km płaszczem wysoce odbijającego światło lodu, który zdradza wiele oznak aktywności geologicznej. W niektórych miejscach znajdują się stare kratery uderzeniowe, ale większość terenu jest młoda i zniszczona przez aktywną tektonikę lodu. Istnieją grzbiety, skarpy, równiny, kotliny i rynny, a na biegunie południowym cztery „tygrysie paski” – które w rzeczywistości są pęknięciami otoczonymi grzbietami. Niektóre części tego regionu mogą mieć nawet 500 000 lat. Z tych pęknięć gejzery wystrzeliwują w przestrzeń kosmiczną lód, tworząc pióropusz nad południowym biegunem księżyca. Pióropusz po raz pierwszy został zaobserwowany przez sondę Cassini prawie dwie dekady temu. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) niedawno wykonał zdjęcie pióropusza Enceladusa o długości 10 000 km, który wyrzuca prawie 300 litrów na sekundę – to wystarczająco dużo, aby wypełnić basen olimpijski w ciągu zaledwie kilku godzin.
Mający średnicę zaledwie 500 km Enceladus jest zbyt mały, by samodzielnie generować energię. Księżyc jest jednak poddawany napięciom wynikającym z grawitacji Saturna, co dostarcza energię do zimnego, ciemnego oceanu, który może mieć głębokość nawet 10 km. Pod dnem oceanu znajduje się jądro księżyca, które wydaje się być częściowo stopione. Może to oznaczać istnienie gorących kominów hydrotermalnych, takich jak te, które występują w ziemskich oceanach, a tam – jak wiemy – roi się od mikroskopijnego i makroskopijnego życia.
Ocean Enceladusa od dawna uważany jest za jedno z najlepszych miejsc do poszukiwania życia w Układzie Słonecznym. Fosforany mają kluczowe znaczenie dla najważniejszych cząsteczek życia – DNA i RNA, a także dla ścian komórek. Inną, a równie ważną wskazówką jest fakt występowania metanu, który może być produktem ubocznym życia – został on również znaleziony w pióropuszach gejzerów Enceladusa.
Jeszcze przed odkryciem fosforanów Enceladus znajdował się wysoko na liście celów naukowców związanych z misjami kosmicznymi. Skonstruowanie połączenia orbitera i lądownika, tzw. Orbilandera, zostało uznane za drugi pod względem ważności priorytet misji NASA w ciągu najbliższych dwóch dekad. Według założeń misji Orbilander miałby okrążać księżyc przez półtora roku, a następnie zejść na jego powierzchnię i szukać życia przez kolejne dwa lata.
Być może nie będziemy musieli czekać aż do 2050 roku na sondę, która dotrze do tego potencjalnego miejsca życia. Naukowcy apelują o szybszą i tańszą misję (klasy New Frontiers, w żargonie NASA), która mogłaby dotrzeć do Enceladusa jeszcze w tej dekadzie lub na początku lat 2030. Byłaby to sonda, która wykonałaby kilka przelotów nad księżycem i wleciała w lodowe pióropusze. Poznanie mechanizmów działających na Enceladusie dałoby wgląd w „życie” oceanów lodowych na innych ciałach w Układzie Słonecznym i nie tylko.
Opracowano na podstawie:
Detection of phosphates originating from Enceladus’s ocean
Phosphate found on Enceladus boosts chances for life
