The Cassini orbiter ujawnił wiele fascynujących rzeczy na temat układu Saturna przed zakończeniem misji we wrześniu 2017 r. Oprócz ujawnienia wielu informacji na temat pierścieni Saturna oraz powierzchni i atmosfery Tytana (największego księżyca Saturna), był także odpowiedzialny za odkrycie nadchodzących pióropuszów wodnych z południowego regionu polarnego Enceladusa. Odkrycie tych pióropuszy wywołało szeroką debatę na temat możliwego istnienia życia we wnętrzu księżyca.
Było to częściowo oparte na dowodach, że pióropusze rozciągały się aż do granicy jądra / płaszcza księżyca i zawierały elementy niezbędne do życia. Dzięki nowym badaniom prowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu w Heidelbergu w Niemczech potwierdzono, że pióropusze zawierają złożone cząsteczki organiczne. To pierwszy raz, kiedy złożone ciała organiczne zostały wykryte na ciele innym niż Ziemia, co wzmacnia argumenty przemawiające za księżycem podtrzymującym życie.
Badanie, zatytułowane „Makrocząsteczkowe związki organiczne z głębin Enceladusu”, niedawno ukazało się w czasopiśmie Natura. Badanie było prowadzone przez Franka Postberga i Nozaira Khawaję z Instytutu Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Heidelbergu i obejmowało członków z Leibniz Institute of Surface Modification (IOM), Southwest Research Institute (SwRI), NASA's Jet Propulsion Laboratory oraz wiele uniwersytetów.
Istnienie ciekłego oceanu wodnego we wnętrzu Enceladusa jest przedmiotem debaty naukowej od 2005 r., Kiedy Cassini po raz pierwszy zaobserwowała pióropusze zawierające parę wodną wyrzucającą się z południowej powierzchni polarnej Księżyca przez pęknięcia na powierzchni (nazywane „pasami tygrysa”). Według pomiarów dokonanych przez Cassini-Huygens sondy, emisje te składają się głównie z pary wodnej i zawierają azot cząsteczkowy, dwutlenek węgla, metan i inne węglowodory.
Połączona analiza obrazowania, spektrometrii mas i danych magnetosferycznych wykazała również, że zaobserwowane południowe smugi polarne emanują z ciśnieniowych komór podpowierzchniowych. Zostało to potwierdzone przez Cassini misja w 2014 r., gdy sonda przeprowadziła pomiary grawitacji, które wskazują na istnienie południowego podpowierzchniowego oceanu ciekłej wody o grubości około 10 km.
Krótko przed zanurzeniem sondy w atmosferze Saturna, sonda uzyskała również dane wskazujące, że ocean wewnętrzny istnieje od pewnego czasu. Dzięki wcześniejszym odczytom wskazującym na obecność aktywności hydrotermalnej we wnętrzu oraz symulacjom modelującym wnętrze, naukowcy doszli do wniosku, że gdyby rdzeń był wystarczająco porowaty, aktywność ta mogłaby zapewnić wystarczającą ilość ciepła, aby utrzymać wewnętrzny ocean przez miliardy lat.
Jednak wszystkie poprzednie badania dotyczące Cassini dane były w stanie zidentyfikować tylko proste związki organiczne w materiale pióropuszu, o masach cząsteczkowych przeważnie poniżej 50 jednostek masy atomowej. Na potrzeby badań zespół zaobserwował dowody złożonego makrocząsteczkowego materiału organicznego w lodowych ziarnach pióropuszów, które miały masy powyżej 200 jednostek masy atomowej.
Stanowi to pierwsze w historii wykrycie złożonych związków organicznych w ciele pozaziemskim. Jak wyjaśnił dr Khawaja w niedawnym komunikacie prasowym ESA:
„Znaleźliśmy duże fragmenty molekularne, które pokazują struktury typowe dla bardzo złożonych cząsteczek organicznych. Te ogromne cząsteczki zawierają złożoną sieć często zbudowaną z setek atomów węgla, wodoru, tlenu i prawdopodobnie azotu, które tworzą podbudowy w kształcie pierścienia i łańcucha ”.
Wykryte cząsteczki były wynikiem wyrzuconych ziaren lodu uderzających w przyrząd analizujący pył na pokładzie Cassini z prędkością około 30 000 km / h. Zespół uważa jednak, że były to jedynie fragmenty większych cząsteczek znajdujących się pod lodową powierzchnią Enceladusa. Jak podają w swoich badaniach, dane sugerują, że na dnie oceanu znajduje się cienki, bogaty w organiczne warstwy film.
Te duże cząsteczki byłyby wynikiem złożonych procesów chemicznych, które mogą być związane z życiem. Alternatywnie, mogą pochodzić z pierwotnego materiału podobnego do tego, który został znaleziony w niektórych meteorytach lub (jak podejrzewa zespół), który jest generowany przez aktywność hydrotermalną. Postberg wyjaśnił:
„Moim zdaniem znalezione fragmenty są pochodzenia hydrotermalnego po przetworzeniu w hydrotermalnie czynnym rdzeniu Enceladusa: w spodziewanych wysokich ciśnieniach i temperaturach możliwe jest powstanie złożonych cząsteczek organicznych”.
Jak zauważono, ostatnie symulacje wykazały, że Księżyc może wytwarzać wystarczającą ilość ciepła poprzez aktywność hydrotermalną, aby jego wewnętrzny ocean istniał przez miliardy lat. Badanie to kontynuuje ten scenariusz, pokazując, jak materiał organiczny może być wstrzykiwany do oceanu przez otwory hydrotermalne. Jest to podobne do tego, co dzieje się na Ziemi - proces, który według naukowców mógł odegrać istotną rolę w początkach życia na naszej planecie.
Na Ziemi substancje organiczne są w stanie gromadzić się na ścianach wznoszących się pęcherzyków powietrza tworzonych przez otwory hydrotermalne, które następnie unoszą się na powierzchnię i są rozpraszane przez rozpryski morza i pękanie pęcherzyków. Naukowcy są przekonani, że podobny proces zachodzi na Enceladusie, gdzie bąbelki gazu unoszące się w oceanie mogą unosić materię organiczną z granicy płaszcza na lodową powierzchnię.
Kiedy te bąbelki pękają na powierzchni, pomaga rozproszyć niektóre substancje organiczne, które następnie stają się częścią słonej mgły przechodzącej przez pęknięcia tygrysa. Ten spray następnie zamarza w lodowe cząsteczki, gdy dociera do przestrzeni kosmicznej, wysyłając materiał organiczny i lód przez Układ Saturna, gdzie został już wykryty. Jeśli to badanie jest poprawne, to we wnętrzu Enceladusa znajduje się kolejny fundamentalny składnik życia, dzięki czemu sprawa życia jest o wiele silniejsza.
Jest to najnowszy z długiego szeregu odkryć dokonanych przez Cassiniego, z których wiele wskazuje na potencjalne istnienie życia na księżycach Saturna lub w niektórych z nich. Oprócz potwierdzenia pierwszych molekuł organicznych w „świecie oceanów” naszego Układu Słonecznego, Cassini znalazł także przekonujące dowody na bogate środowisko probiotyczne i chemię organiczną na Tytanie.
W przyszłości oczekuje się, że wiele misji powróci do tych księżyców, aby zebrać więcej dowodów na potencjalne życie, zbierając tam, gdzie czcigodny Cassini odpuścić. Tak długo Cassini, i dzięki za wytarcie szlaku!
