5 Minuten
Nauji laboratoriniai rezultatai komplikuoja gyvybės paieškas Encelade
Saturno ledinis palydovas Enceladas nuo NASA „Cassini“ zondavimo laikų yra pagrindinis taikinys ieškant už Žemės ribų galimos gyvybės. Cassini aptiko aktyvius geizerius pietiniame palydovo poliuje — šie geizeriai išmeta vandens garus, ledo daleles, druskas ir įvairias organines molekules į kosmosą. Tokie radiniai buvo interpretuoti kaip potencialūs požymiai maistinėmis medžiagomis turtingo povandeninio vandenyno. Tačiau nauji laboratoriniai tyrimai, pristatyti EPSC–DPS2025 bendrame susitikime Helsinkyje, rodo svarbią pastabą: dalis plūmose rastų organinių junginių gali susidaryti dėl radiacijos sukeliamų cheminių reakcijų ant užšalusio palydovo paviršiaus, o ne būti atgabenti iš slėpto vandenyno po ledu.
Cassini atradimas ir kodėl organinės medžiagos svarbios
Encelado plūmai, kylantys iš „tigrų dryžių“. Nuotraukos šaltinis: NASA/JPL/Space Science Institute
Cassini pirmą kartą pastebėjo dramatinius plūmus 2005 metais, kylant iš linijinių įtrūkimų, vadinamų „tigrų dryžiais“. Pakartotiniai praskridimai leido tiesiogiai paimti plūmų mėginius ir nustatyti jų sudėtį: druskas, paprastas ir sudėtingas organines molekules bei gausų vandens garą. Vandens aplinkose daugelis šių junginių gali būti prekursoriai prebiotinėms cheminėms reakcijoms — keliams, vedantiems prie amino rūgščių, peptidų ir kitų gyvybės statybinių blokų. Dėl to Enceladas buvo laikomas vienu perspektyviausių Saulės sistemos vietų galimai gyvybei.
Tačiau interpretuoti plūmų chemiją kaip tiesioginį vaizdą į vandenyną reikia atsargumo. Plūmų molekulės gali kilti iš skirtingų šaltinių: povandeninio skysto sluoksnio, šalto paviršiaus ledo arba cheminės reakcijos pačiame plūme. Atskirti šiuos šaltinius yra esminė užduotis vertinant, ar Encelado vandenynas suteikia nuolatinę energiją ir cheminę aplinką, reikalingą gyvybei palaikyti.
Laboratorinės simuliacijos atkuria radiacijos sukeliamą organiką
Enceladas, nufotografuotas zondo Cassini. Nuotraukos šaltinis: NASA
Dr. Grace Richards iš Istituto Nazionale di Astrofisica e Planetologia Spaziale (INAF) pristatė laboratorinius eksperimentus, kurie parodo, kad radiacija gali sintetinti daugelį organinių junginių, anksčiau priskirtų vandenynui. Naudodami HUN-REN Branduolinių tyrimų instituto Vengrijoje įrangą, Richards ir kolegos paruošė ledo mišinius, atitinkančius Encelado paviršių ir „tigrų dryžių“ sienas: vandenį, anglies dioksidą, metaną ir amoniaką, atšaldytus iki maždaug -200 laipsnių Celsijaus. Tada mokslininkai bombardavo šiuos ledus jonais — atomais arba molekulėmis, netekusiomis vieno ar daugiau elektronų — imituodami Saturno magnetosferoje užfiksuotą krūvinių dalelių radiaciją.
Tokiose sąlygose ledo chemija pagamino daugelį molekulinių junginių, įskaitant anglies monoksidą, cianatą ir amonio jonus, kartu su sudėtingesnėmis prekursorinėmis medžiagomis, galinčiomis vesti prie amino rūgščių susidarymo. Šie produktai iš dalies sutampa su junginiais, stebėtais tiek Encelado paviršiuje, tiek plūmų mėginiuose, paimtuose Cassini. Eksperimentai parodo realistišką vietinį (in situ) kelią prebiotinių molekulių susidarymui be tiesioginio transportavimo iš povandeninio vandenyno.
„Nors sudėtingų organinių molekulių identifikavimas Encelado aplinkoje išlieka svarbiu rodikliu vertinant palydovo tinkamumą gyvybei,“ sakė Richards, „rezultatai rodo, kad radiacijos sukelta chemija ant paviršiaus ir plūmuose taip pat galėjo sukurti šias molekules.“ Jos pastaba pabrėžia naują interpretacinį iššūkį: plūmuose aptikti organiniai junginiai automatiškai nereiškia, kad jie kilę iš vandenyno biochemijos.
Padariniai astrobiologijai ir misijų planavimui
Radiacijos chemija yra gerai žinomas procesas ant atvirų ledų visoje išorinėje Saulės sistemoje: krūvinės dalelės keičia molekulinius ryšius ir gali sujungti paprastesnes rūšis į sudėtingesnes. Encelade Saturno magnetosfera teikia pastovų jonų ir elektronų srautą, galintį skatinti tokius pokyčius esant žemai temperatūrai. Jei plūmų organiniai junginiai yra žymiai gaminami arba keičiasi dėl paviršinės radiacijos, vertinti povandeninio vandenyno tinkamumą gyvybei vien remiantis plūmų sudėtimi tampa sudėtinga.
Praktinė išvada — būsimų misijų dizainas turi leisti atskirti paviršiuje susidariusius ir iš vandenyno kilusius organikus. Tai gali apimti kombinacijas: didelės raiškos paviršiaus cheminė žemėlapių sudarymas šalia „tigrų dryžių“, plūmų mėginių paėmimas skirtinguose aukščiuose ir trajektorijose, izotopiniai matavimai, galintys nustatyti susidarymo kelius, bei kriovolkaninės veiklos kontekstas, gaunamas vaizdų ir terminių žemėlapių pagalba. Misijų koncepcijos, aptartos pagal ESA Voyage 2050 rekomendacijas, siūlo specializuotus Encelado orbiterius arba praskridimo misijas, galinčias surinkti daugiaplanes duomenų rinkinius, reikalingus šių neaiškumų išsprendimui.
Eksperto įžvalga
Dr. Leila Romero, astrobiochemininkė universiteto tyrimų centre (fiktyvus), komentuoja: „Šie eksperimentai primena, kad planetinės aplinkos yra cheminės veiklos pilnos įvairiais keliais. Radiacijos apdorojimas gali sukurti netikėtinai sudėtingas organines medžiagas šaltame lede, todėl mums reikia matavimų, kurie pasakytų, kur molekulė susidarė — ant paviršiaus, plūme ar vandenyne. Izotopiniai santykiai, cheminis kontekstas ir erdvinis pasiskirstymas bus kertiniai.“ Romero pabrėžia, kad paviršinė sintezė ne paneigia gyvybingą vandenyną; priešingai, ji komplikuoja diagnostinį ryšį tarp aptiktų molekulių ir biologinio potencialo.
Išvados
Laboratoriniai eksperimentai, atkuriantys Encelado ledinį paviršių ir radiacijos aplinką, rodo, kad daugelis organinių molekulių, stebėtų plūmuose ir ant paviršiaus, gali susidaryti vietoje per jonų sukeliamą cheminių reakcijų grandinę. Ši išvada nepanaišina Encelado povandeninio vandenyno galimo tinkamumo gyvybei, tačiau reikalauja didesnio atsargumo aiškinant plūmų chemiją kaip įrodymą dėl vandenyno kilmės prebiotinių sąlygų. Organinių kilmės aiškinimui Encelade reikės integruotų požiūrių būsimose misijose: koordinuoto plūmų mėginių ėmimo, paviršiaus žemėlapių sudarymo, izotopinės analizės ir laboratorinių tyrimų apie žemos temperatūros radiacijos cheminių procesų mechanizmus. Tik su tokiu deriniu įrodymų mokslininkai galės užtikrintai vertinti, ar Encelado slėptas jūros telkinys iš tiesų suteikia gyvybei tinkamas sąlygas.
Quelle: scitechdaily
Kommentar hinterlassen