Organika Enceladus iekšienē: vai pietiekami daudz dzīves?

Zinātniekiem vēl nav ērti teikt, ka organiskie savienojumi uz Saturna ledainā mēness radās no dzīves, taču viņiem ir ideja, ko meklēt tālāk.

Mākslinieka sniegta Cassini niršana caur plūdiem, kas izvirzās no Enceladus polārā reģiona.
NASA / JPL

Enceladus, viens no Saturna daudzajiem ledus pavadoņiem, ir kļuvis slavens ar ūdens un ledus kristālu plūdiem, ko NASA kosmosa kuģis Cassini ielidojis kosmosā. Rezultāti no diviem masu spektrometriem, kas atradās uz kosmosa kuģa, plūmās atrada daudz vairāk nekā tīru ledu: Tie ir sāļš un savīti ar ūdeņraža gāzi un organiskiem savienojumiem, piemēram, metānu (CH 4 ).

Tagad, veicot rūpīgāku spektrometru datu analīzi, atklājas, ka organiskajā brūvē Enceladus iekšpusē organiskajām "sākotnējām molekulām" jābūt daudz masīvākām un sarežģītākām nekā realizētas. Šis atklājums, kas pagājušajā nedēļā tika publicēts žurnālā Nature, palielina zinātnieku cerības, ka dzīvība pastāv tur un citās Saules sistēmas vietās. Bet lietas sagatavošanai nepieciešami stingrāki pierādījumi.

Organiskās molekulas ir atomu ķēdes vai gredzeni, kas ietver dzīvības elementus: oglekli, ūdeņradi, skābekli un slāpekli. Jaunie Cassini atradumi rāda, ka organiskie savienojumi, kas radušies no Enceladus interjera, ir kas vairāk par vienkāršām CH ķēdēm. Tā vietā tie ir sarežģīti pasākumi, kuriem jāsatur vismaz nedaudz skābekļa un slāpekļa.

"Šis jaunais atradums pilnībā maina mūsu skatījumu uz Enceladus organisko ķīmiju. Mēs esam pārgājuši no vienkārša uz sarežģītu. Tas ir aizraujoši, " saka līdzautors Kristofers Gleins (Dienvidrietumu pētniecības institūts) e-pasta intervijā Sky & Telescope .

"Iepriekš mēs noteicām organiskos savienojumus, kuru masa bija mazāka par 100 atomu masas vienībām, " skaidro Gleins, "un tie parasti saturēja mazāk par vairākiem oglekļa atomiem vienā molekulā. Tas galvenokārt tāpēc, ka mūsu instruments, jonu un neitrālo masu spektrometrs, bija tikai [izmērīts ] līdz 100 amu. " (Oglekļa atoma ar sešiem protoniem un sešiem neitroniem atomu masa ir 12 amu.) Šajā jaunajā pētījumā viņš turpina, Cassini's Cosmic Dust Analyzer (CDA) rezultāti atklāj, ka Enceladus organiskā sarežģītība sniedzas līdz simtiem un pat tūkstošiem atomu masas vienību.

CDA pētnieki Frenka Postberga (Heidelbergas universitāte, Vācija) vadībā atklāja lielas masas vienības, kas satur vienu ūdeņraža atoma varbūtējo attiecību uz katriem diviem oglekļiem. Tas nozīmē, ka struktūra ir "nepietiekami piesātināta" ar ūdeņradi un bagāta ar vairākkārtējiem oglekļa atomiem, saka Gleins.

Tikmēr INMS komanda pēc tam atrada gredzenveida ogļūdeņraža benzola (C 6 H 6 ) variantus - bet tikai Enceladus ātrgaitas lidojumu laikā, kad Cassini virs zemes zibēja ar ātrumu 14 km / s (aptuveni 31 000 jūdzes stundā).

Pirena (C 16 H 10 ), organiskas molekulas, kas sastāv no četriem savstarpēji saistītiem benzola gredzeniem, atoma masa ir 202 amu. Šādus savienojumus sauc par policikliskiem aromātiskiem ogļūdeņražiem, un tie varētu būt Enceladus iekšienē esošās organisko prekursoru grupas.
enacademic.com

"Sākotnēji tā bija mīkla, " atzīmē Gleins, "taču tam bija pilnīga jēga pēc tam, kad tika atklāti organiski katjoni ar lielu masu." Acīmredzot vēl neidentificētas makromolekulas sabrūk, kad tās saduras ar INMS. Tā kā šie organiskie savienojumi satur aromātiskas (gredzenveida) struktūras, viņš skaidro, benzols izdalās fragmentācijas procesā. "

Komanda izskatīja, bet noraidīja alternatīvos paskaidrojumus atrastajām organiskajām vielām, piemēram, Cassini bija piesārņots, lidojot netālu no Titāna - vēl viena potenciāli dzīvībai draudzīga mēness. Tomēr CDA ierakstīja organiskos materiālus Enceladusā, pirms Cassini veica savu pirmo lidojumu ar Titānu, un piesārņojums vien nevar izskaidrot visu INMS datos atrodamo organisko daudzumu.

Šķiet, ka organiskie savienojumi, ko nesen Marsā atrada NASA Curiosity rover, ir sēram bagātāki nekā Enceladus savienojumi. Gleins saka, ka tas varētu būt tāpēc, ka uz Marsa virsmas ir pieejams vairāk sēra, turpretī lielākā daļa sēra Enceladusā tiktu fiksēta šķīstošos sulfīdu materiālos, piemēram, piritā (FeS 2 ). Arī Marsa organika, iespējams, ir senāka, un tas savukārt ietekmē dzīvības evolūcijas grafikus mūsu Saules sistēmā.

Ir arī līdzības un kontrasti ar dzīvsudrabu, kur pētnieki pirms dažiem gadiem identificēja aromātisko oglekli (iespējams, grafīta formā). Enceladus organiskās vielas ir arī bagātas ar aromātisko oglekli, bet tās satur arī ūdeņradi, skābekli un slāpekli - iespējams, ūdens (H 2 O) un amonjaka (NH 3 ) dēļ, kas atrodas Mēness pazemes okeānā.

Komētas satur arī daudz organisko materiālu, bet Gleins saka, ka šiem mazajiem ķermeņiem ir lielāka prebiotisko savienojumu daudzveidība un pārpilnība. "Ja Enceladus veidojas no komētām, ir interesanti apsvērt, kādi evolūcijas procesi varētu viņus saistīt, " viņš saka.

Hidrotermiskie procesi Enceladus akmeņainajā kodolā varētu sintezēt organiskās molekulas no neorganiskiem prekursoriem, vai arī karsēšana varētu pārveidot vienkāršos organiskos savienojumus, kas jau bija tur. Alternatīvi, vai ģeoķīmiskie apstākļi mēness slēptajā okeānā varētu dzīvot svešzemju dzīvībai?
NASA / JPL / SSI / LPG-CNRS / Nantes-Angers / ESA

Viena no iespējām, pēc viņa domām, ir tas, ka hidrotermālie procesi Enceladus iekšienē krasi mainīja sākotnējo inventāru, tāpēc varētu palikt tikai visspēcīgākās molekulas. Vai varbūt dzīve radās Enceladus okeānā un vienkārši pārspieda visus komētas vēsturiskā mantojuma organiskos parakstus. Nesen Rūtas-Sofijas Taubneres (Vīnes universitāte) vadītā grupa identificēja baktēriju celmu, kas var izdzīvot Enceladus līdzīgos apstākļos, barojot ar metānu.

Bet Gleins brīdina, ka noklusējuma (nulles) hipotēzei par Enceladus trūkst jebkāda veida dzīves. Kad Cassini ir aizgājis un neviena firma neplāno nosūtīt vēl vienu kosmosa kuģi uz Saturna sistēmu, planētu zinātnieki varētu gaidīt gadu desmitiem ilgi, lai noskaidrotu, vai Enceladus atrodas savā bioloģijā.

Viens labs rādītājs būtu organisko materiālu atrašana ar zemu oglekļa-13 un oglekļa-12 attiecību salīdzinājumā ar mēness vidējo rādītāju Mēnesī, jo organismi, veidojot biomasu, parasti iekļauj vieglāku izotopu. Vēl viens biosaraksts būtu Enceladusā atrast tādus organiskos savienojumus vai ķīmiskās grupas, kas ir termodinamiski un kinētiski nestabili - tas norāda, ka tie tiek sintezēti kādā bioloģiskā procesā.

Dženifera Eigenbrode (Goddard Space Flight Center), kas vadīja komandu, kas identificēja konservētās organiskās molekulas uz Marsa, sacīja, ka citi dzīvībai draudzīgi rādītāji būs ogļūdeņražu ķēžu, piemēram, aminoskābju un lipīdu, atrašana.

Ja bioķīmiskie pirkstu nospiedumi patiešām tiek atrasti Enceladusā, tad dzīvībai tur, iespējams, bija neatkarīga izcelsme nekā uz Zemes. "Tas padara visu veidu apstāšanos bijībā, " saka Eigenbrode. Bet viņa arī brīdina, ka, lai pat sāktu šo lietu, pētniekiem būs jāatrod vairāki dzīvībai draudzīgu organisko savienojumu gadījumi. Galu galā, pat visneattālākajās Zemes vidēs, dzīvība notiek kopās - nekad izolācijā.