Океанската луна на Сатурн Енцелад е в състояние да поддържа живот

Сатурн има 146 потвърдени луни - повече от всяка друга планета в Слънчевата система - но една, наречена Енцелад, се откроява. И...

Сатурн има 146 потвърдени луни - повече от всяка друга планета в Слънчевата система - но една, наречена Енцелад, се откроява. Изглежда, че съдържа съставките за живот.

От 2004 г. до 2017 г. Cassini - съвместна мисия между НАСА, Европейската космическа агенция и Италианската космическа агенция - изследва Сатурн, неговите пръстени и луни. Касини направи грандиозни открития. Енцелад, с диаметър само 313 мили (504 километра), крие течен воден океан под ледената си кора, който обхваща цялата луна.

 Гейзерите на южния полюс на Луната изстрелват в космоса газови и ледени зърна, образувани от океанската вода.

 Въпреки че инженерите на Касини не очакваха да анализират ледените зърна, които Енцелад активно излъчваше, те опаковаха анализатор на прах в космическия кораб. Този инструмент измерва излъчените ледени зърна поотделно и разказва на изследователите за състава на подземния океан.

 Като планетарен учен и астробиолог, който изучава ледени зърна от Енцелад, се интересувам дали има живот на тази или други ледени луни. Също така искам да разбера как учени като мен могат да го открият.

 Съставки за живот

 Точно като океаните на Земята, океанът на Енцелад съдържа сол, повечето от които е натриев хлорид, известен като готварска сол. Океанът също съдържа различни въглеродни съединения и има процес, наречен приливно нагряване, който генерира енергия в рамките на луната. Течната вода, въглеродната химия и енергията са ключови съставки за живота.

 През 2023 г. аз и други учени открихме фосфат, друго животоподдържащо съединение, в ледени зърна, произхождащи от океана на Енцелад. Фосфатът, форма на фосфор, е жизненоважен за целия живот на Земята. Той е част от ДНК, клетъчните мембрани и костите. Това беше първият път, когато учените откриха това съединение в извънземен воден океан.

 Скалистото ядро ​​на Енцелад вероятно взаимодейства с водния океан чрез хидротермални отвори. Тези горещи, подобни на гейзери структури стърчат от океанското дъно. Учените прогнозират, че подобна обстановка може да е била родното място на живота на Земята.

Откриване на потенциален живот

 Досега никой не е открил живот извън Земята. Но учените са съгласни, че Енцелад е много обещаващо място за търсене на живот. И така, как да търсим?

 В статия, публикувана през март 2024 г., моите колеги и аз проведохме лабораторен тест, който симулира дали инструментите за анализ на прах на космически кораби могат да открият и идентифицират следи от живот в излъчените ледени зърна.

 За да симулираме откриването на ледени зърна, докато анализаторите на прах в космоса ги записват, използвахме лабораторна настройка на Земята. Използвайки тази настройка, ние инжектирахме малък воден лъч, който съдържаше бактериални клетки във вакуум, където лъчът се разпадна на капчици. Всяка капчица съдържа на теория една бактериална клетка.

 След това изстреляхме с лазер отделните капчици, които създадоха заредени йони от водата и клетъчните съединения. Измерихме заредените йони с помощта на техника, наречена масспектрометрия. Тези измервания ни помогнаха да предвидим какво трябва да открият инструментите за анализатор на прах на космически кораб, ако срещнат бактериална клетка, съдържаща се в ледено зърно.

 Открихме, че тези инструменти биха свършили добра работа при идентифициране на клетъчен материал. Инструментите, предназначени да анализират единични ледени зърна, трябва да могат да идентифицират бактериални клетки, дори ако има само 0,01 процента от съставките на една клетка в ледено зърно от подобен на Енцелад гейзер.

 Анализаторите могат да уловят редица потенциални сигнатури от клетъчен материал, включително аминокиселини и мастни киселини. Откритите аминокиселини представляват фрагменти от протеини на клетката или метаболити, които са малки молекули, участващи в химични реакции в клетката. Мастните киселини са фрагменти от липиди, които изграждат клетъчните мембрани.

 В нашите експерименти използвахме бактерия, наречена Sphingopyxis alaskensis. Клетките от тази култура са изключително малки - със същия размер като клетките, които биха могли да се поберат в ледени зърна, излъчвани от Енцелад. В допълнение към малкия си размер, тези клетки обичат студена среда и се нуждаят само от няколко хранителни вещества, за да оцелеят и растат, подобно на това как вероятно би бил животът, адаптиран към условията в океана на Енцелад.

 Специфичният анализатор на прах на Касини нямаше аналитичните възможности за идентифициране на клетъчен материал в ледените зърна. Учените обаче вече проектират инструменти с много по-големи възможности за потенциални бъдещи мисии на Енцелад. Нашите експериментални резултати ще информират планирането и дизайна на тези инструменти.

Бъдещи мисии

 Енцелад е една от основните цели за бъдещи мисии на НАСА и Европейската космическа агенция. През 2022 г. НАСА обяви, че мисията до Енцелад има втория най-висок приоритет, тъй като те избират следващите си големи мисии - мисията до Уран е с най-висок приоритет.

 Европейската агенция наскоро обяви, че Енцелад е основната цел за следващата голяма мисия. Тази мисия вероятно ще включва високоефективен анализатор на прах за анализ на ледени зърна.

 Енцелад не е единствената луна с течен воден океан. Луната на Юпитер Европа също има океан, който обхваща цялата луна под нейната ледена кора. Ледените зърна на Европа се носят над повърхността и някои учени смятат, че Европа може дори да има гейзери като Енцелад, които изстрелват зърна в космоса. Нашето изследване също ще помогне за изучаването на ледени зърна от Европа.

 Мисията Europa Clipper на НАСА ще посети Европа през следващите години. Планирано е Clipper да стартира през октомври 2024 г. и да пристигне на Юпитер през април 2030 г. Един от двата масспектрометъра на космическия кораб, SUrface Dust Analyzer, е предназначен за анализ на единични ледени зърна.

 Нашето проучване показва, че този инструмент ще може да открие дори малки фракции от бактериална клетка, ако присъства само в няколко излъчени ледени зърна.

С плановете за близко бъдеще на тези космически агенции и резултатите от нашето проучване, перспективите за предстоящи космически мисии, посещаващи Енцелад или Европа, са невероятно вълнуващи. Сега знаем, че с настоящите и бъдещите инструменти учените трябва да могат да открият дали има живот на някоя от тези луни. Разговорът

 Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия.