Związki chemiczne w oceanie Enceladusa

Jak wiele ciekawych z naszego punktu widzenia związków chemicznych ma w sobie zimny ocean pokrywający jeden z księżyców Saturna – Enceladusa? Musimy to wiedzieć, by móc oszacować, czy ten udekorowany gejzerami satelita może kryć w sobie obce formy życia.

Enceladus należy do dość słynnej rodziny lodowatych globów, w której skład wchodzi również jowiszowa Europa i inny satelita Saturna, Tytan. Księżyce te są zdaniem poszukiwawczy pozaziemskiego życia najbardziej obiecujące. Ze względu na to, że mogą być bogate w wodę, a od planet – olbrzymów przejmują dodatkowo „rozgrzewającą” energię pływów.

Sonda Cassini badała Enceladusa przez ponad dziesięć lat. Wiadomo, że jednym z kluczowych wyznaczników „zamieszkiwalności” planet jest ich skład chemiczny, a w szczególności kwasowość. Na Ziemi życie możliwe jest jeszcze przy maksimum i minimum skali kwasowości mierzalnej przez wskaźnik pH. Znając ten wskaźnik dla (przykładowo) Enceladusa, naukowcy mogą zidentyfikować zachodzące na nim reakcje geochemiczne, które wpływają na całe środowisko oraz to, czy faktycznie może ono sprzyjać rozwojowi jakichkolwiek organizmów. Wiadomo bowiem, że wiele takich reakcji wywołuje mierzalne i przewidywalne poziomy pH.

Nie jesteśmy jednak w stanie bezpośrednio pobrać próbki wody z oceanu Enceladusa do badań. Możemy tylko ocenić jego kwasowości metodami pośrednimi, przyglądając się związkom wyrzucanym przez wydobywające się z niego gejzery i tym, jak się one przeobrażają w odpowiedzi na zamianę kwasowości otoczenia. Chemik Christopher Glein dowodził zespołem, który opracował nowatorską metodę oceny pH w wodach Enceladusa, opartą na wykorzystaniu danych obserwacyjnych na temat obecności węglanów w wyrzucanym materiale. To klasyczne podejście w geochemicznych badaniach Ziemi (np. jej wody deszczowej), ale dziś naukowcy mogą stosować je także w odniesieniu do innego ciała niebieskiego. Jest to możliwe m. in. dzięki pomiarom ilości rozpuszczonego węgla nieorganicznego wykonywanym przez instrument Cosmic Dust Analyzer (Kosmiczny Analizator Pyłu) z pokładu sondy Cassini.

Celem zespołu Gleina było opracowanie obszernego i wiarygodnego modelu chemicznego oceanu. Ma on uwzględniać także zasolenie wód Enceladusa. Model ten wskazuje obecnie na to, że ocean zawiera w sobie sód, chlor i węgiel, wykazując przy tym kwasowości rzędu 11 do 12 pH. To wartości zbliżone do kwasowości wody z mydłem. Szacunkowa wartość pH jest nieco większa niż wcześniejsze oszacowania, ale wszystkie dotychczasowe modele są zgodne co do ogólnego składu chemicznego oceanu. Zgodność ta cieszy naukowców, bowiem ocena poziomu pH dla ciała tak odległego jak Enceladus nie jest prosta i spodziewano się raczej, że modele nie będą zgodne co do pewnych wartości.

Naukowcy podejrzewają też, że taki a nie inny skład oceanu jest wynikiem procesu znanego jako serpentynizacja. Ma on miejsce, gdy bogate w magnez i żelazo skały przeobrażają się w minerały gliniaste. Na Ziemi proces ten jest bardzo rzadki, ale jednocześnie jest on dokładnie tym, czego można spodziewać się na Enceladusie, gdzie ciekła woda zderza się ze skałami pod lub ponad oceanem. W połączeniu z wysokim wskaźnikiem pH proces ten produkuje wodór – gaz, który sprzyja formowaniu się molekuł organicznych. Nie wiadomo wciąż jednak, czy proces ten zachodzi tam miejsce nadal. Jeśli tak, mógłby on uczynić środowisko księżyca dużo bardziej „zamieszkiwalnym”. Jeśli nie – jeśli miał miejsce dawno temu – wysokie pH może być tylko jego pozostałością, a obecnie Enceladus jest martwym globem.

Czytaj więcej:


Źródło: astrobio.net

Zdjęcie: pióropusze wody wydobywające się spod skutej lodem powierzchni jednego z księżyców Saturna – Enceladusa. Źródło: NASA/JPL/SSI