Przejdź do treści

Enceladus może być bardziej zamieszkiwalny niż sądzono

Pióropusze Enceladusa wydobywające się ze słynnych tygrysich pasów w pobliżu południowego bieguna księżyca. Badania wykonane przez sondę Cassini ostatecznie ujawniły tam istnienie ponad 100 gejzerów. Źródło: NASA

Nowe badania sugerują, że podziemny ocean na Enceladusie może wykazywać wysoki poziom fosforu, pierwiastka będącego kluczowym składnikiem dla znanych nam form życia.

W Układzie Słonecznym księżyc Saturna o nazwie Enceladus jest dość wyjątkowy: daje naukowcom możliwość bezpośrednich obserwacji globalnego oceanu ukrytego pod swoją lodową powierzchnią. Dzieje się tak dlatego, że Enceladus nieustannie odprowadza swą wodę podpowierzchniową w przestrzeń kosmiczną. Liczne gejzery wyrzucają parę wodną daleko w kosmos przez szczeliny, które wydają się być wyryte w południowym obszarze polarnym satelity. Podczas swoich bliskich przelotów sonda Cassini pobrała swego czasu próbki z kilku tych pióropuszy, a ich analiza wykazała, że zawarta w nich woda może pochodzić właśnie z bogatego w węglany podpowierzchniowego oceanu.

Część zbadanej zawartości pióropusza, w tym cząsteczki słonego lodu, amoniak, tlenek węgla i inne związki organiczne, umocniła także argumenty za potencjalną możliwością zamieszkiwalności podziemnego oceanu Enceladusa. Jednak ówczesne analizy sondy Cassini nie wykazały w nim obecności fosforu – składnika wysoce istotnego z punktu widzenia rozwoju pozaziemskiego (o nie tylko!) życia.

Teraz, po latach, zespół badaczy po raz pierwszy oszacował tam obecność określonej formy fosforu zwanej ortofosforanem, którą ziemskie życie wykorzystuje powszechnie i w wielu aspektach. Naukowcy stwierdzili również, że fosfor jest zarówno wysoce rozpuszczalny, jak i stabilny w słonym podpowierzchniowym oceanie Enceladusa. Autorzy tych badań przeprowadzili modelowanie geochemiczne, którego parametry były ograniczone również przez dane zebrane podczas misji Cassini. Pozwoliło im to oszacować, ile fosforu może naprawdę znajdować się w wodach Enceladusa. Okazuje się, że wody te powinny być zasobne w rozpuszczony fosfor, co potwierdza tezę, że podpowierzchniowy ocean może być faktycznie środowiskiem nadającym się do zamieszkania przez pewne formy życia.

 

Koncepcja artysty ukazująca pióropusze wydobywające się z pęknięć w południowym obszarze polarnym Enceladusa. Źródło: NASA/JPL-Caltech.
Ilustracja ukazująca pióropusze wydobywające się z pęknięć w południowym obszarze polarnym Enceladusa. Źródło: NASA/JPL-Caltech.

 

Reakcje chemiczne budujące RNA i DNA komórek oraz utrzymujące błony komórkowe są kluczowe dla funkcjonowania każdego żywego organizmu. By jednak mogły zachodzić, wymagają właśnie fosforu, ale ten pierwiastek jest stosunkowo rzadki w naturalnych wodach, ponieważ reaguje w nich łatwo z kationami (dodatnio naładowanymi atomami lub cząsteczkami) takimi jak wapń, tworząc w efekcie fosforan wapnia. Reakcja ta sprawia, że fosfor nie jest wówczas łatwo dostępny do wykorzystania przez potencjalne życie. Kluczem do większej dostępności rozpuszczonego w wodach Enceladusa fosforu jest z kolei to, że satelita posiada ocean sodowy, czyli bogaty w wodorowęglan sodu (związek znany również jako soda oczyszczona). Wody obfite w węglany, znane jako jeziora i oceany sodowe, świetnie nadają się zatem do gromadzenia fosforu. Dzieje się tak, bo te same węglany są bardziej podatne na łączenie się z wapniem lub innymi kationami, tworząc przy tym minerały węglanowe lub filokrzemianowe, ale i pozostawiając fosfor, który dzięki temu jest znacznie bardziej dostępny do wykorzystania przez żywe formy.

To samo zjawisko jest widoczne również na Ziemi. Jeziora sodowe takie jak Mono Lake w Kalifornii mają poziom fosforu 50 000 razy wyższy niż inne. Ta obfitość fosforu wspiera złożone ekosystemy, w tym sporo gatunków ryb, alg i grzybów.

No dobrze – można jeszcze zapytać, skąd w ogóle wziął się fosfor na Enceladusie. Prawdopodobnym podejrzanym są tu węglowe meteoryty chondrytowe. Te pozostałości skał pochodzą jeszcze z czasów formowania się zewnętrznego Układu Słonecznego. Co ważniejsze, nasze Słońce zawiera wyjątkowo dużą ilość fosforu w porównaniu z pobliskimi gwiazdami, co oczywiście od samego początku było korzystne dla życia na Ziemi. Nic więc też dziwnego, że gwiazdy, planety, księżyce i meteoroidy pochodzące z tego samego obłoku materii tworzącego z czasem cały Układ Słoneczny często mają podobny skład.

 

Warstwy Enceladusa. Źródło: Southwest Research Institute

Na ilustracji: Warstwy Enceladusa. Źródło: Southwest Research Institute

Oparta na danych z sondy Cassini ilustracja pokazuje, jak woda może oddziaływać ze skałami na dnie podpowierzchniowego oceanu Enceladusa.
Na ilustracji: Tak woda może oddziaływać ze skałami na dnie podpowierzchniowego oceanu Enceladusa – para wodna przebija się przez lodową skorupę i jest wyrzucana pod dużym ciśnieniem wraz z jej odłamkami. Źródło: Cassini/NASA

 

Fosfor jest ważny, ale to nadal tylko jeden z elementów fascynującej układanki, jeśli chodzi o możliwość pojawienia się życia na Enceladusie. Siarka jest kolejnym takim ważnym składnikiem dla życia, przynajmniej tego występującego w znanej nam postaci. Naukowcy nie są obecnie pewni, ile siarki znajduje się w oceanie Enceladusa, jak również jakie formy chemiczne może ona tam przyjmować. Największą przeszkodą w ustaleniu tego są ograniczenia w ilości dostępnych danych obserwacyjnych. Choć te z Cassini są cenną skarbnicą wiedzy wciąż przeszukiwaną przez badaczy, w dłuższej perspektywie potrzeba nam będzie więcej nowych danych, aby w pełni zrozumieć złożone środowisko geochemiczne Enceladusa – łącznie z jego hipotetyczną zamieszkiwalnością.

Gdy po raz pierwszy odkryto ocean uwięziony pod lodową powierzchnią tego satelity, szybko dodano go do listy potencjalnych środowisk zamieszkiwalnych w Układzie Słonecznym. Przyszłe misje kosmiczne w te rejony niewątpliwie powinny skoncentrować się na odwiedzeniu południowego obszaru polarnego Enceladusa, gdzie pióropusze wciąż przebijające się na powierzchnię zdradzą kolejne sekrety tego podpowierzchniowego oceanu. A jedna z takich misji jest już w przygotowaniu: to Enceladus Orbilander NASA, flagowa koncepcja misji ze startem zapowiedzianym na koniec lat 2030. Orbilander skupi się na polowaniu na oznaki życia na Enceladusie z jego orbity – przynajmniej na początku. Ostatecznie ma wylądować w pobliżu jego południowego bieguna na krótko przed 2052 rokiem. Tam lądownik będzie z kolei próbował zebrać śnieg pochodzący z pióropuszy, opadający z czasem z powrotem na powierzchnię globu. Zbadanie tego śniegu może dostarczyć pierwszych bezpośrednich dowodów na obecność fosforu na Enceladusie.
 

Czytaj więcej:

 

Źródło: Astronomy.com

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska

Na zdjęciu: Pióropusze Enceladusa wydobywające się ze słynnych tygrysich pasów w pobliżu południowego bieguna księżyca. Badania wykonane przez sondę Cassini ujawniły tam istnienie ponad 100 gejzerów. Źródło: NASA

Reklama