W laboratorium zasymulowano warunki z dna oceanu Enceladusa

Naukowcy w laboratorium spróbowali przeprowadzić symulację warunków, jakie mogą panować w obszarach hydrotermalnych na dnie oceanu na Enceladusie, księżycu Saturna - i tego, jak owe warunki mogą wpływać na aminokwasy, poinformował Uniwersytet w Stuttgarcie (Niemcy).

Według przypuszczeń początki życia na Ziemi mogły nastąpić w obszarach gorącej wody w obrębie kominów hydrotermalnych na dnie oceanu. Miejsca te są też określane jako pola hydrotermalne. Tego rodzaju obszary mogą potencjalnie występować też poza Ziemią – na jednym z księżyców Saturna, Enceladusie.

Gdy naukowcy analizowali dane z sondy Cassini, w 2018 i 2019 roku natrafili na różne cząsteczki organiczne - w tym takie, które są typowymi cegiełkami składników biologicznych. To zrodziło sugestię, że ocean pod powierzchnią Enceladusa może być pełen cząsteczek organicznych. Potencjalnie więc są szanse, że mogło nawet wykształcić się tam życie.

Nozair Khawaja z Uniwersytetu w Stuttgarcie (a w trakcie opisywanych badań - FU w Berlinie), Lucía Hortal Sánchez oraz Thomas R. O’Sullivan z FU, główni autorzy nowej publikacji, podejrzewają, że na dnie oceanu na Enceladusie znajdują się pola hydrotermalne analogiczne do ziemskich. Postanowili oni sprawdzić, czy odkryte molekuły organiczne mogły uformować się w polach hydrotermalnych. W laboratorium zasymulowano potencjalne warunki, jakie mogą panować w takich miejscach na Enceladusie. Następnie sprawdzono, jakie skutki wywierają one na proste łańcuchy aminokwasów, czyli podstawowych cegiełek, z których zbudowane są białka – podstawa całego życia.

Wygenerowane warunki to od 80 do 150 stopni Celsjusza i ciśnienie od 80 do 130 barów, czyli mniej więcej stukrotnie większe niż ciśnienie na powierzchni Ziemi. W tych warunkach łańcuchy aminokwasów ulegały zmianom w charakterystyczny sposób.

Następnie trzeba było się zastanowić, czy jest możliwe wykrycie takich zmian przez sondę kosmiczną (taką jak Cassini, albo jakąś kolejną w przyszłości) w celu rozpoznania czy dana molekuła mogła powstać w polach hydrotermalnych.

Jeden z instrumentów pomiarowych na sondzie Cassini, Cosmic Dust Analyzer (Analizator Kosmicznego Pyłu), badał pył i lodowe cząstki Enceladusa, które poruszały się z prędkością do 20 km/s. Zderzenia pomiędzy tymi cząstkami przy dużych prędkościach powodowały wyparowanie materiału i rozbicie molekuł. Traciły elektrony i stawały się dodatnio naładowane elektrycznie. Dzięki temu mogły być przyciągane do ujemnie naładowanej elektrody, a im lżejsze były, tym szybciej docierały do elektrody. Dzięki temu można było uzyskać tzw. widmo masowe i na jego podstawie wyciągać wnioski o pierwotnych molekułach.

Taką procedurę jednak trudno odtworzyć w laboratorium. Zamiast tego badacze zastosowali inną metodę pomiaru. Dostarczyła ona bardzo podobne widmo masowe, jak instrument sondy Cassini. Mierzono łańcuchy aminokwasów przed i po eksperymencie.

Naukowcy planują kontynuować badania i poszukać w danych z sondy Cassini albo w przyszłości w danych z kolejnych planowanych misji sond kosmicznych (np. Europa Clipper, która ma zbadać Europę, księżyc Jowisza) charakterystycznych markerów ustalonych na podstawie swoich eksperymentów. Jeśli przyniesie to pozytywny rezultat, będzie dowodem na istnienie pól hydrotermalnych na Enceladusie.

Wyniki badań opisano w artykule, który ukazał się w "Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences".

Enceladus to lodowy księżyc Saturna. Ma średnicę około 500 km. Pokrywa go warstwa lodu o grubości 30 km. Podejrzewa się, że pod nią znajduje się ocean płynnej wody. W latach 2005-2015 bezzałogowa amerykańska sonda Cassini wielokrotnie przelatywała w pobliżu Enceladusa, w tym nad gejzerami na jego powierzchni. 

cza/ zan/