Organics Inside Enceladus: Složitost pro život?

Vědci zatím nepohodlně říkají, že organické látky na Saturnově ledovém měsíci vznikly ze života, ale mají představu o tom, co hledat dál.

Umělecké vykreslování Cassiniho potápění přes oblaky vybuchující z polární oblasti Enceladus.
NASA / JPL

Enceladus, jeden z mnoha Saturnových ledových měsíců, se proslavil oblaky krystalů vody a ledu viděných tryskáním do vesmíru kosmickou lodí Cassini NASA. Výsledky ze dvou hmotnostních spektrometrů na palubě kosmické lodi našli v oblacích mnohem více než čistý led: Jsou slané a přichyceny vodíkovým plynem a organickými sloučeninami, jako je metan (CH 4 ).

Podrobnější analýza dat spektrometrů nyní ukazuje, že organická uvařená uvnitř Enceladus musí obsahovat organické „mateřské molekuly“ mnohem masivnější a komplexnější, než bylo realizováno. Tento objev, publikovaný minulý týden v Nature, posiluje naději vědců, že život je přítomen tam a na jiných místech sluneční soustavy. K tomu je však třeba silnějších důkazů.

Organické molekuly jsou řetězce nebo kruhy atomů, které zahrnují základní stavební kameny života: uhlík, vodík, kyslík a dusík. Nové nálezy Cassini ukazují, že organické látky vycházející z Enceladova interiéru jsou více než jednoduché řetězce CH. Místo toho se jedná o složitá uspořádání, která musí obsahovat alespoň nějaký kyslík a dusík.

„Toto nové zjištění zcela mění náš pohled na organickou chemii Enceladusu. Přecházeli jsme z jednoduchých na složité.

„Dříve jsme detekovali organické sloučeniny s hmotností menší než 100 atomových hmotnostních jednotek, “ vysvětluje Glein, „a obvykle obsahovaly méně než několik atomů uhlíku na molekulu. To je hlavně proto, že náš nástroj, iontový a neutrální hmotnostní spektrometr, pouze [měřeno ] do 100 amu. " (Atom uhlíku s šesti protony a šesti neutrony má atomovou hmotnost 12 amu.) V této nové studii pokračuje, výsledky z Cassiniho analyzátoru kosmického prachu (CDA) odhalují, že organická složitost Enceladusu sahá až na stovky až tisíce atomových hmotnostních jednotek.

Vědci CDA, vedeni Frankem Postbergem (Heidelbergova univerzita, Německo), detekovali vysokohromadné soubory obsahující pravděpodobný poměr jednoho atomu vodíku na každé dva atomy uhlíku. To znamená, že struktura je „podhodnocena“ vodíkem a bohatá na více vázaných atomů uhlíku, říká Glein.

Mezitím tým INMS poté našel varianty prstencového uhlovodíkového benzenu (C 6 H 6 ) - ale pouze během vysokorychlostních letů Enceladus, když Cassini pískal nad hladinou rychlostí 14 km / s (zhruba 31 000 mph).

Pyren (C16H10), organická molekula skládající se ze čtyř spojených benzenových kruhů, má atomovou hmotnost 202 amu. Takové sloučeniny jsou známé jako polycyklické aromatické uhlovodíky a mohou být druhem prekurzorových organických molekul, které existují uvnitř Encelada.
enacademic.com

„Tohle byla zpočátku hádanka, “ poznamenává Glein, „ale po objevení vysoce masivních organických kationtů to dávalo smysl.“ Zdá se, že dosud neidentifikované makromolekuly se rozpadnou, když se srazí s INMS. Protože tyto organické látky obsahují aromatické (kruhové) struktury, vysvětluje, že během procesu fragmentace se uvolňuje benzen. "

Tým zvažoval, ale zahodil alternativní vysvětlení nalezených organických látek, jako je Cassini, který se stal kontaminovaným létáním v blízkosti Titanu, dalšího potenciálně životaschopného měsíce. CDA však zaznamenal organické látky v Enceladusu dříve, než Cassini provedl svůj první průlet Titanem, a kontaminace sama o sobě nemůže započítat všechna organická množství nalezená v datech INMS.

Organické sloučeniny, které nedávno našel Mars na kureru zvědavosti NASA, se zdají být bohatší na síru než sloučeniny v Enceladu. Glein říká, že by to mohlo být proto, že na marťanském povrchu je k dispozici více síry, zatímco většina síry na Enceladu by byla uzavřena v rozpustných sulfidových materiálech, jako je pyrit (FeS 2 ). Organizace na Marsu jsou pravděpodobně také starodávné, což má důsledky pro časové osy pro vývoj života v naší sluneční soustavě.

Existují také podobnosti a kontrasty s Merkurem, kde vědci identifikovali aromatický uhlík (pravděpodobně ve formě grafitu) před několika lety. Organické látky z Enceladu jsou také bohaté na aromatický uhlík, ale obsahují také vodík, kyslík a dusík - pravděpodobně díky vodě (H20) a amoniaku (NH3) přítomnému v podpovrchovém oceánu měsíce.

Komety také obsahují spoustu organického materiálu, ale Glein říká, že tato malá těla vykazují větší rozmanitost a hojnost prebiotických sloučenin. „Pokud se Enceladus vytvořil z komet, je zajímavé zvážit, jaké evoluční procesy by je mohly spojit, “ říká.

Hydrotermální procesy ve skalnatém jádru Enceladu by mohly syntetizovat organické molekuly z anorganických prekurzorů, nebo zahřívání by mohlo transformovat jednoduché organické sloučeniny, které již byly. Mohou být také geochemické podmínky skrytého oceánu měsíce domovem mimozemského života?
NASA / JPL / SSI / LPG-CNRS / Nantes-Angers / ESA

Jednou z možností je, že hydrotermální procesy uvnitř Enceladu drasticky pozměnily prvotní inventář, takže by mohly zůstat pouze ty nejodolnější molekuly. Nebo snad život vznikl v Enceladově oceánu a jednoduše přetiskoval jakékoli organické podpisy jeho kometárního dědictví. Skupina vedená Ruth-Sophie Taubner (Vídeňská univerzita) nedávno identifikovala kmen bakterií, které mohou přežít v podmínkách podobných Enceladovi, a to hodováním na methanu.

Glein však varuje, že výchozí (nulovou) hypotézou je, že Enceladus postrádá jakýkoli druh života. Když Cassini odešla a žádné pevné plány neposlat do Saturnova systému další kosmickou loď, mohli by planetární vědci počkat desetiletí, aby zjistili, zda Enceladus má vlastní biologii.

Jedním z dobrých ukazatelů by bylo nalezení organických materiálů s nízkým poměrem uhlíku-13 k uhlíku-12 ve srovnání s průměrem za celý měsíc, protože organismy mají tendenci zabudovat lehčí izotop při výrobě biomasy. Dalším biosignatem by bylo nalezení organických sloučenin nebo chemických skupin v Enceladu, které jsou termodynamicky a kineticky nestabilní - znamení toho, že jsou syntetizovány nějakým biologickým procesem.

Jennifer Eigenbrode (Goddard Space Flight Center), který vedl tým, který identifikoval konzervované organické molekuly na Marsu, uvedl, že dalšími indikátory podporujícími život by byly nalezení uhlovodíkových řetězců, jako jsou aminokyseliny a lipidy.

Pokud jsou biochemické otisky prstů skutečně nalezeny v Enceladu, pak život pravděpodobně měl nezávislý původ než na Zemi. „Díky tomu se všechno zastaví v úžasu, “ říká Eigenbrode. Ale také varuje, že vědci budou muset najít několik příkladů životně šetrných organických látek, aby dokonce mohli začít tento případ. Koneckonců, i v těch nejextrémnějších prostředích Země, se život vyskytuje ve shlucích - nikdy v izolaci.