Orgaanika Enceladus: kas eluks piisavalt keeruline?

Teadlastel pole veel mugav öelda, et Saturni jäisel kuul tekkis orgaanika elust, kuid neil on ettekujutus, mida järgmisena otsida.

Kunstniku poolt renderdatud Cassini sukeldumine Enceladus polaarjoonest purskavate suleliste kaudu.
NASA / JPL

Enceladus, üks Saturni paljudest jäistest kuudest, on saanud kuulsaks NASA Cassini kosmoselaeva kosmoses lekkivaid vee-jääkristallide plekke. Kahe kosmosesõiduki pardal oleva massispektromeetri tulemused leidsid ploomides palju enamat kui puhast jääd: need on soolased ja paelutatud vesiniku gaasi ja orgaaniliste ühenditega nagu metaan (CH 4 ).

Nüüd selgub spektromeetrite andmete lähemal analüüsimisel, et Enceladusis asuv orgaaniline pruul peab orgaanilisi "lähtemolekule" sisaldama palju massiivsemaid ja keerulisemaid kui realiseeritud. See eelmisel nädalal ajakirjas Nature avaldatud avastus toetab teadlaste lootusi, et elu on olemas seal ja päikesesüsteemi teistes kohtades. Kuid juhtumi tegemiseks on vaja tugevamaid tõendeid.

Orgaanilised molekulid on aatomite ahelad või tsüklid, mis sisaldavad elu põhielemente: süsinikku, vesinikku, hapnikku ja lämmastikku. Uued Cassini leiud näitavad, et Enceladuse interjöörist pärit orgaanika on midagi enamat kui lihtsad CH-ahelad. Selle asemel on nad keerulised lahendused, mis peavad sisaldama vähemalt natuke hapnikku ja lämmastikku.

"See uus leid muudab täielikult meie vaatenurka Enceladus orgaanilise keemia osas. Oleme liikunud lihtsast kompleksist keeruliseks. See on põnev, " ütleb kaasautor Christopher Glein (Edela-uuringute instituut) Sky & Telescope'i e-intervjuus.

"Varem tuvastasime orgaanilisi ühendeid, mille mass oli alla 100 aatommassiühiku, " selgitab Glein, "ja need sisaldasid üldiselt vähem kui mitut süsinikuaatomit molekuli kohta. See on peamiselt seetõttu, et meie instrument, ioonide ja neutraalse massispektromeeter, oli ainult [mõõdetud ] kuni 100 amu. " (Kuue prootonite ja kuue neutroniga süsinikuaatomi aatommass on 12 amu.) Selle uue uuringu jaoks näitavad Cassini kosmilise tolmuanalüsaatori (CDA) tulemused, et Enceladuse orgaaniline keerukus ulatub sadadesse ja isegi tuhandetesse. aatommassiühikute arv.

CDA teadlased Frank Postbergi (Heidelbergi ülikool, Saksamaa) juhtimisel tuvastasid suure massiga agregaadid, mis sisaldasid ühe vesinikuaatomi tõenäolist suhet iga kahe süsiniku kohta. See tähendab, et struktuur on vesinikuga "küllastunud" ja rikas mitme sidumisega süsinikuaatomitega, ütles Glein.

Vahepeal leidis INMS-i meeskond seejärel rõngakujuliste süsivesinike benseeni (C 6 H 6 ) variante - kuid ainult Enceladusel kiiretel lendudel, kui Cassini vilistas pinna kohal kiirusel 14 km / s (umbes 31 000 miili tunnis).

Püreeni (C16H10), orgaanilise molekuli, mis koosneb neljast seotud benseenitsüklist, aatommass on 202 amu. Selliseid ühendeid tuntakse kui polütsüklilisi aromaatseid süsivesinikke ja need võivad olla Enceladusis eksisteerivad orgaaniliste lähteainete molekulid.
enacademic.com

"See oli algselt mõistatus, " märgib Glein, "kuid see oli täiesti mõistlik pärast suuremassiliste orgaaniliste katioonide avastamist." Ilmselt veel tundmata makromolekulid purunevad, kui nad põrkuvad INMS-iga. Kuna need orgaanilised ühendid sisaldavad aromaatseid (rõngakujulisi) struktuure, vabaneb ta selgituse kohaselt, killustumisprotsessi käigus benseen. "

Meeskond kaalus leitud orgaaniliste ainete jaoks alternatiivseid seletusi, näiteks Cassini nakatumist Titani lähedalt lennates, mis on veel üks potentsiaalselt elusõbralik kuu. CDA salvestas Enceladusel orgaanilisi aineid enne, kui Cassini tegi esimese lendorava Titaniga ning ainuüksi saastumine ei võimalda arvestada kõigi INMS-i andmetes leiduvate orgaaniliste sisaldustega.

NASA Curiosity roveri poolt hiljuti Marsilt leitud orgaanilised ühendid on väävli poolest rikkamad kui Enceladus. Gleini sõnul võib see olla tingitud sellest, et Marsi pinnal on rohkem väävlit, samas kui Enceladusel on suurem osa väävlist lukustunud lahustuvatesse sulfiidmaterjalidesse nagu püriit (FeS 2 ). Ka Marsi orgaanika on tõenäoliselt iidsem, mis omakorda mõjutab meie päikesesüsteemi elu arengu tähtaegu.

Samuti on sarnasusi ja kontraste Merkuuriga, kus teadlased tuvastasid mõni aasta tagasi aromaatse süsiniku (tõenäoliselt grafiidi kujul). Enceladus paiknevad orgaanilised ühendid on samuti rikas aromaatse süsiniku poolest, kuid sisaldavad ka vesinikku, hapnikku ja lämmastikku - tõenäoliselt vee (H 2 O) ja ammoniaagi (NH 3 ) tõttu Kuu maa-aluses ookeanis.

Komeedid sisaldavad ka palju orgaanilisi aineid, kuid Gleini sõnul on nende väikeste kehade prebiootiliste ühendite mitmekesisus ja arvukus suurem. "Kui Enceladus moodustatakse komeetidest, on huvitav mõelda, millised evolutsiooniprotsessid võiksid neid seostada, " ütleb ta.

Enceladuse kivises tuumas olevad hüdrotermilised protsessid võivad sünteesida anorgaanilistest lähteainetest orgaanilisi molekule või kuumutamine võib muuta juba olemas olevaid lihtsaid orgaanilisi ühendeid. Teise võimalusena võivad Kuu varjatud ookeani geokeemilised tingimused olla võõra elu koduks?
NASA / JPL / SSI / LPG-CNRS / Nantes-Angers / ESA

Tema sõnul on Enceladusis toimuvad hüdrotermilised protsessid ürgset inventari drastiliselt muutnud, nii et alles võivad jääda ainult kõige vastupidavamad molekulid. Või äkki tekkis elu Enceladuse ookeanis ja trükiti lihtsalt üle kõik komeedilise pärandi orgaanilised allkirjad. Ruth-Sophie Taubneri (Viini ülikool) juhitud rühm tuvastas hiljuti bakteritüve, mis suudab Enceladus-taolistes tingimustes ellu jääda metaani söötes.

Kuid Glein hoiatab, et vaikimisi (null) hüpotees on Enceladus, puudub igasugune elu. Kui Cassini pole läinud ja ükski kindel plaan Saturni süsteemi uut kosmoselaeva saata, võivad planeediteadlased oodata aastakümneid tagasi, et teada saada, kas Enceladus omab oma bioloogiat.

Üheks heaks näitajaks oleks orgaaniliste materjalide leidmine, mille süsiniku-13 ja süsiniku-12 suhe on madal, võrreldes Kuu keskmisega, kuna organismid kipuvad biomassi tootmisel sisaldama kergemat isotoopi. Teine biosignatuur oleks leida Enceladusest orgaanilisi ühendeid või keemilisi rühmi, mis on termodünaamiliselt ja kineetiliselt ebastabiilsed - see näitab, et neid sünteesitakse mingis bioloogilises protsessis.

Jennifer Eigenbrode (Goddardi kosmoselennukeskus), kes juhtis Marsil säilinud orgaanilisi molekule tuvastanud meeskonda, ütles, et muud elusõbralikud näitajad on süsivesinikuahelate, näiteks aminohapete ja lipiidide, leidmine.

Kui biokeemilisi sõrmejälgi leitakse Enceladusest tõepoolest, siis oli elu seal sõltumatult pärit kui Maa peal. "See paneb kõik hirmul kõik peatuma, " ütleb Eigenbrode. Kuid ka tema hoiatab, et selle juhtumi uurimiseks peavad teadlased leidma mitu elusõbraliku orgaanika näidet. Lõppude lõpuks, isegi Maa kõige äärmuslikumas keskkonnas, toimub elu kobarates - mitte kunagi eraldatult.