Bild Ett fotografi av den ishöljda månen Enceladus taget av rymdsonden Cassini 2004. Bildcredit: NASA/JPL/Space Science Institute
Enceladus anses vara en av de mest lovande platserna att söka efter utomjordiskt liv på i vårt solsystem. Forskare misstänker att det under månens isiga skorpa finns ett globalt hav av flytande vatten och en stenig kärna under havet. På grund av kryovulkanisk aktivitet bryter gigantiska plymer igenom sprickor i skorpan vid månens sydpol och kastar ut ispartiklar hundratals kilometer ut i rymden.
NASAs Cassini-rymdfarkost passerade genom dessa plymer flera gånger med syfte att analysera vattenplymernas sammansättning. Enceladus hav är det enda utomjordiska "vatten" i rymden där forskare har kunnat analysera prover direkt. Proverna avslöjade spår av olika salter och organiska föreningar. Dessutom gav tidigare analyser utförda av Cassini indikationer på hydrotermala processer (sprickor i havsbottnen där geotermiskt uppvärmt, mineralrikt vatten strömmar ut) . Professor Frank Postberg, planetary scientist at Freie Universität Berlin studie, "Cassini CDA beskriver observationen av kompositionell segregation av Enceladus' iskorn från långsam frostning och fragmentering av oceanisk plymutkast," vilka innehöll överraskande fynd om vad som händer med havsvattnet på dess väg ut i rymden. Det internationella forskarteamet som arbetade med studien använde Cassini-data till långvariga laboratorieexperiment och teoretiska datamodeller för att rekonstruera processen.
Droppar bildas vid havsytan när bubblor fyllda med gas flyter upp och spricker. Vattenånga trycker sedan dropparna genom sprickor i isskalet ut i rymden. Hittills trodde forskare att detta då frös omedelbart vid uppkasten men nya fynd visar att ångan fryser långsamt. På grund av denna långsamma process separerar de flesta komponenter (inklusive upplösta komponenter) från varandra. Salter och organiskt material är därför fördelade på olika platser inuti varje fryst droppe. Olika typer av tidigare lösta salter blir också separerade i processen; till exempel separeras natriumklorid (bordssalt) från natriumkarbonat. På vägen upp genom isen accelereras de frusna dropparna till hastigheter upp till 1 000 km/h. Om de slår in i väggarna i de isiga sprickorna bryts de i fragment som bara är några mikrometer stora innan de skjuter ut i rymden. Detta resulterar i att ispartiklarna ofta består av endast ett mycket koncentrerat, tidigare segregerat ämne.
När man undersöker Enceladus plymer är denna mekanism inte bara positiv i sökandet efter att karaktärisera havet som en potentiell livsmiljö utan också intressant i jakten på biosignaturer, mätbara tecken på liv. Om en av dessa havsdroppar innehöll komponenter av utomjordiska mikrober kan de separeras från andra komponenter under frysprocessen. Efter fragmentering skulle det mikrobiella materialet potentiellt finnas endast i en liten andel av ispartiklarna men i dessa skulle de finnas i hög koncentration och i relativt ren form.
"Det är goda nyheter i jakten på liv," beskriver Postberg. "Framtida rymdfarkoster måste kunna analysera många enskilda ispartiklar i plymerna. Om de hittar en med mikrobiellt material i sig skulle de relativt enkelt kunna identifiera biosignaturer i partikeln med redan tillgänglig teknik."
En upptäckt som då skulle få viktiga konsekvenser för framtida rymduppdrag till Enceladus, såsom ESA:s L4-uppdrag som för närvarande är under planering. Detta uppdrags uppgift kommer specifikt att bli att leta efter tecken på liv på Enceladus. Postbergs laboratorium vid Freie Universität Berlin har tidigare genomfört laboratoriestudier som visat förmågan hos specialiserade instrument att upptäcka mikrobiellt cellmaterial i enskilda partiklar från isplymerna.
En nyligen genomförd studie ger också nya insikter i denna fråga. Samma dag som Postbergs artikel publicerades i Science Advances (se nedan), publicerades en annan artikel i samma tidskrift av forskare vid Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) titel: “Enceladus-Like GeochemistryFuels Methanogenesis under Extreme CO₂-Limitation."
Postbergs kollega Dr. Nozair Khawaja från Freie Universität Berlin, bidrog till denna studie. I den kunde forskarna återskapa förhållandena i Enceladus hav i ett laboratorium. Havet har en mycket låg koncentration av syre en mycket hög koncentration av karbonat och är mycket alkaliskt (med pH-värden på 10 eller 11). Efter att ha återskapat dessa förhållanden, inklusive dess hydrotermala interaktion med den steniga havsbottnen introducerade de Methanothermococcus okinawensis (se ovan studie) i den inneslutna miljön. Denna mikroorganism är en metanproducerande arkeisk organism som normalt lever nära djuphavshydrotermala källor på jorden (som Black och white smokers i Atlanten se länk ovan). De behöver inte syre för att överleva, syre är ovanligt på Enceladus. Istället kräver deras ämnesomsättning endast väte och koldioxid.
Resultaten av studien var överraskande: Organismen lyckades inte växa i ett som förväntat i laboratorietest på jorden vid så högt pH som finns på Enceladus då den saknade upplöst koldioxid. I kontrast fortsatte den att växa i Enceladus-simulanten och producerade metan med hjälp av väte som genereras av vatten-sten-reaktioner. Under de simulerade Enceladus-förhållandena kunde mikroorganismerna till och med anpassa sin ämnesomsättning till de låga mängderna koldioxid. "Det här var verkligen en överraskning för oss," beskriver Dr. Nozair Khawaja som bidrog till forskningen. "Detta var ett experiment vars resultat vi inte förväntade oss ett så framgångsrikt resultat av."
Tillsammans kastar de två studierna i Science Advances nytt ljus över sökandet efter utomjordiskt liv. "På Enceladus kan de specifika geokemiska förhållandena möjliggöra att ett av jordens äldsta kända metabola system fungerar, även i mycket alkaliska miljöer," beskriver Postberg. "Även om det inte betyder att det finns liv på Saturnus måne, visar vår första studie att om det finns kan framtida rymduppdrag ha goda chanser att hitta dess spår om de analyserar enskilda iskorn från Enceladus plymer."
Följande är publicerade rapporter inom området. Frank Postberg et al.: “Cassini CDA Observes Compositional Segregation of Enceladus’ Ice Grains from Slow Freezing and Fragmentation of Oceanic Spray.” Science Advances." Science Advances (2026):
Vanessa Helmbrecht, Frank Postberg, Nozair Khawaja et al.: “Enceladus-Like Geochemistry Fuels Methanogenesis under ExtremeCO₂-Limitation.” Science Advances (2026):
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar