Artykuł ten został pierwotnie opublikowany pod adresem Eos. Publikacja przyczyniła się do powstania artykułu na stronie Space.com Głosy ekspertów: op-ed i spostrzeżenia.
Nowe badania laboratoryjne sugerują, że niektóre cząsteczki organiczne wcześniej wykryte w pióropuszach wydobywających się z księżyca Saturna Enceladus mogą być produktami naturalnego promieniowania, a nie pochodzić z podpowierzchniowego oceanu Księżyca. Odkrycie to komplikuje ocenę astrobiologicznego znaczenia tych związków.
Enceladus ukrywa globalny ocean pogrzebany pod zamarzniętą skorupą. Materiał z tego zbiornika cieczy jest wyrzucany w przestrzeń kosmiczną przez pęknięcia w lodzie w pobliżu bieguna południowego, tworząc pióropusze cząstek lodu wielkości pyłu, które rozciągają się na setki kilometrów. Chociaż większość tego materiału spada z powrotem na powierzchnię, część pozostaje na orbicie, stając się jej częścią Pierścień E Saturnanajbardziej zewnętrzny i najszerszy pierścień planety.
W latach 2005–2015 NASA Sonda Cassini wielokrotnie przelatywała przez te pióropusze i wykryłem różne cząsteczki organiczne. Odkrycie uznano za dowód na istnienie pod lodem środowiska bogatego w chemikalia i potencjalnie nadającego się do zamieszkania cząsteczki niezbędne do życia może być dostępny. Jednak nowe badanie wyjaśnia, dlaczego za obecnością przynajmniej niektórych cząsteczek organicznych stoi promieniowanie, a nie biologia.
Aby przetestować rolę promieniowania kosmicznego, zespół naukowców pod przewodnictwem planetologa Grace Richardspostdoc w Narodowym Instytucie Astrofizyki w Rzymie, symulował warunki w pobliżu powierzchni Enceladusa, tworząc mieszaninę wody, dwutlenku węgla, metanu i amoniaku, głównych oczekiwanych składników lodu powierzchniowego na Enceladusie. Schłodzili miksturę do -200°C w komorze próżniowej, a następnie zbombardowali ją jonami wody, które są ważnym składnikiem środowiska radiacyjnego otaczającego Księżyc.
Promieniowanie wywołało serię reakcji chemicznych, w wyniku których powstał koktajl cząsteczek, w tym tlenek węgla, cyjanian, amon i różne alkohole, a także molekularne prekursory aminokwasów, takie jak formamid, acetylen i aldehyd octowy. Obecność tych prostych cząsteczek wskazuje, że promieniowanie może wywołać podobne reakcje na Enceladusie.
Richards przedstawił te odkrycia podczas wspólnego spotkania Wydziału Nauk Planetarnych Europlanet Science Congress (EPSC-DPS 2025) w Helsinkach w Finlandii. Ona i jej współautorzy opublikowali także szczegółowy raport w Nauki o planetach i kosmosie.
Enceladus i nie tylko
Nowe badania rodzą pytanie, czy cząsteczki organiczne wykryte w Pióropusze Enceladusa naprawdę pochodzą z oceanu zakopanego przez Księżyc, niezależnie od tego, czy powstały w przestrzeni kosmicznej, czy też blisko powierzchni, po opuszczeniu przez pióropusze wnętrza Enceladei.
Chociaż odkrycie nie wyklucza możliwości istnienia oceanu nadającego się do zamieszkania na Enceladusie, Richards zaleca ostrożność w przyjmowaniu bezpośredniego związku pomiędzy obecnością tych cząsteczek w pióropuszach, ich pochodzeniem i ich możliwą rolą jako prekursorów biochemii.
„Niekoniecznie uważam, że moje eksperymenty dyskredytują cokolwiek, co ma związek z możliwością zamieszkania Enceladusa” – powiedział Richards.
Dodała jednak: „kiedy próbujesz wywnioskować skład oceanu na podstawie tego, co widzisz w kosmosie, ważne jest, aby zrozumieć wszystkie procesy związane z modyfikacją tego materiału”. Oprócz promieniowania procesy te obejmują zmiany fazowe, interakcje z lodowymi ścianami Księżyca oraz interakcje ze środowiskiem kosmicznym.
„Potrzebujemy wielu eksperymentów tego typu” – powiedział planetolog Bukiet Alexisabadacz z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS) na L’Université d’Aix-Marsylia, który nie był zaangażowany w badanie. „Pokazali, że można wyhodować pewną różnorodność gatunków w warunkach właściwych dla południowego bieguna Enceladusa”.
Bouquet podkreślił znaczenie symulowania tych środowisk w laboratorium przy planowaniu przyszłych misji na Enceladusa i interpretacji długo oczekiwanych danych z bieżących badań. misje do lodowych księżyców Jowisza. Te misje należą do NASA Clipper Europyktóry będzie eksplorował Europę oraz Europejska Agencja Kosmiczna(ESA) SOK (Jupiter Icy Moons Explorer), który odwiedzi wszystkie trzy księżyce gigantycznej planety wraz z podpowierzchniowymi oceanami: Ganimedes, Kalisto, taj Europy.
Intensywne promieniowanie wokół Jowisza sprawia, że eksperymenty te są szczególnie istotne. „Chemia promieniowania dla Europy i księżyców Jowisza w ogóle [is] to wielka sprawa, większa sprawa niż w przypadku Enceladusa” – mówi Bouquet.
Zupełnie inna historia
Ponieważ praca Richardsa kwestionuje pochodzenie związków organicznych wokół Enceladusa, badacze dodają do układanki coraz więcej cząsteczek.
Po nowej analizie danych zebranych podczas jednego z Cassinibliskiego podejścia do Enceladusa w 2008 roku, badacze pod kierownictwem planetologa Nozaira Khawaję na Freie Universität Berlin i Uniwersytecie w Stuttgarcie poinformowały o odkryciu nowych typów cząsteczek organicznych, pozornie pochodzących z lodowych kominów. Należą do nich grupy i łańcuchy estrowe i eterowe oraz formy cykliczne zawierające podwójne wiązania tlenu i azotu.
Na Ziemi cząsteczki te stanowią istotne ogniwa w szeregu reakcji chemicznych, w wyniku których ostatecznie powstają złożone związki potrzebne do życia. I choć cząsteczki te mogą mieć pochodzenie nieorganiczne, „zwiększają potencjał zamieszkiwania Enceladusa”
– stwierdził Khawaja. Ustalenia pojawiły się w Astronomia Przyrodnicza.
Analiza zespołu Khawaja sugeruje, że w świeżych ziarnach lodu właśnie wyrzuconych z otworów wentylacyjnych obecne są złożone cząsteczki organiczne. Podczas ostatniego przelotu Cassini zbliżyła się do powierzchni Księżyca na odległość zaledwie 28 kilometrów.
Po modelowaniu pióropuszów i czasu przebywania ziaren lodu w przestrzeni badacze uważają, że ziarna lodu pobrane przez sondę Cassini nie spędziły w przestrzeni zbyt wiele czasu, prawdopodobnie zaledwie „kilka minut” – powiedział Khawaja. „To jest świeże”.
Tak krótki czas przebywania w przestrzeni kosmicznej stawia pytanie, czy promieniowanie kosmiczne miało wystarczająco dużo czasu, aby wytworzyć cząsteczki organiczne wykryte przez Khawaję. Zaledwie kilka minut nie wystarczyłoby, aby zaszła tak złożona chemia, nawet w środowisku o wysokim poziomie promieniowania.
„Duże ziarna wydobywające się z powierzchni pełnej substancji organicznych? Dużo trudniej jest to wyjaśnić chemią radiacyjną” – powiedział Bouquet.
Chociaż rodzaje eksperymentów przeprowadzanych przez Richardsa „są cenne i wynoszą naukę na wyższy poziom” – stwierdził Khawaja, „nasze wyniki mówią zupełnie co innego”.
Wracając do Enceladusa
Obydwa badania potwierdzają złożoność chemii Enceladusa, utrzymując go jako główny cel w poszukiwaniu życia pozaziemskiego lub przynajmniej elementów składowych życia. Enceladus spełnia wszystkie trzy warunki konieczne do życia: woda w stanie ciekłym, źródło energii oraz bogaty koktajl pierwiastków i cząsteczek chemicznych. Nawet jeśli ocean podpowierzchniowy jest poza zasięgiem – leży co najmniej kilka kilometrów pod lodem w pobliżu biegunów – pióropusze dają jedyną znaną okazję do pobrania próbek pozaziemskiego ciekłego oceanu.
Trwają już badania nad potencjalną misją ESA poświęconą Enceladusie, a plany obejmują szybkie przeloty w pobliżu pióropuszów i potencjalnie lądownik na biegunie południowym. Wnioski z obu ostatnich badań pomogą badaczom zaprojektować instrumenty i pomóc w interpretacji przyszłych wyników.
„Nie ma lepszego miejsca do szukania [life] niż Enceladus” – powiedział Khawaja.
