Komplekse organiske stoffer bobler fra dybet af havverdenen Enceladus

Data fra det internationale Cassini -rumfartøj har afsløret komplekse organiske molekyler, der stammer fra Saturns iskolde måne Enceladus, styrke ideen om, at denne havverden er vært for livsvigtige forhold.

Meget lidt var kendt om Enceladus før 2005 - året hvor Cassini første gang fløj tæt på. Siden da, det er blevet en kontinuerlig kilde til overraskelser, med hemmeligheder stadig afsløret selv nu, efter missionens afslutning.

Under rumfartøjets utrolige karriere, forskere opdagede, at Enceladus med en diameter på 500 km har et massivt underjordisk hav skjult under en tyk iskold skorpe, med beviser, der peger på kraftige hydrotermiske ventilationsåbninger på havbunden, der blander materiale fra månens vandfyldte, porøs kerne med havvandet.

De opdagede mægtige gejsere, der frigav en blanding af vanddamp og iskorn fra oceanerne ud i rummet gennem revner - kaldet 'tigerstriber' - i månens iskolde skal, levere materiale til en af ​​Saturns ringe.

Nu, et team ledet af Frank Postberg og Nozair Khawaja fra University of Heidelberg, Tyskland, har identificeret fragmenter af store organiske molekyler i disse udstødte iskorn. Resultaterne offentliggøres i dag i Natur .

"Det er den første nogensinde påvisning af komplekse organiske stoffer, der kommer fra en udenjordisk vandverden, «siger Frank.

"Vi fandt store molekylfragmenter, der viser strukturer typiske for meget komplekse organiske molekyler, "tilføjer Nozair." Disse enorme molekyler indeholder et komplekst netværk, der ofte er bygget af hundredvis af carbonatomer, brint, ilt og sandsynligvis nitrogen, der danner ringformede og kædelignende understrukturer. "

Fragmenterne, op til 200 enheder molekylmasse, skabes, når iskornene rammer støvanalyseapparatet på Cassini med en hastighed på omkring 30 000 kilometer i timen, men forskerne mener, at før sammenstødet, kornene indeholder originalen, endnu større molekyler, som kunne have molekylvægte på tusinder af atommassenheder.

Forskere beregner molekylmasse, eller vægt, som summen af ​​vægte af individuelle atomer indeholdt i molekylet. Tidligere har Cassini havde kun påvist lette organiske molekyler ved Enceladus, der var meget mindre end de senest fundne fragmenter.

Sådanne store molekyler kan kun skabes ved komplekse kemiske processer - herunder dem, der er relateret til liv. Alternativt kan de kunne komme fra urmateriale som fundet i nogle meteoritter eller, mere sandsynligt, genereres af hydrotermisk aktivitet.

"Efter min mening er de fragmenter, vi fandt, af hydrotermisk oprindelse, er blevet behandlet inde i den hydrotermisk aktive kerne i Enceladus:i de høje tryk og varme temperaturer, vi forventer der, det er muligt, at komplekse organiske molekyler kan opstå, «siger Frank.

Nylige simuleringer viser, at nok varme til at drive hydrotermisk aktivitet i titusinder af millioner år kunne genereres gennem tidevandsfriktion, hvis månen har en porøs kerne med havvand gennemtrængende gennem den.

Opfølgning på dette scenario, det organiske materiale injiceres i havet af hydrotermiske ventilationsåbninger på gulvet i Enceladus 'hav - noget der ligner de hydrotermiske steder, der findes i bunden af ​​havene på Jorden, som er et af de mulige miljøer, forskere undersøger for livets fremkomst på vores egen planet.

I Jordens oceaner, organiske stoffer fra dybere vand kan akkumulere effektivt på væggene i stigende luftbobler, transportere dem til overfladen, hvor de spredes sammen med havspray, når boblen brister.

Forskere tror, ​​at en lignende proces kan ske på Enceladus. Bobler af gas, stiger gennem snesevis af kilometer med hav, kunne bringe organisk materiale op fra dybden, hvor de danner en tynd film, der flyder på havoverfladen under den iskolde skal.

Når boblerne brister ved overfladen, hjælper det med at sprede noget af det organiske, sammen med spray af salt havvand. Små dråber af det spredte organiske materiale bliver isovertrukne, når vanddamp fryser på deres overflade, og sammen med den frosne spray af salt havvand, skubbes ud i fjer og derefter opdaget af Cassini.

Dette er det seneste i en lang række opdagelser foretaget af Cassini, der har malet Enceladus som en potentielt beboelig vandverden.

Med Cassini -data alene, imidlertid, det er ikke muligt at bekræfte den nøjagtige oprindelse af de nyfundne organiske stoffer, hvorfra de observerede fragmenter stammer, da fragmenternes størrelse er ved den maksimale grænse, der kan detekteres af instrumenterne.

"Hvis vi kunne besøge Enceladus igen, vi ville tage instrumenter, der kan se hele molekylerne, ikke kun disse fragmenter, og det ville fortælle os præcis, hvad de er, og hvordan de er blevet oprettet, «siger Frank.

"Det ser ud til, at denne mystiske måne vil holde denne hemmelighed i nogen tid, men det er inden for rækkevidde af en fremtidig mission til Enceladus for at løse denne del af puslespillet, "tilføjer Nozair.

Cassini -afsløringerne vil også have vigtige konsekvenser for ESAs kommende JUpiter ICy moons Explorer, Juice, som er planlagt til lancering i 2022, med en ankomst til Jupitersystemet i 2029.

Ligner Saturn, Jupiter har et komplekst system af naturlige satellitter, med tre af de største - Europa, Ganymede og Callisto - menes at have et underjordisk hav.

"Takket være Cassini -oplevelsen, vi ved, hvad vi skal kigge efter, og hvordan vi kan studere det i Jupitersystemet, "siger Nicolas Altobelli, ESA Cassini projektforsker, der også er ansvarlig for udviklingen af ​​Juice science operationer på ESA.

"Juice vil fortsætte udforskningen af ​​potentielt beboelige verdener, undersøge de forhold, hvor der kunne være opstået liv i vores solsystem. "

"Makromolekylære organiske forbindelser fra Enceladus dybder" af F. Postberg et al. er udgivet i Natur .