Opdagelse af biomarkører i rummet - forhold på Saturns månen Enceladus simuleret i laboratoriet
I 2018 blev der opdaget meget store organiske molekyler i ispartikler på Saturns måne Enceladus. Det er stadig uklart, om de indikerer eksistensen af liv eller er skabt på anden måde. En nylig undersøgelse kunne hjælpe med at besvare dette spørgsmål. Det er muligt, at forhold, der understøtter eller opretholder liv i udenjordiske oceaner, kan efterlade molekylære spor i iskorn.
Forskningen i dette blev udført på FU Berlin, og den ledende videnskabsmand, Dr. Nozair Khawaja, er for nylig flyttet til universitetet i Stuttgart. Værket er publiceret i tidsskriftet Philosophical Transactions of the Royal Society A:Mathematical, Physical and Engineering Sciences .
Livets vugge på Jorden var sandsynligvis placeret i en varmtvandsventil på bunden af havet. "I forskning taler vi også om et hydrotermisk felt," forklarer Dr. Nozair Khawaja fra Institute of Space Systems (IRS) ved University of Stuttgart. "Der er overbevisende beviser for, at der hersker betingelser på sådanne områder, der er vigtige for fremkomsten eller opretholdelsen af simple livsformer."
Det er muligt, at sådanne åbninger også eksisterer på et himmellegeme, der er placeret ikke så langt væk fra vores hjemmeplanet efter kosmiske standarder:Saturns måne Enceladus. Denne måne måler omkring 500 kilometer i diameter og dens overflade er dækket af en 30 kilometer tyk skal af is.
I 2005 opdagede forskere en enorm sky af ispartikler over dens sydpol. Tre år senere fløj NASAs Cassini-rumsonde gennem denne sky. Sondens måleinstrumenter afslørede noget forbløffende:Sammensætningen af partiklerne tyder stærkt på tilstedeværelsen af et flydende vandhav under Enceladus' iskolde skorpe.
Enceladus' hav indeholder organiske molekyler
Khawaja arbejdede sammen med planetolog professor Frank Postberg fra Freie Universität (FU) Berlin for at analysere dataene fra Cassini-missionen i detaljer. De forklarer:"I 2018 og 2019 stødte vi på forskellige organiske molekyler, inklusive nogle, der typisk er byggesten af biologiske forbindelser."
Dataene blev optaget med et lavopløsningsmåleinstrument fra Cassini. Ikke desto mindre kunne dette tyde på, at havet på Saturns måne Enceladus er fyldt med organiske molekyler. "Og det betyder, at det er muligt, at der finder kemiske reaktioner sted der, som i sidste ende kan føre til liv."
Forskere formoder også, at der er hydrotermiske felter placeret på bunden af Enceladus 'hav. Det var tidligere uklart, om de opdagede organiske molekyler blev dannet i disse felter. Khawaja har sammen med sine kolleger Lucia Hortal og Thomas Sullivan ledt efter en måde at besvare dette spørgsmål på.
"Til dette formål simulerede vi parametrene for et muligt hydrotermisk felt på Enceladus i laboratoriet på FU Berlin," siger Khawaja, som for nylig er flyttet fra FU Berlin til universitetet i Stuttgart. "Vi undersøgte derefter, hvilke virkninger disse forhold har på en simpel kæde af aminosyrer." Aminosyrer er de grundlæggende byggesten i proteiner og grundlaget for alt liv, som vi kender det.
Temperaturer på 80 til 150 grader Celsius og et tryk på 80 til 100 bar herskede i testapparatet - omkring hundrede gange højere end på jordens overflade. Under disse ekstreme forhold ændrede aminosyrekæderne sig på en karakteristisk måde over tid.
Men er det overhovedet muligt at detektere disse ændringer med måleinstrumenterne på rumsonder? Med andre ord, efterlader de en umiskendelig markør, som vi burde være i stand til at finde i dataene fra Cassini (eller fremtidige rummissioner)?
Hydrotermiske felter efterlader tydelige spor i måledataene
Måleinstrumentet om bord på Cassini-rumsonden, Cosmic Dust Analyzer, analyserer støv- og Enceladus-ispartikler i rummet, der rejser med hastigheder på op til 20 kilometer i sekundet. Højhastighedssammenstødene mellem disse partikler får materialet til at fordampe, og molekylerne i det splintres. Fragmenterne mister elektroner og bliver derefter positivt ladet. De kan trækkes mod en negativt ladet elektrode, og jo lettere de er, jo hurtigere når de den.
Det er muligt at opnå et såkaldt "massespektrum" ved at måle transittiden for alle fragmenter. Dette kan så bruges til at drage konklusioner om det oprindelige molekyle.
Det er dog svært at anvende denne målemetode i laboratoriet. "I stedet brugte vi en alternativ målemetode kaldet LILBID for første gang på ispartikler indeholdende hydrotermisk ændret materiale," forklarer Khawaja.
"Dette leverer meget lignende massespektre til Cassini-instrumentet. Vi brugte dette til at måle en aminosyrekæde før og efter eksperimentet. I processen stødte vi på karakteristiske signaler, der var forårsaget af reaktionerne i vores simulerede hydrotermiske felt." Forskerne vil nu gentage dette eksperiment med andre organiske molekyler under udvidede geofysiske forhold i Enceladus ocean.
Deres resultater gør det muligt at søge i Cassini-dataene (eller dataene fra fremtidige missioner) for sådanne markører. Hvis det blev fundet, ville dette være yderligere bevis på eksistensen af et hydrotermisk felt på Enceladus. Dette øger også sandsynligheden for, at liv kan udvikle sig og overleve på Enceladus.
Flere oplysninger: Nozair Khawaja et al., Laboratoriekarakterisering af hydrotermisk behandlede oligopeptider i iskorn udsendt af Enceladus og Europa, Philosophical Transactions of the Royal Society A:Mathematical, Physical and Engineering Sciences (2024). DOI:10.1098/rsta.2023.0201
Leveret af University of Stuttgart
Varme artikler
-
Astronomer opdager spor af methylchlorid omkring spædbarnsstjerner og nærliggende kometerOrganohalogen methylchlorid opdaget af ALMA omkring spædbarnsstjernerne i IRAS 16293-2422. Disse samme organiske forbindelser blev opdaget i den tynde atmosfære omkring 67P/C-G af Rosetta-rumsonden. B -
Sådan ser rullende mørklægninger ud fra rummetDet venstre billede viser Houston den 7. før det arktiske vejr. Til højre ses virkningerne af rullende blackouts den 16. Kredit NASA Earth Observatory Ekstremt vintervejr ramte Texas hårdt i febru -
SpaceX debuterer ny besætningskapsel i afgørende testflyvningI denne 18. dec. 2018-billede leveret af SpaceX, SpaceXs Crew Dragon-rumfartøj og Falcon 9-raket er placeret inde i virksomhedens hangar ved Launch Complex 39A ved NASAs Kennedy Space Center i Florida -
NASAs Perseverance rover gennemgår prøvelser ved ild, is, lys og lydDenne animerede GIF viser en vellykket test af faldskærmen, der vil blive brugt til at lande NASAs Perseverance-rover på Mars. Billederne er taget den 7. september, 2018, under den tredje og sidste fl