Tegn på liv, der kan spores i enkelt iskorn udsendt fra udenjordiske måner, viser eksperimentel opsætning

De isbelagte oceaner på nogle af månerne, der kredser om Saturn og Jupiter, er førende kandidater i jagten på udenjordisk liv. En ny laboratorie-baseret undersøgelse ledet af University of Washington i Seattle og Freie Universität Berlin viser, at individuelle iskorn, der kastes ud fra disse planetariske kroppe, kan indeholde nok materiale til instrumenter, der er på vej dertil i efteråret til at opdage tegn på liv, hvis der findes et sådant liv. .

"For første gang har vi vist, at selv en lille brøkdel af cellulært materiale kunne identificeres af et massespektrometer ombord på et rumfartøj," sagde hovedforfatter Fabian Klenner, en UW postdoc-forsker i jord- og rumvidenskab. "Vores resultater giver os mere tillid til, at vi ved at bruge kommende instrumenter vil være i stand til at opdage livsformer, der ligner dem på Jorden, som vi i stigende grad tror kan være til stede på havbærende måner."

Studiet med åben adgang blev offentliggjort i Science Advances . Andre forfattere i det internationale team er fra The Open University i U.K.; NASA's Jet Propulsion Laboratory; University of Colorado, Boulder; og universitetet i Leipzig.

Cassini-missionen, der sluttede i 2017, opdagede parallelle revner nær sydpolen af ​​Saturns måne Enceladus. Fra disse revner kommer faner indeholdende gas- og iskorn. NASA's Europa Clipper-mission, der er planlagt til at blive lanceret i oktober, vil bære flere instrumenter til at udforske en iskolt måne af Jupiter, Europa i endnu mere detaljer.

For at forberede sig til den mission studerer forskere, hvad denne nye generation af instrumenter kan finde. Det er teknisk uoverkommeligt direkte at simulere iskorn, der flyver gennem rummet med 4 til 6 kilometer i sekundet for at ramme et observationsinstrument, som den faktiske kollisionshastighed vil være.

I stedet brugte forfatterne en eksperimentel opsætning, der sender en tynd stråle flydende vand ind i et vakuum, hvor det opløses til dråber. De brugte derefter en laserstråle til at excitere dråberne og massespektralanalyse for at efterligne, hvad instrumenter på rumsonden vil opdage.

Nyligt offentliggjorte resultater viser, at instrumenter, der er planlagt til at tage på fremtidige missioner, såsom SUrface Dust Analyzer ombord på Europa Clipper, kan detektere cellulært materiale i ét ud af hundredtusindvis af iskorn.

Undersøgelsen fokuserede på Sphingopyxis alaskensis, en almindelig bakterie i farvande ud for Alaska. Mens mange undersøgelser bruger bakterien Escherichia coli som modelorganisme, er denne encellede organisme meget mindre, lever i kolde omgivelser og kan overleve med få næringsstoffer. Alle disse ting gør den til en bedre kandidat til potentielt liv på Saturns eller Jupiters iskolde måner.

"De er ekstremt små, så de er i teorien i stand til at passe ind i iskorn, der udsendes fra en havverden som Enceladus eller Europa," sagde Klenner.

Resultater viser, at instrumenterne kan detektere denne bakterie, eller dele af den, i et enkelt iskorn. Forskellige molekyler ender i forskellige iskorn. Den nye forskning viser, at analyse af enkelt iskorn, hvor biomateriale kan være koncentreret, er mere vellykket end at tage et gennemsnit på tværs af en større prøve, der indeholder milliarder af individuelle korn.

En nylig undersøgelse ledet af de samme forskere viste tegn på fosfat på Enceladus. Denne planetariske krop ser nu ud til at indeholde energi, vand, fosfat, andre salte og kulstofbaseret organisk materiale, hvilket gør det mere sandsynligt, at det understøtter livsformer, der ligner dem, der findes på Jorden.

Forfatterne antager, at hvis bakterieceller er indkapslet i en lipidmembran, som dem på Jorden, så ville de også danne en hud på havets overflade. På Jorden er havskum en vigtig del af havspray, der bidrager til lugten af ​​havet. På en iskold måne, hvor havet er forbundet med overfladen (f.eks. gennem sprækker i isskallen), ville vakuumet i det ydre rum få dette underjordiske hav til at koge. Gasbobler stiger gennem havet og brister ved overfladen, hvor cellulært materiale bliver inkorporeret i iskorn i fanen.

"Vi beskriver her et plausibelt scenarie for, hvordan bakterieceller i teorien kan inkorporeres i iskoldt materiale, der er dannet af flydende vand på Enceladus eller Europa og derefter udsendes i rummet," sagde Klenner.

SUrface Dust Analyzer ombord på Europa Clipper vil være stærkere end instrumenter på tidligere missioner. Dette og fremtidige instrumenter vil også for første gang være i stand til at detektere ioner med negative ladninger, hvilket gør dem bedre egnede til at detektere fedtsyrer og lipider.

"For mig er det endnu mere spændende at lede efter lipider eller fedtsyrer end at lede efter byggesten af ​​DNA, og grunden er, at fedtsyrer ser ud til at være mere stabile," sagde Klenner.

"Med passende instrumentering, såsom SUrface Dust Analyzer på NASAs Europa Clipper-rumsonde, kan det være lettere, end vi troede, at finde liv eller spor af det på iskolde måner," siger seniorforfatter Frank Postberg, professor i planetvidenskab. ved Freie Universität Berlin.

"Hvis liv er til stede der, selvfølgelig, og bekymrer sig om at være indesluttet i iskorn, der stammer fra et miljø som et underjordisk vandreservoir."

Flere oplysninger: Fabian Klenner, Hvordan man identificerer cellemateriale i et enkelt iskorn udsendt fra Enceladus eller Europa, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl0849. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl0849

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt , Natur

Leveret af University of Washington