Fabian Klenner, postdoktorant nauka o Zemlji i svemiru, sa Univerziteta Washington napisao je zanimljiv članak o tome kako bi naučnici uskoro mogli pronaći vanzemaljski život.
Prenosimo ga u cijelosti:
Saturn ima 146 potvrđenih satelita – više od bilo kojeg drugog planeta u Sunčevom sistemu – ali jedan koji se zove Enceladus ističe se. Čini se da ima sastojke za život.
Od 2004. do 2017. Cassini – zajednička misija NASA-e, Evropske svemirske agencije i Italijanske svemirske agencije – istraživala je Saturn, njegove prstenove i mjesece. Cassini je donio spektakularna otkrića. Enceladus, promjera samo 504 kilometra, krije tekući vodeni ocean ispod svoje ledene kore koja se proteže preko cijelog Mjeseca.
Gejziri na mjesečevom južnom polu izbacuju u svemir zrnca plina i leda nastala iz okeanske vode.
Iako inženjeri Cassinija nisu predvidjeli analiziranje zrnaca leda koje je Enceladus aktivno emitirao, spakirali su analizator prašine na svemirsku letjelicu. Ovaj je instrument pojedinačno mjerio emitirana zrnca leda i govorio istraživačima o sastavu podzemnog okeana.
Kao planetarnog naučnika i astrobiologa koji proučava ledena zrnca s Enceladusa, zanima me ima li života na ovom ili drugim ledenim mjesecima. Također želim razumjeti kako bi to znanstvenici poput mene mogli otkriti.
Sastojci za život
Baš kao i Zemljini okeani, Enceladusov okean sadrži sol, od čega je većina natrijev klorid, obično poznat kao kuhinjska sol. Okean također sadrži različite spojeve na bazi ugljika i ima proces koji se naziva plimno zagrijavanje koji stvara energiju unutar Mjeseca. Tekuća voda, hemija na bazi ugljika i energija ključni su sastojci za život.
Godine 2023. ja i drugi naučnici pronašli smo fosfat, još jedan spoj koji podržava život, u ledenim zrncima koja potječu iz Enceladusovog okeana. Fosfat, oblik fosfora, vitalan je za sav život na Zemlji. Dio je DNK, staničnih membrana i kostiju. Ovo je bio prvi put da su naučnici otkrili ovaj spoj u izvanzemaljskom vodenom okeanu.
Enceladusova stjenovita jezgra vjerovatno je u interakciji s vodenim okeanom kroz hidrotermalne otvore. Ove vruće strukture nalik gejzirima strše s dna okeana. Naučnici predviđaju da bi slično okruženje moglo biti rodno mjesto života na Zemlji.
Otkrivanje potencijalnog života
Do sada niko nije otkrio život izvan Zemlje. Ali naučnici se slažu da je Enceladus vrlo obećavajuće mjesto za traženje života. Dakle, kako ćemo tražiti?
U radu objavljenom u martu 2024. moje kolege i ja proveli smo laboratorijski test koji je simulirao mogu li instrumenti za analizu prašine na svemirskim letjelicama otkriti i identificirati tragove života u emitiranim zrncima leda.
Kako bismo simulirali otkrivanje zrnaca leda dok ih analizatori prašine u svemiru bilježe, upotrijebili smo laboratorijsku postavu na Zemlji. Koristeći ovu postavu, ubrizgali smo malenu vodenu zraku koja je sadržavala bakterijske stanice u vakuum, gdje se zraka raspala u kapljice. Svaka kapljica sadržavala je, u teoriji, jednu bakterijsku stanicu.
Zatim smo gađali laserom pojedinačne kapljice, koje su stvorile nabijene ione iz vode i staničnih spojeva. Mjerili smo nabijene ione tehnikom koja se zove spektrometrija mase. Ova su nam mjerenja pomogla predvidjeti što bi instrumenti za analizu prašine na svemirskoj letjelici trebali pronaći ako naiđu na bakterijsku stanicu sadržanu u zrncu leda.
Otkrili smo da bi ti instrumenti mogli dobro identificirati stanični materijal. Instrumenti dizajnirani za analizu pojedinačnih zrnaca leda trebali bi moći identificirati bakterijske stanice, čak i ako postoji samo 0,01 posto sastojaka jedne stanice u zrncu leda iz gejzira sličnog Enceladusu.
Analizatori bi mogli pokupiti brojne potencijalne potpise iz staničnog materijala, uključujući aminokiseline i masne kiseline. Otkrivene aminokiseline predstavljaju ili fragmente staničnih proteina ili metabolite, koji su male molekule koje sudjeluju u kemijskim reakcijama unutar stanice. Masne kiseline su fragmenti lipida koji čine stanične membrane.
U našim eksperimentima koristili smo bakteriju pod imenom Sphingopyxis alaskensis. Ćelije ove kulture iznimno su sićušne – iste veličine kao stanice koje bi mogle stati u zrnca leda emitirana iz Enceladusa. Osim svoje male veličine, ove stanice vole hladna okruženja i potrebno im je samo nekoliko hranjivih tvari da prežive i rastu, slično kao što bi vjerovatno bio život prilagođen uvjetima u Enceladusovom okeanu.
Specifični analizator prašine na Cassiniju nije imao analitičke mogućnosti za identificiranje staničnog materijala u zrncima leda. Međutim, naučnci već dizajniraju instrumente s puno većim mogućnostima za potencijalne buduće misije Enceladusa. Naši eksperimentalni rezultati poslužit će za planiranje i dizajn ovih instrumenata.
Buduće misije
Enceladus je jedna od glavnih meta za buduće misije NASA-e i Evropske svemirske agencije. Godine 2022. NASA je objavila da je misija na Enceladus imala drugi najveći prioritet pri odabiru svojih sljedećih velikih misija – misija na Uran imala je najveći prioritet.
Evropska agencija nedavno je objavila da je Enceladus glavni cilj njezine sljedeće velike misije. Ova bi misija vjerovatno uključivala vrlo sposoban analizator prašine za analizu ledenih zrnaca.
Enceladus nije jedini mjesec s tekućim vodenim okeanom. Jupiterov mjesec Europa također ima ocean koji se proteže cijelim mjesecom ispod svoje ledene kore. Ledena zrnca na Europi lebde iznad površine, a neki znanstvenici misle da Evropa možda ima čak i gejzire poput Enceladusa koji izbacuju zrnca u svemir. Naše istraživanje također će pomoći proučavanju ledenih zrnaca iz Evrope.
NASA-ina misija Evropa Clipper posjetit će Evropu sljedećih godina. Clipper bi trebao biti lansiran u oktobru 2024. i stići na Jupiter u aprilu 2030. Jedan od dva masena spektrometra na letjelici, SUrface Dust Analyzer, dizajniran je za analizu pojedinačnih zrnaca leda.
Naša studija pokazuje da će ovaj instrument moći pronaći čak i sićušne frakcije bakterijske stanice, ako su prisutne u samo nekoliko emitiranih zrnaca leda.
S planovima ovih svemirskih agencija za blisku budućnost i rezultatima naše studije, izgledi za nadolazeće svemirske misije koje će posjetiti Enceladus ili Evropu su nevjerojatno uzbudljivi. Sada znamo da bi naučnici sa sadašnjim i budućim instrumentima trebali biti u mogućnosti otkriti postoji li život na nekom od ovih mjeseca.
