De Cassini orbiter avslöjade många fascinerande saker om Saturn-systemet innan dess uppdrag slutade i september 2017. Förutom att avslöja mycket om Saturnus ringar och ytan och atmosfären i Titan (Saturns största måne), var det också ansvaret för upptäckten av vattenflöden som kommer från Enceladus södra polära region. Upptäckten av dessa plummar utlöste en utbredd debatt om livets möjliga existens i månens inre.
Detta baserades delvis på bevis för att plommorna sträckte sig hela vägen till månens kärn- / mantelgräns och innehöll livsviktiga element. Tack vare en ny studie ledd av forskare från University of Heidelberg, Tyskland, har det nu bekräftats att plommorna innehåller komplexa organiska molekyler. Detta är första gången som komplexa organiska ämnen har upptäckts på en annan kropp än Jorden, och stärker fallet för månen som stödjer livet.
Studien, med titeln "Makromolekylära organiska föreningar från djupet av Enceladus", dykte nyligen upp i tidskriften Natur. Studien leddes av Frank Postberg och Nozair Khawaja från Institute for Earth Sciences vid University of Heidelberg och inkluderade medlemmar från Leibniz Institute of Surface Modification (IOM), Southwest Research Institute (SwRI), NASAs Jet Propulsion Laboratory, och flera universitet.
Förekomsten av ett flytande vattenhav i Enceladus inre har varit föremål för vetenskaplig debatt sedan 2005, då Cassini först observerade plummer som innehöll vattenånga som spjutade från månens södra polära yta genom sprickor i ytan (smeknamnet "Tiger Stripes"). Enligt mätningar gjorda av Cassini-Huygens sonden, dessa utsläpp består huvudsakligen av vattenånga och innehåller molekylärt kväve, koldioxid, metan och andra kolväten.
Den kombinerade analysen av avbildning, masspektrometri och magnetosfäriska data indikerade också att de observerade södra polära plummerna kommer från trycksatta underjordiska kamrar. Detta bekräftades av Cassini uppdraget 2014 när sonden genomförde tyngdkraftsmätningar som indikerade att det finns ett sydpolärt hav av flytande vatten med en tjocklek på cirka 10 km.
Strax innan sonden kastade sig in i Saturnus atmosfär erhöll sonden också data som indikerade att det inre havet har funnits under en tid. Tack vare tidigare avläsningar som indikerade närvaron av hydrotermisk aktivitet i interiören och simuleringar som modellerade interiören, drog forskarna slutsatsen att om kärnan var porös nog, kunde denna aktivitet ha tillhandahållit tillräckligt med värme för att upprätthålla ett inre hav under miljarder år.
Men alla tidigare studier av Cassini data kunde bara identifiera enkla organiska föreningar i plommonmaterialet, med molekylmassor mestadels under 50 atomenmiska enheter. För studiens skull observerade teamet bevis på komplex makromolekylärt organiskt material i plommonens iskalla korn som hade massor över 200 atommassaenheter.
Detta utgör den första någonsin detektering av komplexa organiska ämnen på en utomjordisk kropp. Som Dr. Khawaja förklarade i ett nyligen pressmeddelande från ESA:
”Vi hittade stora molekylära fragment som visar strukturer som är typiska för mycket komplexa organiska molekyler. Dessa enorma molekyler innehåller ett komplext nätverk som ofta är byggt av hundratals atomer av kol, väte, syre och troligt kväve som bildar ringformade och kedjeliknande understrukturer. ”
Molekylerna som detekterades var resultatet av de utkastade iskornen som träffade det dammanalyserande instrumentet ombord på Cassini med en hastighet av cirka 30 000 km / timme. Teamet tror dock att det bara var fragment av större molekyler som fanns under Enceladus iskalla yta. Som de säger i sin studie tyder data på att det finns en tunn organisk rik film ovanpå havet.
Dessa stora molekyler skulle vara resultatet av komplexa kemiska processer, som kan vara de som är relaterade till livet. Alternativt kan de härledas från grundmaterial som liknar det som har hittats i vissa meteoriter eller (som teamet misstänker) som genereras av hydrotermisk aktivitet. Postberg förklarade:
"Enligt min mening är fragmenten vi hittade av hydrotermiskt ursprung, efter att de har bearbetats inuti den hydrotermiskt aktiva kärnan i Enceladus: i höga tryck och varma temperaturer som vi förväntar oss där, är det möjligt att komplexa organiska molekyler kan uppstå."
Som nämnts har simuleringar nyligen visat att månen skulle kunna generera tillräckligt med värme genom hydrotermisk aktivitet för att dess inre hav kan ha funnits i miljarder år. Denna studie följer upp det scenariot genom att visa hur organiskt material kan injiceras i havet med hydrotermiska ventiler. Detta liknar det som händer på jorden, en process som forskare tror kan ha spelat en viktig roll i livets ursprung på vår planet.
På jorden kan organiska ämnen samlas på väggarna i stigande luftbubblor skapade av hydrotermiska ventiler, som sedan reser upp till ytan och sprids med havssprej och bubblorna spricker. Forskare tror att en liknande process händer på Enceladus, där gasbubblor som stiger genom havet skulle kunna föra organiskt material upp från kärnmantelgränsen till den iskalla ytan.
När dessa bubblor spricker vid ytan, hjälper det till att sprida en del av de organiska ämnena som sedan blir en del av den salta sprayen som kommer genom tigersprickorna. Denna spray fryser sedan in i isiga partiklar när den når utrymme och skickar organiskt material och is över Saturn-systemet, där det nu har upptäckts. Om denna studie är korrekt, är en annan grundläggande ingrediens för livet närvarande i Enceladus interiör, vilket gör livet där så mycket starkare.
Detta är bara det senaste i en lång rad av upptäckter gjorda av Cassini, av vilka många pekar på den potentiella existensen av liv på eller i några av Saturnus månar. Förutom att bekräfta de första organiska molekylerna i en ”havsvärld” i vårt solsystem, fann Cassini också tvingande bevis på en rik probiotisk miljö och organisk kemi på Titan.
I framtiden förväntas flera uppdrag återvända till dessa månar för att samla in fler bevis på potentiellt liv, plocka upp där de ärade värdiga Cassini slutade. Så länge Cassini och tack för att du bläddrade ett spår!
