پاشش تازهٔ اقیانوسی از آنسلادوس واضح‌ترین نشانه‌های حیات تاکنون را نشان می‌دهد
نوشتهٔ اریک رالز
یک بررسی عمیق جدید از داده‌های مأموریت کاسینی ناسا، غنی‌ترین مجموعه ترکیبات آلی تا به امروز را که از آنسلادوس فوران می‌کنند، آشکار کرده است؛ این ماه کوچک پوشیده از یخ، اقیانوسی جهانی را زیر پوسته‌اش پنهان دارد.
در مجله Nature Astronomy، کارشناسان گزارش دادند که ترکیبات آلی پیش از این ندیده‌ای را در دانه‌های یخی شناسایی کرده‌اند. کاسینی این دانه‌ها را تنها ۱۳ مایِل بالای سطح در حین عبور پرسرعت از یک پخش فعال جمع‌آوری کرد.
این نتیجه گامی مهم برای تأیید وجود شیمی آلی فعال در دریاچه زیرسطحی ماه است – نوع شیمی‌ای که در زمین پایه‌گذار حیات می‌باشد.
دانه‌های یخ تازه همه چیز را تغییر می‌دهند
سال‌هاست که دانشمندان می‌دانند آنسلادوس با موادی که از گیزرهای قطبی جنوبی‌اش به‌دست می‌آید، حلقهٔ پراکندهٔ E زحل را تغذیه می‌کند.
تحلیل‌های پیشین از دانه‌های حلقهٔ E ترکیبات آلی حاوی نیتروژن و اکسیژن را نشان داد. اما این ذرات سال‌ها در فضا سرگردان بود و تحت تأثیر آسیب‌های تابشی قرار گرفتند که ممکن است شیمی اولیه‌شان را تغییر داده باشد.
این بار، تیم بر «دانه‌های تازه» که مستقیماً از منفذها پرتاب شده و به مسیر کاسینی خورده‌اند تمرکز کرد. این دانه‌ها تنها چند دقیقه پیش از اقیانوس به‌دست آمده بودند.
«قبلاً ما ترکیبات آلی را در دانه‌های یخی که سال‌ها قدمت داشتند و احتمالاً تحت تأثیر محیط اشعهٔ شدید اطرافشان تغییر یافته بودند»، نوزائر خاوجا، نویسندهٔ اصلی از دانشگاه آزاد برلین، گفت.
«این ترکیبات آلی جدید تنها چند دقیقه قدمت داشتند و در یخی یافت شدند که تازه از اقیانوس زیر سطح آنسلادوس آمده بود.»
عبور سریع کاسینی از پخش
دادهٔ کلیدی به سال ۲۰۰۸ بازمی‌گردد، هنگامی که کاسینی با سرعت تقریباً ۱۱ مایِل بر ثانیه (حدود ۱۸ کیلومتر بر ثانیه) از پخش عبور کرد. در این سرعت، هر دانهٔ میکروسکوپی یخی به تجزیه‌گر غبار کیهانی فضاپیما برخورد کرد و به‌سرعت بخار شد.
این انفجار قطعات یونیزه‌ای تولید کرد که یک طیف‌سنج جرمی ریز می‌توانست بر اساس جرم و بار آنها را جداسازی کند.
این شکستگی پرسر و صدا در نهایت یک ویژگی بود نه یک عیب. این امر دانه‌ها را به قطعات مولکولی آشکار کننده تفکیک کرد – برخی حتی کوچکتر از یک هزارم میلی‌متر – که اثر انگشت شیمیایی آنها را نشان می‌داد.
کشف ترکیبات آلی جدید
علاوه بر تأیید دوباره ترکیبات آروماتیک و گونه‌های حاوی نیتروژن و اکسیژن که پیشتر مشاهده شده بودند، تیم خانواده‌هایی را شناسایی کرد که هنوز در ذرات تازه پخش فهرست نشده بودند.
این ترکیبات شامل استرهای آلیکلیک و حلقوی و اترها، به‌ویژه نمونه‌هایی با پیوندهای دوگانه، می‌شوند.
در مجموع، این ترکیب مسیر محتملی را به سوی شبکه‌های آلی پیچیده‌تر ترسیم می‌کند. استرها و اترها پیونددهنده‌های شیمیایی چندکاره هستند.
وقتی آنها را با ترکیبات آروماتیک و آلی‌های حاوی اتم‌های دیگر ترکیب کنید، یک جعبه ابزار برای واکنش‌هایی خواهید داشت که مولکول‌های پیچیده‌تری را تولید می‌کند.
«این مولکول‌هایی که در ماده تازه پرتاب‌شده یافتیم ثابت می‌کند که ترکیبات آلی پیچیده‌ای که کاسینی در حلقهٔ E زحل شناسایی کرد، نه تنها محصول طولانی‌مدت در معرض فضا هستند، بلکه به‌سرعت در اقیانوس آنسلادوس در دسترس هستند»، فرانک پوس‌تبرگ، هم‌نویسندهٔ این مقاله، گفت.
درون شیمی اقیانوس
مطابق با مطالعات، اقیانوس آنسلادوس در تماس با بستر سنگی است، جایی که واکنش‌های هیدروترمال می‌توانند گرما، مواد معدنی و گرادیان‌های رداکس را تأمین کنند.
فهرست تازه گسترش‌یافته ترکیبات آلی، وجود زیست‌شناسی را ثابت نمی‌کند، اما مدارکی قوی‌تر ارائه می‌دهد که اقیانوس از نظر شیمیایی فعال بوده و برای مسیرهای پیش‌حیات آماده است.
در زمین، محیط‌های مشابه — مانند چشم‌گرفتن هیدروترمال — اکوسیستم‌های پویایی را که بر پایهٔ انرژی شیمیایی به‌جای نور خورشید ساخته شده‌اند، میزبانی می‌کنند.
تازگی دانه‌های نمونه‌برداری شده مهم است. ترکیبات آلی که سال‌ها در حلقهٔ E می‌چرخند، در معرض تابش مغناطیسی و فوتوشیمی قرار می‌گیرند. این فرآیندها می‌توانند ساختار آنها را بازسازی یا تجزیه کنند.
در مقابل، ترکیباتی که در دانه‌های چند لحظه پیش پرتاب‌شده شناسایی می‌شوند، تصویری بسیار شفاف از شرایط زیرسطحی را حفظ می‌کنند. این تصویر پویا به‌نظر می‌رسد.
پاشش اقیانوسی از آنسلادوس
یکی دیگر از مزایای این مجموعه داده، نزدیکی است. نمونه‌برداری در فاصلهٔ ۱۳ مایِل از منفذها زمان پردازش جوی یا فضایی را به‌حداقل می‌رساند و مخلوط شدن با مادهٔ قدیمی‌تر و بازیافت‌شده را کاهش می‌دهد.
در علم سیارات، تجزیهٔ چیزی به این‌چنین نزدیک به منبعش بدون فرود نادر است. در اینجا، کاسینی نزدیک‌ترین گزینه را به دست آورد: جذب مستقیم پاشش اقیانوسی.
روش شناسایی همچنین اطمینان‌بخش است. طیف‌سنجی جرمی با یونیزیشن ناشی از ضربه، در جداسازی ترکیب‌های پیچیده به قطعات قابل شناسایی برتری دارد.
در میان دانه‌ها و عبورهای متعدد، الگو تکرار می‌شود. مجموعه متنوعی از ترکیبات آلی که با اقیانوسی سازگار است نه تنها عناصر اولیهٔ حیات را در بر دارد، بلکه چارچوب‌های شیمیایی که می‌توانند واکنش‌های پیچیده‌تری را پشتیبانی کنند، فراهم می‌کند.
جست‌وجوی حیات فرازمینی
هیچ ترکیب یا خانوادهٔ ترکیبی به‌تنهایی وجود حیات را ثابت نمی‌کند. اما هر دستهٔ جدیدی از ترکیبات آلی مشتق‌شده از اقیانوس، استدلال را تقویت می‌کند که آنسلادوس یک اولویت زیست‌شناسی فضایی است.
اگر استرها، اترها، ترکیبات آروماتیک و ترکیبات حاوی اتم‌های دیگر به‌صورت همزمان حضور داشته باشند، شیمی ماه می‌تواند پویا باشد و منبع انرژی پیچیده و شبکه‌های واکنشی داشته باشد.
ماموریت‌های آینده که بتوانند در ارتفاع پایین‌تری پرواز کنند، به‌طور مکرر نمونه‌برداری کنند یا مواد را به زمین بازگردانند، می‌توانند به‌دنبال نشانه‌های ایزوتوپی، کایرالیت و سایر نشانگرهای حیات بگردند که کاسینی به‌دلیل طراحی‌اش قادر به شناسایی آنها نبود.
کشفیات ماندگار کاسینی
پس از عبور از پخش در سال ۲۰۰۸، کاسینی برای تقریباً یک دهه به کاوش سامانه زحل ادامه داد. او مجموعه‌ای وسیع از اندازه‌گیری‌های گرد و غبار، میدان و پلاسما جمع‌آوری کرد که دانشمندان هنوز در حال استخراج اطلاعات از آن هستند.
این تحلیل جدید نشان می‌دهد که چه مقدار کشف هنوز در داده‌های گذشته نهفته است، به‌خصوص هنگامی که تکنیک‌های نوین و سؤال‌های تازه به مجموعه دادهٔ مناسب می‌رسند.
با نزدیک شدن به منفذها، جداسازی دانه‌های جوان‌ترین و گسترش موجودی ترکیبات آلی شناخته‌شده، این مطالعه آنسلادوس را در فهرست جهان‌هایی که شیمی اقیانوس می‌تواند با زیست‌شناسی تقاطع پیدا کند، به‌مراتب بالاتر می‌برد.
آیا حیات تا به حال از این شرایط بهره‌برداری کرده است یا نه، هنوز ناشناخته است، اما شیمی به‌نظر می‌رسد که به‌تدریج برای این کار آماده می‌شود.