پاشش تازه اقیانوس از انسلادوس قوی‌ترین نشانه‌های حیات تا به امروز را آشکار می‌کند
نوشتهٔ اریک رالز
یک بررسی عمیق جدید از داده‌های کاشینی ناسا، غنی‌ترین مجموعه تا به‌حال از ترکیب‌های آلی را که از انسلادوس فوران می‌کنند، آشکار کرده است. این ماه کوچک، پوشیده از یخ، زیر پوسته‌اش اقیانوسی سراسری مخفی دارد.
در نشریه Nature Astronomy، کارشناسان گزارش دادند که ترکیب‌های آلی پیش از این دیده نشده را در دانه‌های یخی شناسایی کرده‌اند. کاشینی این دانه‌ها را تنها ۱۳ مایلی بالای سطح، هنگام عبور سریع از یک فوران فعال، جمع‌آوری کرد.
نتیجه گامی مهم به سوی تأیید شیمی آلی فعال در دریاچه زیرسطحی ماه است؛ این نوع شیمی که بر روی زمین پایهٔ حیات را تشکیل می‌دهد.
دانه‌های یخی تازه، همه‌چیز را تغییر می‌دهند
سال‌هاست که دانشمندان می‌دانند انسلادوس با موادی که از گیزرهای قطبی جنوب بر می‌انگیزد، به حلقهٔ پراکندهٔ E زحل تغذیه می‌کند.
تحلیل‌های پیشین از دانه‌های حلقهٔ E ترکیب‌های آلی حاوی نیتروژن و اکسیژن را نشان داد. اما این ذرات سال‌ها در فضا سرگردان بودند و تحت تابش‌های فضایی قرار گرفته‌اند که احتمالاً شیمی اولیهٔ آن‌ها را تغییر داده‌اند.
در این بار، تیم بر روی «دانه‌های تازه» که مستقیماً از منفذها به مسیر کاشینی پرتاب شده‌اند، تمرکز کرد. این دانه‌ها فقط چند دقیقه پیش از اقیانوس به‌دست آمده بودند.
«قبلاً ما ترکیب‌های آلی را در دانه‌های یخی شناسایی کرده بودیم که سال‌ها قدمت داشتند و ممکن است تحت تأثیر محیط تابشی شدید قرار گرفته باشند»، نويسندهٔ اصلی، نوزایر خاجا از دانشگاه آزاد برلین، بیان کرد.
«این ترکیب‌های آلی جدید تنها چند دقیقه قدمت داشتند و در یخی یافت شدند که تازه از اقیانوس زیر سطح انسلادوس به‌دست آمده بود.»
عبور سریع کاشینی از فوران
دادهٔ کلیدی به سال ۲۰۰۸ برمی‌گردد، زمانی که کاشینی با سرعت تقریباً ۱۱ مایلی در ثانیه (حدود ۱۸ کیلومتری در ثانیه) از فوران عبور کرد. در این سرعت، هر ذرهٔ میکروسکوپی یخ با برخوردی محکم به تجزیه‌گر ذرات کیهانی فضاپیما برخورد کرد و بلافاصله بخار شد.
این انفجار قطعات یونیزه‌شده‌ای ایجاد کرد که یک جرم‌سنج کوچک می‌توانست آن‌ها را بر پایهٔ جرم و بار الکتریکی تفکیک کند.
این تجزیهٔ خشن در نهایت یک ویژگی بود نه اشکال. این فرآیند دانه‌ها را به قطعات مولکولی واضحی تقسیم کرد – برخی حتی کوچکتر از هزارم میلی‌متر – که ردپای شیمیایی آن‌ها را نشان می‌داد.
کشف ترکیب‌های آلی جدید
علاوه بر تأیید ترکیب‌های آروماتیک و گونه‌های حاوی نیتروژن و اکسیژن که پیش از این مشاهده شده بودند، تیم خانواده‌هایی را شناسایی کرد که هنوز در ذرات فوران تازه ثبت نشده بودند.
این شامل استرهای شلشی و حلقوی و اترهای شلشی می‌شود؛ از جمله نمونه‌های دارای پیوند دوگانه.
به‌همراه، این ترکیب مسیر محتملی به سوی شبکه‌های آلی پیچیده‌تر ترسیم می‌کند. استرها و اترها پیوندهای شیمیایی چندکاره‌ای هستند.
اگر این‌ها را با ترکیب‌های آروماتیک و ترکیب‌های آلی حاوی اتم‌های غیرکربنی ترکیب کنید، جعبه‌ابزاری برای واکنش‌هایی خواهید داشت که مولکول‌های به‌تدریج پیچیده‌تری تولید می‌کنند.
«این مولکول‌هایی که در مواد تازه پرتاب‌شده یافتیم، ثابت می‌کنند ترکیب‌های پیچیدهٔ آلی که کاشینی در حلقهٔ E زحل شناسایی کرد، تنها محصول مواجههٔ طولانی‌مدت با فضا نیستند، بلکه به راحتی در اقیانوس انسلادوس موجود هستند»، هم‌نویسنده فرانک پوس‌برگ بیان کرد.
درون شیمی اقیانوس
اعتقاد بر این است که اقیانوس انسلادوس با کف سنگی زیرآب در تماس است، جایی که واکنش‌های هیدروترمال می‌توانند حرارت، مواد معدنی و گرادیان‌های ریداکس را تأمین کنند.
فهرست جدید گسترش‌یافته ترکیب‌های آلی ثابت نمی‌کند که حیات وجود دارد، اما ادعای اینکه اقیانوس از نظر شیمیایی فعال است و برای مسیرهای پیش‌زیستی آماده است را تقویت می‌کند.
در زمین، محیط‌های مشابه – مانند گیزرهای هیدروترمال – اکوسیستم‌های پر رونقی را میزبانی می‌کنند که بر پایهٔ انرژی شیمیایی نه نور خورشید ساخته شده‌اند.
تازگی دانه‌های نمونه‌برداری‌شده مهم است. ترکیب‌های آلی که سال‌ها در حلقهٔ E می‌چرخند، در معرض تابش‌های مغناطیسی و فتوکیمیا قرار می‌گیرند؛ این فرایندها می‌توانند ساختار آن‌ها را بازسازی یا تجزیه کنند.
در مقابل، ترکیب‌های کشف‌شده در دانه‌های چند لحظه پیش پرتاب‌شده، نمایی بسیار واضح‌تر از شرایط زیرسطحی را حفظ می‌کنند. این نمای واضح به نظر فعال می‌آید.
پاشش اقیانوسی از انسلادوس
یکی دیگر از مزایای این مجموعه داده، نزدیکی است. نمونه‌برداری در فاصله ۱۳ مایلی از منفذها زمان پردازش‌های جوی یا فضایی را به حداقل می‌رساند و مخلوط شدن با مواد قدیمی‌تری که بازیافت شده‌اند را کاهش می‌دهد.
در علم سیارات، تجزیه‌وتحلیل چیزی این‌چنین نزدیک به منبعش بدون فرود اندک است. در اینجا، کاشینی نزدیک‌ترین حالت ممکن را به‌دست آورد: جذب مستقیم پاشش اقیانوسی.
روش آشکارسازی نیز اطمینان بیشتری می‌بخشد. طیف‌سنج جرم با یونیزاسیون ضربه‌ای در تجزیه مخلوط‌های پیچیده به قطعات قابل شناسایی مهارت دارد.
در میان چندین دانه و عبورهای متعدد، الگو تکرار می‌شود. مجموعه‌ای متنوع از ترکیب‌های آلی که نشانگر اقیانوسی است که نه تنها عناصر خام حیات، بلکه چارچوب‌های شیمیایی را در بر دارد که می‌توانند واکنش‌های پیچیده‌تری را پشتیبانی کنند.
جستجوی حیات بیگانه
هیچ ترکیب یا خانواده‌ای از ترکیب‌ها به تنهایی وجود حیات را ثابت نمی‌کند. اما هر دستهٔ جدیدی از ترکیب‌های آلی مشتق‌شده از اقیانوس، استدلال را تقویت می‌کند که انسلادوس یک اولویت استرابیولوژیکی است.
اگر استرها، اترها، ترکیب‌های آروماتیک و ترکیب‌های آلی حاوی اتم‌های غیرکربنی به‌همراه هم حضور داشته باشند، شیمی این ماه می‌تواند دینامیک باشد، با منابع انرژی پیچیده و شبکه‌های واکنشی.
ماموریت‌های آینده که می‌توانند به‌صورت پایین‌تر پرواز کنند، به‌صورت مکرر نمونه‌برداری کنند یا مواد را به زمین بازگردانند، می‌توانند به‌دنبال سرنخ‌های ایزوتوپی، کِرالیته و سایر بیوسنک‌ها بگردند که کاشینی به‌دلیل طراحی‌اش قادر به آن نبود.
کشف‌های ماندگار کاشینی
پس از این غوطه‌ور شدن در فوران در سال ۲۰۰۸، کاشینی تقریباً یک دهه به‌کاوش سامانه زحل ادامه داد. او گنجی از داده‌های گرد و غبار، میدان و پلاسما جمع‌آوری کرد که دانشمندان همچنان در حال استخراج آن هستند.
این تحلیل جدید نشان می‌دهد که چقدر کشف‌های بیشتری در داده‌های ارثی نهفته است، زمانی که تکنیک‌های نوین و پرسش‌های تازه با مجموعه دادهٔ مناسب ترکیب می‌شوند.
با نزدیک شدن به منفذها، جداسازی جوان‌ترین دانه‌ها و گسترش فهرست ترکیب‌های آلی شناخته‌شده، این مطالعه انسلادوس را به‌سوی بالاترین فهرست جهان‌هایی که شیمی اقیانوس می‌تواند با زیست‌شناسی تلاقی داشته باشد، پیش می‌برد.
اینکه آیا حیات تاکنون از این شرایط بهره‌برداری کرده است یا نه، ناشناخته است، اما شیمی به‌نظر می‌رسد به‌تدریج آماده‌تر می‌شود.