• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Komplexa organiska ämnen bubblar från djupet av havsvärlden Enceladus

    Kredit:European Space Agency

    Data från den internationella rymdfarkosten Cassini har avslöjat komplexa organiska molekyler som kommer från Saturnus isiga måne Enceladus, stärker idén om att denna havsvärld är värd för livsvillkor.

    Mycket lite var känt om Enceladus före 2005 – året då Cassini först flög nära. Sedan dess, det har blivit en ständig källa till överraskningar, med hemligheter som fortfarande avslöjas även nu, efter uppdragets slut.

    Under rymdfarkostens otroliga karriär, forskare upptäckte att Enceladus med en diameter på 500 km har ett massivt hav under ytan gömt under en tjock isig skorpa, med bevis som pekar på kraftfulla hydrotermiska ventiler på havsbotten som blandar ihop material från månens vattenfyllda, porös kärna med havsvattnet.

    De upptäckte mäktiga gejsrar som släppte ut en blandning av vattenånga och iskorn från haven till rymden genom sprickor – med smeknamnet "tigerränder" – i månens isiga skal, tillhandahåller material till en av Saturnus ringar.

    Nu, ett team ledd av Frank Postberg och Nozair Khawaja från Heidelbergs universitet, Tyskland, har identifierat fragment av stora organiska molekyler i dessa utstötta iskorn. Resultaten publiceras idag i Natur .

    "Det är den första upptäckten någonsin av komplexa organiska ämnen som kommer från en utomjordisk vattenvärld, säger Frank.

    "Vi hittade stora molekylära fragment som visar strukturer som är typiska för mycket komplexa organiska molekyler, ", tillägger Nozair. "Dessa enorma molekyler innehåller ett komplext nätverk som ofta är byggt av hundratals kolatomer, väte, syre och troligen kväve som bildar ringformade och kedjeliknande understrukturer."

    Fragmenten, upp till 200 enheter molekylmassa, skapas när iskornen träffar dammanalysinstrumentet på Cassini med hastigheter på cirka 30 000 kilometer i timmen, men forskarna tror att före kollisionen, kornen innehåller originalet, ännu större molekyler, som kan ha molekylvikter på tusentals atommassaenheter.

    Forskare beräknar molekylvikt, eller vikt, som summan av vikten av enskilda atomer som finns i molekylen. Tidigare, Cassini hade bara upptäckt lätta organiska molekyler vid Enceladus som var mycket mindre än de senast hittade fragmenten.

    Sådana stora molekyler kan bara skapas genom komplexa kemiska processer – inklusive de som är relaterade till liv. Alternativt de kan komma från urmaterial som finns i vissa meteoriter eller, mer troligt, genereras av hydrotermisk aktivitet.

    "Enligt min mening är fragmenten vi hittade av hydrotermiskt ursprung, har bearbetats inuti den hydrotermiskt aktiva kärnan av Enceladus:i de höga tryck och varma temperaturer vi förväntar oss där, det är möjligt att komplexa organiska molekyler kan uppstå, säger Frank.

    Nyligen genomförda simuleringar visar att tillräckligt med värme för att driva hydrotermisk aktivitet under tiotals miljoner år skulle kunna genereras genom tidvattenfriktion om månen har en porös kärna med havsvatten som sipprar genom den.

    Till vänster:Det inre av Saturnus måne Enceladus. Grafiken visar den isiga skorpan, som är tunnare i polarområdena, under vilken sitter ett hav. Månen har en porös stenig kärna. Vatten som tränger in i kärnan värms upp genom kontakt med sten i det tidvattenuppvärmda inre. Det uppvärmda vattnet kommer in i havet vid hydrotermiska ventiler under polerna. Komplexa organiska ämnen och steniga partiklar är indragna i det hydrotermiska flödet. Gasbubblor som stiger upp genom havet samlar organiskt material på ytan och transporterar dem uppåt till isskalet. Mitten:Det oceaniska vattenytan ligger innanför sprickor i den södra polära isskorpan. Gasbubblor hjälper till att föra organiskt material till havsytan, där det skapar en tunn hinna i de isiga ventilerna. Höger:När bubblorna spricker vid ytan sprider de en del av det organiska, tillsammans med en spray salt havsvatten. Droppar av det dispergerade organiska materialet blir isbelagda när vattenånga fryser på deras yta, och tillsammans med den frusna sprayen av salt havsvatten, kastas ut i plymerna och detekteras sedan av Cassini. Observera att insättningarna i mitten och höger roteras 180º i förhållande till den globala vyn till vänster. Kredit:ESA; F. Postberg et al (2018)

    Följer upp detta scenario, det organiska materialet injiceras i havet genom hydrotermiska öppningar på botten av Enceladus hav – något som liknar de hydrotermiska platserna som finns på jordens botten, som är en av de möjliga miljöer som forskare undersöker för uppkomsten av liv på vår egen planet.

    I jordens hav, organiska ämnen från djupare vatten kan ackumuleras effektivt på väggarna av stigande luftbubblor, transportera dem till ytan där de sprids tillsammans med havsspray när bubblan spricker.

    Forskare tror att en liknande process kan hända på Enceladus. gasbubblor, stiger genom tiotals kilometer av havet, kan ta upp organiskt material från djupet där de bildar en tunn film som flyter på havsytan under det isiga skalet.

    När bubblorna spricker vid ytan hjälper det till att sprida en del av de organiska ämnen, tillsammans med spray av salt havsvatten. Små droppar av det dispergerade organiska materialet blir isbelagda när vattenånga fryser på deras yta, och tillsammans med den frusna sprayen av salt havsvatten, kastas ut i plymerna och detekteras sedan av Cassini.

    Detta är den senaste i en lång rad upptäckter som Cassini gjort som har målat Enceladus som en potentiellt beboelig vattenvärld.

    Enbart med Cassini-data, dock, det är inte möjligt att bekräfta det exakta ursprunget för de nyfunna organiska ämnen som de observerade fragmenten härrör från, eftersom storleken på fragmenten är vid den maximala gränsen som kan detekteras av instrumenten.

    "Om vi ​​kunde besöka Enceladus igen, vi skulle ta instrument som kan se hela molekylerna, inte bara dessa fragment, och det skulle berätta exakt vad de är och hur de har skapats, säger Frank.

    "Det verkar som om den här mystiska månen kommer att hålla denna hemlighet ett tag, men det är inom räckhåll för ett framtida uppdrag till Enceladus för att lösa denna del av pusslet, ", tillägger Nozair.

    Cassini-avslöjandena kommer också att ha viktiga konsekvenser för ESA:s kommande JUpiter ICy moons Explorer, Juice, som är planerad att lanseras 2022, med en ankomst till Jupitersystemet 2029.

    I likhet med Saturnus, Jupiter har ett komplext system av naturliga satelliter, med tre av de största – Europa, Ganymedes och Callisto – tros ha ett underjordiskt hav.

    "Tack vare Cassini-upplevelsen, vi kommer att veta vad vi ska leta efter och hur vi studerar det i Jupitersystemet, säger Nicolas Altobelli, ESA Cassini-projektforskare som också är ansvarig för utvecklingen av Juice science-verksamheten vid ESA.

    "Juice kommer att fortsätta utforska potentiellt beboeliga världar, undersöker de förhållanden där liv kunde ha uppstått i vårt solsystem."

    "Makromolekylära organiska föreningar från Enceladus djup" av F. Postberg et al, publiceras i Natur .


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com