Med hjälp av nya geokemiska modeller, SwRI-forskare fann att CO 2 i Enceladus hav kan styras av kemiska reaktioner på havsbotten. Att integrera detta fynd med tidigare upptäckter av H 2 och kiseldioxid antyder geokemiskt olika miljöer i den steniga kärnan. Denna mångfald har potential att skapa energikällor som kan stödja livet. Kredit:NASA/JPL-Caltech
Ett team från Southwest Research Institute utvecklade en ny geokemisk modell som avslöjar att koldioxid (CO 2 ) inifrån Enceladus, en Saturnus måne som hyser havet, kan kontrolleras av kemiska reaktioner vid dess havsbotten. Att studera plymen av gaser och frusen havsspray som släpps ut genom sprickor i månens isiga yta tyder på ett inre mer komplext än man tidigare trott.
"Genom att förstå plymens sammansättning, vi kan lära oss om hur havet är, hur det kom att bli så här och om det ger miljöer där livet som vi känner det skulle kunna överleva, " sa SwRI:s Dr Christopher Glein, huvudförfattare till en artikel i Geofysiska forskningsbrev beskriver forskningen. "Vi kom på en ny teknik för att analysera plymens sammansättning för att uppskatta koncentrationen av löst CO 2 i havet. Detta gjorde det möjligt för modellering att undersöka djupare inre processer."
Analys av masspektrometridata från NASA:s rymdfarkost Cassini indikerar att mängden koldioxid 2 förklaras bäst av geokemiska reaktioner mellan månens steniga kärna och flytande vatten från dess underjordiska hav. Att integrera denna information med tidigare upptäckter av kiseldioxid och molekylärt väte (H 2 ) pekar på en mer komplex, geokemiskt mångfaldig kärna.
"Baserat på våra resultat, Enceladus verkar demonstrera ett massivt kolbindningsexperiment, " sa Glein. "På jorden, klimatforskare undersöker om en liknande process kan användas för att minska industriella utsläpp av koldioxid 2 . Genom att använda två olika datamängder, vi härledde CO 2 koncentrationsintervall som är spännande liknande vad som skulle förväntas från upplösning och bildning av vissa blandningar av kisel- och kolhaltiga mineraler på havsbotten."
Ett annat fenomen som bidrar till denna komplexitet är den troliga närvaron av hydrotermiska ventiler inuti Enceladus. På jordens havsbotten, hydrotermiska ventiler avger varma, energirik, mineralbelastade vätskor som tillåter unika ekosystem som kryllar av ovanliga varelser att frodas.
"Det dynamiska gränssnittet mellan en komplex kärna och havsvatten kan potentiellt skapa energikällor som kan stödja liv, " sa SwRI:s Dr. Hunter Waite, huvudforskare av Cassinis jonneutrala masspektrometer (INMS). "Även om vi inte har hittat bevis på närvaron av mikrobiellt liv i havet av Enceladus, de växande bevisen för kemisk ojämvikt ger en frestande hint om att beboeliga förhållanden kan existera under månens isiga skorpa."
Det vetenskapliga samfundet fortsätter att skörda frukterna av Cassinis nära förbi Enceladus den 28 oktober, 2015, före uppdragets slut. INMS upptäckte H 2 när rymdfarkosten flög genom plymen, och ett annat instrument hade tidigare upptäckt små partiklar av kiseldioxid, två kemikalier som anses vara markörer för hydrotermiska processer.
"Särskilda källor till observerad CO 2 , kiseldioxid och H 2 innebär mineralogiskt och termiskt olika miljöer i en heterogen stenig kärna, ", sa Glein. "Vi föreslår att kärnan är sammansatt av ett kolsyrat övre skikt och ett serpentiniserat inre." Karbonater förekommer vanligtvis som sedimentära bergarter som kalksten på jorden, medan serpentinmineraler bildas från magmatiska havsbottenstenar som är rika på magnesium och järn.
Det föreslås att hydrotermisk oxidation av reducerat järn djupt i kärnan skapar H 2 , medan hydrotermisk aktivitet som skär kvartsbärande kolsyrade bergarter producerar kiseldioxidrika vätskor. Sådana bergarter har också potential att påverka CO 2 havets kemi via lågtemperaturreaktioner som involverar silikater och karbonater vid havsbotten.
"Konsekvenserna för eventuellt liv som möjliggörs av en heterogen kärnstruktur är spännande, ", sa Glein. "Denna modell kan förklara hur planetarisk differentiering och förändringsprocesser skapar kemiska (energi) gradienter som behövs av liv under ytan."
