Po raz pierwszy fosfor – najrzadszy z sześciu pierwiastków, od których zależy życie, jakie znamy – został znaleziony na małym, otoczonym oceanem księżycu w naszym Układzie Słonecznym.
Naukowcy przeczesują dane przesłane do domu przez NASA Statek kosmiczny Cassini Prawie 15 lat temu powiedzieli, że znaleźli obfite ilości fosforu w gejzerach, z których rutynowo wybuchają w kosmosie Enceladusmały księżyc z Saturn I jedno z najbardziej prawdopodobnych miejsc w Układ Słoneczny Gdzie może istnieć życie.
Enceladus to pokryty lodem księżyc, który pod lodową skorupą skrywa rozległy ocean płynnej wody. Naukowcy odkryli wcześniej inne elementy budulcowe życia w księżycowym oceanie, w tym węgiel, wodór, azot, siarkę i tlen. Jednak fosfor, który łączy się z cukrami, tworząc szkielet dla cząsteczek DNA, a także pomaga w naprawie i utrzymaniu błon komórkowych, dotychczas uniknął wykrycia.
Powiązany: Księżyc Saturna, Enceladus, wyrzuca pióropusz wody o wysokości 6000 mil. Czy życie może czaić się pod lodową skorupą?
Intrygujące nowe odkrycia szacują, że stężenie fosforu na Enceladusie jest co najmniej 500 razy wyższe niż najwyższe znane stężenie na Ziemi. Gruntoceany. Odkrycie, ogłoszone w artykule badawczym opublikowanym w środę (14 czerwca), pokazuje, że lodowy księżyc, już jeden z głównych kandydatów do poszukiwania obcego życia, spełnia teraz „najbardziej rygorystyczne wymagania dotyczące zamieszkiwania”.
„Nie znaleźliśmy życia ani nawet czegoś, co stworzyło życie” – powiedział Space.com Frank Postberg, profesor nauk planetarnych na Freie Universität Berlin w Niemczech, który kierował badaniami. Dodał: „Właśnie znaleźliśmy oznaki czegoś, co wskazuje na to, że może tam powstawać życie. To tylko wskaźnik możliwości zamieszkania, bardzo dobry i ważny wskaźnik”.
Przez ostatnie pięć lat Postberg i jego współpracownicy badali dane zebrane przez sondę Cassini w 2008 roku, kiedy sonda przeleciała obok i „skosztowała” gejzerów, które posiadał Enceladus. wyrzucony w kosmos. Te potężne strumienie wody są prawdopodobnie wyzwalane, gdy grawitacja gazowego olbrzyma Saturna naciska na księżyc, ogrzewając jego skaliste wnętrze. Woda pod ciśnieniem przepływa następnie przez pęknięcia w skorupie lodowej, przebijając się przez przestrzeń z prędkością 79 galonów (360 litrów) na sekundę, wystarczająco szybko, aby wypełnić basen olimpijski w zaledwie dwie godziny. Podczas gdy większość materiału z piór spada na powierzchnię Księżyca w postaci śniegu, część z nich jest również usuwana SaturnPierścień E, słabe halo drobnych cząstek lodu. To właśnie te cząstki zderzyły się z instrumentami Cassini podczas jej przelotu.
chwila poprzednie wyszukiwanie Bazując na modelach komputerowych, z których wynika, że na Enceladusie może występować fosfor, po raz pierwszy bezpośrednio zaobserwowano pierwiastek w materiale z gejzerów Enceladusa.
„Jedyną pośrednią rzeczą jest to, że sole fosforanowe zostały znalezione w pierścieniu E Saturna, a nie w samym biegunie” – mówi Space.com Christopher Glenn, planetolog i geochemik z Southwest Research Institute w Teksasie i jeden z autorów nowego badania. . „Ale wiemy, że pióropusz Enceladusa zasila pierścień E. Nie ma w tym żadnej tajemnicy” – dodał.
Podczas przeglądania pomiarów ponad 300 ziaren lodu pobranych przez sondę Cassini i danych odtworzonych w laboratorium w celu weryfikacji, zespół odpowiedzialny za nowe badanie odkrył dziewięć ziaren zawierających wyraźny ślad fosforanu, jedynej formy fosforu, która Może wchłaniać żywe organizmy I są przez nich wykorzystywane do wzrostu.
„To był zaskakujący moment, kiedy po raz pierwszy zdałem sobie sprawę, że te widma najprawdopodobniej pokazują fosforany” – powiedział Postberg, dodając, że jego zespół był neutralny podczas analizy danych. „Przyznaję, że fosforany są prawdopodobnie najlepszą rzeczą, jaką mogliśmy znaleźć, ale nie szukaliśmy ich specjalnie”.
Naukowcy są podzieleni co do obecności fosforu na Enceladusie. A Badanie 2018 Typowe stężenia fosforu na Księżycu pozwalają wywnioskować, że kluczowy pierwiastek zostanie wyczerpany w oceanach Księżyca, a tym samym niedostępny dla potencjalnego życia. Jednak nowe badanie „odwraca moje ustalenia z mojego poprzedniego modelu”, powiedział Space.com Manasvi Lingam, który kierował badaniami w 2018 roku, ale nie był częścią nowego badania. „W nauce często zdarza się, że stare teorie są zastępowane przez nowsze teorie i ulepszone dane – w rzeczywistości w ten sposób rozwija się ta dziedzina”.
Wyniki najnowszego badania są zgodne z tym, co zespół naukowców, w tym Glenn, odkrył w 2022 roku. Wykorzystując zaktualizowane modele geochemiczne, zespół był w stanie szacowany Ten ortofosforan faktycznie rozpuszczałby się w wodach Enceladusa w znacznie szybszym tempie niż wcześniej oczekiwano, w wyniku czego ocean mógłby być 1000 razy bogatszy w fosfor niż ziemski.
Z nowych badań wynika również, że ortofosforany są „łatwo dostępne” w oceanach Enceladusa, przy czym według najlepszych szacunków obfitość tego fosforanu jest 1000 razy większa niż w oceanach Ziemi. Na Ziemi fosfor jest uwalniany przez skały podczas erozji i wietrzenia suchego lądu, czego Enceladus nie ma. Zamiast tego naukowcy uważają, że interakcje między wodami księżycowego oceanu a skałami tworzącymi jego jądro rozpuszczają duże ilości fosforu w oceanie.
„Nikt nie byłby zaskoczony, gdyby w skale Enceladusa były fosforany. Na kometach są fosforany… to nic wielkiego” – powiedział Postberg. „Ważne jest jednak to, że rozpuszcza się w oceanie [it’s] łatwo dostępne dla potencjalnego powstania życia”.
To odkrycie ma implikacje poza rogiem Enceladusa w Układzie Słonecznym. Fosfor jest bardzo rzadki w wodach naturalnych, ponieważ łatwo reaguje z dodatnio naładowanymi atomami, takimi jak wapń, tworząc fosforan wapnia, który zatrzymuje fosfor, czyniąc go niezdatnym do życia. Ale Enceladus jest w stanie pomieścić tak duże ilości rozpuszczonego fosforu, ponieważ zawiera coś, co naukowcy nazywają sodowym oceanem.
Oceany sodowe lub jeziora sodowe są bogate w węglany – minerały, które zawierają dwutlenek węgla i łatwo tworzą się w wodzie. Węglany wiążą się z innymi pierwiastkami, takimi jak wapń, pozostawiając fosfor dostępny do użytku przez całe życie. Proces ten można zobaczyć m.in Grunt Również. Mono Lake w Kalifornii, jeziora sodowe w Nevadzie i Borax Lake w Oregonie to tylko kilka przykładów jezior sodowych, w których bogate ekosystemy mogą przetrwać. Gdzie indziej na świecie, Afryka, Azja i Europa znane są z podobnych jezior sodowych.
W Układzie Słonecznym ciała niebieskie, na których znajdują się oceany poza linią zamarzania – arbitralnym punktem w systemie między pasem asteroid a orbitą Jowisza, poza którym węgiel i lód zaczynają się skraplać w stałe lody – nieuchronnie będą miały ocean sodowy, zgodnie z nowe badanie.
Postberg i jego zespół znaleźli duże ilości węglanów w ziarnach lodu, które pobrała sonda Cassini, co wskazuje, że światy oceaniczne, takie jak Enceladus – podobnie jak cztery największe księżyce Urana, które niedawno Stwierdzono, że jest gospodarzem zakopanych oceanów – Wszystkie „powinny być tymi sodowymi oceanami i powinny mieć łatwy czas rozpuszczania fosforanów ze skały” – powiedział Postberg.
Planetarne bloki budulcowe, z których uformowane są wszystkie planety i księżyce Układu Słonecznego, są bogate w węglany, więc każde ciało niebieskie w zewnętrznym Układzie Słonecznym, które ma ocean stykający się ze skałami, może zawierać jezioro sodowe, które może zawierać obfite ilości fosforany.
„Te węglany są czymś powszechnym w zewnętrznym Układzie Słonecznym” – powiedział Postberg. „Dotyczy to nie tylko Enceladusa, ale wszystkich światów oceanicznych w zewnętrznym Układzie Słonecznym”.
Tak więc, chociaż dokładna ilość fosforu w oceanie Enceladusa jest wciąż szacunkowa – naukowcy twierdzą, że lokalne stężenia mogą pozostać wyższe lub niższe, ponieważ nie wiemy jeszcze wszystkiego o funkcjonowaniu Księżyca – debata na temat tego, czy sam fosfor jest kluczowym składnikiem dla Życie, istniejące na powierzchni Księżyca, wydaje się być ostatecznie uregulowane.
„Nadaje się do zamieszkania – oczywiście trudno temu zaprzeczyć – ale nie wiemy, czy jest zamieszkany” – powiedział Postberg.
Badacze niewiele wiedzą, jeśli w ogóle, co dzieje się z wodą oceaniczną na Enceladusie, gdy przemieszcza się ona z oceanu, przez skorupę lodową i w przestrzeń kosmiczną. Według Glenna wyjaśnienie, jak działa ten proces przenoszenia, pozwoli nam lepiej zrozumieć oceny możliwości zamieszkania na Księżycu na podstawie pomiarów statków kosmicznych.
„Myślę, że jesteśmy gotowi na wyzwanie!” Powiedział.
Nowe badania opisano w A papier Opublikowano w środę (14 czerwca) w czasopiśmie Nature.
„Nagradzany beeraholik. Fan Twittera. Podróżnik. Miłośnik jedzenia.