Jeśli na tym księżycu jest życie, możemy je znaleźć

Księżyc Saturna Enceladus od lat fascynuje naukowców jako jedno z najbardziej obiecujących miejsc do poszukiwania życia poza Ziemią. Wyniki najnowszych badań międzynarodowego zespołu naukowców, opublikowane w czasopiśmie "Science Advances", wskazują na to, że jeśli w ukrytym pod lodową skorupą oceanie tego niezwykłego ciała niebieskiego faktycznie są ślady życia, ich wykrycie mogłoby być łatwiejsze, niż myśleliśmy.

Artystyczne wyobrażenie pióropuszy na Enceladusie (Rys. ESA/Science Office} /materiały udostępnione

Naukowcy interesują się Enceladusem, bowiem pod jego grubą, lodową skorupą kryje się globalny ocean ciekłej wody, oddzielony od skalistego jądra. To właśnie ta podpowierzchniowa woda, w połączeniu z aktywnością geotermalną, czyni Enceladusa wyjątkowo interesującym w kontekście poszukiwań życia. Charakterystycznym zjawiskiem na południowym biegunie księżyca są potężne gejzery, wyrzucające w przestrzeń kosmiczną strumienie lodowych cząstek i pary wodnej. Te tzw. pióropusze powstają w wyniku kriowulkanizmu - procesów, w których woda i inne substancje lotne wydostają się przez szczeliny w lodowej skorupie. Dzięki misji sondy Cassini, która wielokrotnie przelatywała przez te pióropusze, naukowcy mieli unikalną okazję do bezpośredniej analizy próbek z pozaziemskiego oceanu.

W najnowszym badaniu, kierowanym przez profesora Franka Postberga z Freie Universität Berlin, naukowcy przeanalizowali dane z instrumentów sondy Cassini, a także wyniki eksperymentów laboratoryjnych i modele teoretyczne. Wyniki tych prac okazały się zaskakujące. Dotychczas sądzono, że krople wody wydobywające się z wnętrza Enceladusa zamarzają natychmiast po opuszczeniu oceanu. Okazuje się jednak, że proces ten jest znacznie wolniejszy, co prowadzi do rozdzielania się składników rozpuszczonych w wodzie.

Podczas powolnego zamarzania, sole i związki organiczne ulegają segregacji – różne substancje gromadzą się w różnych częściach zamarzających kropli. Przykładowo, chlorek sodu, czyli sól kuchenna oddziela się od węglanu sodu. Następnie, gdy zamarznięte krople przemieszczają się przez szczeliny w lodowej skorupie z prędkością nawet do 1000 km/h, często ulegają rozbiciu na mikroskopijne fragmenty. W efekcie powstają cząstki lodu, z których każda zawiera silnie skoncentrowany, wyselekcjonowany składnik oceanu.

To odkrycie ma ogromne znaczenie dla przyszłych badań. Dzięki temu naturalnemu „laboratorium” Enceladusa, próbki trafiające do instrumentów badawczych byłyby już wstępnie rozdzielone i skoncentrowane, co znacznie ułatwia identyfikację potencjalnych biosygnatur, czyli śladów życia. Jeżeli w oceanie tego księżyca istnieją mikroorganizmy, ich materiał biologiczny mógłby zostać oddzielony od innych składników podczas zamarzania kropli. Po rozbiciu na mikroskopijne fragmenty, cząstki zawierające potencjalne biosygnatury byłyby łatwiejsze do wykrycia i analizy nawet przy użyciu obecnie dostępnych technologii.

To przełomowe odkrycie ma kluczowe znaczenie dla planowanych misji kosmicznych, takich jak europejska misja L4, której celem będzie bezpośrednie poszukiwanie oznak życia na Enceladusie. W laboratoriach już prowadzone są testy specjalistycznych instrumentów, które mogą wykrywać materiał komórkowy w pojedynczych cząstkach lodu z pióropuszy.

Równolegle z analizą składu pióropuszy naukowcy przeprowadzili eksperymenty laboratoryjne, mające na celu odtworzenie warunków panujących w oceanie Enceladusa. Badania wykazały, że ocean ten charakteryzuje się bardzo niską zawartością tlenu, wysokim stężeniem węglanów oraz silnie zasadowym odczynem (pH 10-11). Do symulowanego środowiska wprowadzono mikroorganizm Methanothermococcus okinawensis, archeona metanogennego, który na Ziemi zamieszkuje okolice głębinowych kominów hydrotermalnych. 

Wyniki eksperymentu okazały się zaskakujące. Choć organizm ten nie był w stanie rosnąć w standardowym środowisku laboratoryjnym o tak wysokim pH i niskiej zawartości dwutlenku węgla, w symulowanym oceanie Enceladusa rozwijał się, produkując metan dzięki reakcjom wodno-skalnym. Mikroorganizmy potrafiły nawet dostosować swój metabolizm do ekstremalnie niskiego poziomu dwutlenku węgla, co świadczy o ich niezwykłej elastyczności i potencjale przetrwania w warunkach zbliżonych do tych panujących na Enceladusie.

Oba opublikowane badania znacząco zwiększają prawdopodobieństwo wykrycia śladów życia na Enceladusie. Z jednej strony, naturalna segregacja składników w pióropuszach ułatwia identyfikację potencjalnych biosygnatur. Z drugiej strony, eksperymenty laboratoryjne dowodzą, że niektóre ziemskie mikroorganizmy są w stanie przetrwać i rozwijać się w warunkach bardzo zbliżonych do tych, jakie panują w oceanie pod lodową skorupą księżyca Saturna. Naukowcy podkreślają, że choć nie oznacza to jeszcze istnienia życia na Enceladusie, to jednak przyszłe misje kosmiczne mają realną szansę na znalezienie jego śladów, jeśli dokładnie przeanalizują pojedyncze cząstki lodu z pióropuszy.