Nem vehetjük biztosra, hogy van élet az Enceladuson, de a feltételek megvannak hozzá

A földön kívüli élet keresésének a fókuszában a Mars áll. A bolygó az űr mértékével közel is van hozzánk, valaha volt rajta folyékony víz, időszakosan akár most is lehet, és így elképzelhető, hogy valamilyen igen kezdetleges élet még létezik a vörös bolygón. De a Naprendszeren belüli élet keresése nem korlátozódik a Marsra. Bár a szilárd bolygók közül a Merkúr túl kicsi, és nincs légköre, a Vénusz pedig a pokol tökéletes megtestesítője a maga 400 °C feletti átlagos hőmérsékletével és kénsavesőivel, a gázóriások körül keringő holdak némelyike érdekes lehet. A Szaturnusz körül keringő Enceladus ilyen égitest.

A Szaturnusz holdja, az EnceladusFotó: Wikimedia Commons

Az Enceladus a Szaturnusz hatodik legnagyobb, 500 km átmérőjű holdja, ami 1,37 nap alatt kerüli meg bolygóját. A holdat 1789-ben William Herschel fedezte fel, és az a Szaturnusz egyik legkülső, E nevű gyűrűjében helyezkedik el.

A Szaturnusz rendszert vizsgáló és a Titán felszínére leszállóegységet juttató Cassini–Huygens űrszonda felvételeiből tudjuk, hogy a hold felszíne aktív, és gőzkitörések figyelhetők meg rajta. Az égitesthez közel elhaladó űrszondával a kitörés kémiai összetételét is sikerült megállapítani: 91 százalék víz, 3 százalék szén-dioxid, 4 százalék nitrogén vagy szén-monoxid és 1,6 százalék metán, valamint nyomokban ammónia, acetilén, hidrogén-cianid, és propán is lehet benne (Waite et al., 2006). És innentől egyértelmű, hogy miért lett érdekes az Encaladus: a kilövellés zömében víz, és az szilárd halmazállapotban ilyen jelenséget nem produkálhat.

Az Enceladus felszíne alatt folyékony víz lehet

A víz a legfontosabb kritériuma annak, hogy egy égitesten egyáltalán feltételezhessük az élet meglétét. Az Enceladus felszínét borító, feltehetőleg 30-40 kilométer vastag jégréteg alatt egy folyékony vízóceán található.

Az óceán kiterjedéséről még folyik a vita. A kilövellések és a felszínen a helyükön maradó, tigriskaromra emlékeztető lenyomatok a déli féltekére jellemzőek, ott is a sarok környékére. Ezen a tájékon biztosan van egy körülbelül 10 kilométer mély, felszín alatti óceán. A hold az űrszondára gyakorolt gravitációs vonzásának apró változásai és forgása egyenletlenségének elemzése alapján nem kizárható, hogy ez az óceán az egész holdat körbeöleli (Iess et al., 2014, Thomas et al., 2016).

A víz folyékony állapotban tartásához hőre van szükség. A fagyáspontot valamelyest csökkentheti például a vízben oldott ammónia, de ez önmagában még nagyon nem lenne elég ahhoz, hogy folyékony vizet találjunk. A Naptól igen távol lévő égitestet annak hője nem táplálja, de lehetséges, hogy az Enceladusnak van saját belső hője, ahogy a Földnek is. Ez akár 170 K-ra (ez még mindig −100°C) is melegítheti a hold belsejét. Ez mind a déli féltekén összpontosul, ott, ahol a kigőzölgések megfigyelhetők (Spencer et al., 2006). Ez még mindig kevés a folyékony víz megjelenéséhez. A Szaturnusz állandó vonzása árapály-jelenséget okoz a holdon, és az így súrlódó víztömeg hőt termel. Ahol a víz a hold porózus, szilikátos kőzetével érintkezik, ott akár 90°C is lehet (Hsu et al., 2015). A felszínhez közeledve persze egyre hidegebb van.

Az Enceladus belsejébe nem látunk, ahhoz le kellene szállni rá. A kilövellésekben viszont apró „homokszemeket” találtak, amelyek képződése csak bizonyos körülmények között lehetséges. Ezeket a körülményeket itt a Földön, laboratóriumi körülmények között igen behatóan vizsgálták. A kutatásban az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Részecske- és Magfizikai Intézetének kutatói is részt vettek. Az eredmények alapján mondták ki, hogy ilyen méreteloszlású szilikátszemcsék kialakulása az Enceladus óceánjának ismert összetétele mellett csak úgy lehetséges, ha a származási helyen az űr hidegéhez képest meleg van.

Víz is van, szerves anyag is van, energiaforrás is van

A folyékony víz mellett az életnek szerves anyagok meglétére és energiaforrásra van szüksége. Mindkettő megtalálható az Encaladuson. 2015-ben a Cassini űrszonda az egyik kigőzölgésen keresztül haladt át, így annak kémiai összetételét elemezni tudta, és hidrogénmolekulákat (H2) talált benne. Molekuláris hidrogén általában a víz bomlásából keletkezik, amelynek során valamilyen fém (például vas) oxidálódik, és a víz hidrogénje redukálódik. Ez játszódik le a földi óceánok mélyén a hidrotermális kürtőkben. A molekuláris hidrogén energiaforrás lehet élőlények számára, ahogy a Földön is az (Waite et al., 2017).

Az Enceladus és a CassiniForrás: NASA

Egyszerűbb szerves molekulákat még egy évtizede is kimutattak a kilövellésekből. A metán, a hidrogén-cianid, az acetilén és a szén-monoxid kiindulása lehet összetettebb, biológiailag fontos szerves anyagok keletkezésének. A híres Miller–Urey kísérletben, amelyben bizonyították, hogy aminosavak keletkezhetnek ammóniából, metánból, hidrogénből és vízgőzből, olyan anyagok szerepelnek, amelyek jelen vannak az Enceladuson is. Egy nemrég megjelent tanulmányban (Postberg et al., 2018) egészen komplex és nagy méretű szerves molekulák jelenlétét bizonyították az Enceladusban. Az űrszonda tömegspektrométerében az ebből keletkezett darabokat tudták csak azonosítani (túl nagy tömegű anyagokat nem tud detektálni, de azok bomlásából keletkező kisebb darabokat igen). Valamilyen aromás gyűrű, oxigént tartalmazó oldalcsoport és alkillánc biztos van a molekulában. Bár a pontos molekula vagy molekulák mibenlétéről egyelőre nem tudni többet, de tény, hogy komplex szerves molekulák kialakulhatnak a hold felszíne alatt.

Az Encaladuson tehát minden együtt van ahhoz, hogy akár ki is alakulhasson rajta élet. Anélkül, hogy odamennénk, és mintát vennénk az igen vastag jégréteg alatti vízből, annak is lehetőleg a melegebb részéből, nem mondhatjuk biztosra, hogy van ott élet, de azt sem, hogy nincs. Az asztrobiológiai vizsgálatok alapvetően az élet lehetőségét próbálják kipuhatolni más égitesteken. Az űrszondák korlátozott mérési lehetőségei mellett az is óriási technikai és tudományos bravúr, hogy ennyi tudunk egy tőlünk 1,278 milliárd kilométerre lévő égitestről.

A szerző az MTA - ELTE Elméleti Biológiai és Evolúciós Ökológiai Kutatócsoport főmunkatársa. A Qubiten megjelent korábbi cikkei itt olvashatók.  

Hivatkozott irodalom

1. Waite, J. H., Combi, M. R., Ip, W.-H., Cravens, T. E., McNutt, R. L., Kasprzak, W., Yelle, R., Luhmann, J., Niemann, H., Gell, D., Magee, B., Fletcher, G., Lunine, J. és Tseng, W.-L. 2006. Cassini ion and neutral mass spectrometer: Enceladus plume composition and structure. Science 311(5766): 1419–1422

2. Iess, L., Stevenson, D. J., Parisi, M., Hemingway, D., Jacobson, R. A., Lunine, J. I., Nimmo, F., Armstrong, J. W., Asmar, S. W., Ducci, M. és Tortora, P. 2014. The gravity field and interior structure of Enceladus. Science 344(6179): 78–80

3. Thomas, P. C., Tajeddine, R., Tiscareno, M. S., Burns, J. A., Joseph, J., Loredo, T. J., Helfenstein, P. és Porco, C. 2016. Enceladus’s measured physical libration requires a global subsurface ocean. Icarus 264: 37–47

4. Spencer, J. R., Pearl, J. C., Segura, M., Flasar, F. M., Mamoutkine, A., Romani, P., Buratti, B. J., Hendrix, A. R., Spilker, L. J. és Lopes, R. M. C. 2006. Cassini encounters Enceladus: Background and the discovery of a south polar hot spot. Science 311(5766): 1401–1405

5. Hsu, H.-W., Postberg, F., Sekine, Y., Shibuya, T., Kempf, S., Horányi, M., Juhász, A., Altobelli, N., Suzuki, K., Masaki, Y., Kuwatani, T., Tachibana, S., Sirono, S.-i., Moragas-Klostermeyer, G. és Srama, R. 2015. Ongoing hydrothermal activities within Enceladus. Nature 519: 207

6. Waite, J. H., Glein, C. R., Perryman, R. S., Teolis, B. D., Magee, B. A., Miller, G., Grimes, J., Perry, M. E., Miller, K. E., Bouquet, A., Lunine, J. I., Brockwell, T. és Bolton, S. J. 2017. Cassini finds molecular hydrogen in the Enceladus plume: Evidence for hydrothermal processes. Science 356(6334): 155–159

7. Postberg, F., Khawaja, N., Abel, B., Choblet, G., Glein, C. R., Gudipati, M. S., Henderson, B. L., Hsu, H.-W., Kempf, S., Klenner, F., Moragas-Klostermeyer, G., Magee, B., Nölle, L., Perry, M., Reviol, R., Schmidt, J., Srama, R., Stolz, F., Tobie, G., Trieloff, M. és Waite, J. H. 2018. Macromolecular organic compounds from the depths of Enceladus. Nature 558(7711): 564–568