Így találhatnánk legkönnyebben földön kívüli életet a Naprendszerben

A Szaturnusz lélegzetelállító gyűrűivel Naprendszerünk ékköve, amelyet a NASA Cassini-űrszondájának 13 évig tartó küldetése alatt alaposan megismerhettünk. Holdjai azonban sok szempontból még a bolygón is túltesznek. Akár a sűrű felhőzettel borított, szénhidrogén tengerekkel és tavakkal rendelkező, ősi Földre hajazó Titánra gondolunk, a felemás színezetű Iapetusra vagy a halálcsillagra emlékeztető Mimasra. Van azonban az összesen 62 közül még egy hold, ami még ezeknél is izgalmasabb a földön kívüli élet kutatása szempontjából, ez pedig az Enceladus.

Mint arról már korábban Kun Ádám, illetve én is írtam, az Enceladus az egyik, ha nem a legígéretesebb hely a Naprendszerünkben a Földön kívül, ahol élet kialakulhatott és akár még ma is létezhet. A Titánnál tízszer kisebb hold jégkérge alatt egy 20-30 kilométer mély globális óceán húzódik, melyet ár-apály erők fűtenek – emiatt az Enceladust a bolygókutatók többek közt a Jupiter Europa holdjával és a Titánnal együtt az óceánvilágok közé sorolják.

De vajon miért is annyira ígéretes az Enceladus például az Europához vagy a Marshoz képest? A megoldás a hold déli pólusának repedéseiből a világűrbe kilövellő gejzírekben rejlik, amelyekből egy űrszonda könnyen mintát tud venni, és azt potenciálisan vissza is tudja juttatni a Földre alapos vizsgálatok céljából. Mindehhez nem kell több kilométernyi jég alá lefúrni, mint az Europa esetén, vagy rendkívül nehezen elérhető, felszín alatti potenciális élőhelyeket keresni a Marson.

A Cassini-űrszonda által az Enceladus gejzírjeiről készített 2010-es felvétel.Fotó: NASA/JPL/Space Science Institute

Ez a koncepció, tehát a gejzírekből való mintavétel olyannyira működőképes, hogy az azokat 2005-ben felfedező Cassini űrszonda már annak az évnek a júliusában áthaladt a belőlük távozó törmeléken és jégszemcséken, műszereivel tanulmányozva azok összetételét. Ekkor vízjeget, szén-dioxidot és metánt talát, a későbbi átrepülések során pedig sótartalmú szemcsékre, nagy szénatomszámú szerves molekulákra és hőforrásokból származó szilikát ásványok nyomaira bukkant. 

Mindez további gravitációs mérésekkel egybevetve egyértelműen abba az irányba mutat, hogy a hold jégkérge alatt egy globális, sós óceán létezik, amelyben bőven rendelkezésre állnak az élethez szükséges olyan alapvető feltételek, mint a folyékony víz, a hő, a tápanyagok és a szerves molekulák. Az amerikai űrügynökség akkor csúcskategóriásnak számító Cassini szondája azonban a 90-es évek elejének technikájával készült, így nem volt alkalmas élet vagy komplex biomolekulák kimutatására. Továbbá senki nem számított arra, hogy gejzíreket fog találni az Enceladuson.

LIFE-fal az élet nyomában

A gejzírek áttörő felfedezését követően néhány évvel már meg is születtek a bolygókutatók első javaslatai arra, hogy miként lehetne a küldetéseket kihasználva megállapítani, van-e élet az Enceladus jégkéreg alatti óceánjában.

Az egyik lehetőség az, hogy lényegében a Curiosity marsjáróhoz hasonlóan egy összetett kémiai és (ebben az esetben) biológiai laboratóriumokkal felszerelt szonda önmaga értékeli ki a mintákat, és állapítja meg, hogy azok tartalmaznak-e életre vagy bonyolult szerves molekulákra utaló nyomot. Ez azonban rendkívül költségessé teheti az egész küldetést, és könnyen kétértelmű eredményre vezethet. Ennek ellenére ebbe az irányba indult el a 2015-ös Enceladus Life Finder (ELF) koncepció, amely új generációs tömegspektrométerek segítségével fehérjék felépítéséért felelős aminosavakat keresne, valamint izotóparányok mérésével biológiai aktivitás jeleit próbálná kimutatni.

Ennél talán célravezetőbb, ha a gejzírek által a hold belsejéből könnyen elérhetővé tett anyagot egy szonda begyűjti, visszahozza a Földre, majd a csúcstechnológiás laboratóriumokban évekig vagy évtizedekig lehet vizsgálni a mintákat. Erre tenne kísérletet a Peter Tsou és más bolygókutatók által először 2012-ben javasolt Life Investigation For Enceladus (LIFE).

A küldetés a koncepció szerint a NASA Stardust űrszondájánál korábban már sikeresen felhasznált megoldással gyűjtene por és jégszemcséket az Enceladusnál, egy alacsony sűrűségű aerogél kollektor segítségével. A Stardust a Wild-2 üstökös környezetéből juttatott vissza szemcséket ezzel a módszerrel, és 2006-ban meg is érkeztek a minták a Földre. A mintákban a vizsgálatok során egy egyszerű aminosavat, glicint is kimutattak.

A NASA Stardust-űrszondájának aerogél-kollektorja, amely 2006-ban sikeresen juttatott vissza mintákat a Wild-2 üstökös környezetébőlFotó: NASA

A LIFE aerogélt tartalmazó kapszuláját a mintavétel után lezárnák, hogy megőrizzék benne az illékony anyagokat és gázokat, valamint kizárják bármilyen szennyeződés veszélyét. A szondán a koncepció szerint egy 3 méteres rádióantenna kapna helyet, amely egyszerre végezne adattovábbítási feladatokat és szolgálna védőpajzsként a gejzíreken való áthaladáskor. A közel 800 kilogrammos űreszköz áramellátásért egy nukleáris akkumulátor (RTG, rádióizotópos termoelektromos generátor) felelne.

A műszerezettséget tekintve nem bonyolítanák túl a LIFE-ot: egy navigációs kamera, valamint egy a gejzírek anyagát vizsgálni képes tömegspektrométer és egy porszemcsedetektor kerülhetne még a szondára. A küldetés egy 2020-as évek eleji indítás esetén 15 évig tartana, ebből 8,5 év a Szaturnuszig tartó utazással és az ehhez szükséges Vénusz, valamint Föld melletti hintamanőverekkel telne. A szonda ezután két évet töltene a Szaturnusz körül, többször elhaladva az Enceladus mellett és potenciálisan több gejzírből gyűjtve mintákat. A Földre való visszatérés 4,5 évet venne igénybe; azután kezdődhetne a gejzírekből származó anyagok alapos vizsgálata.

Peter Tsouék koncepciójukban hangsúlyozzák, hogy egy kis tömegű, alacsony energiaigényű, céljait tekintve kizárólag a mintavételre fókuszált szonda a legjobb megoldás annak kiderítésére, létezik-e élet ma az Enceladuson.

De ha ez ilyen egyszerű, akkor miért csak koncepcióknál tartunk még?

Ahhoz, hogy az Enceladusról származó mintákat visszahozó küldetés belátható időn belül megvalósuljon, bele kell férnie a NASA Discovery programjában megszabott, nagyjából 500 milliárd dolláros limitbe. A 2014-es pályázati válogatásban azonban nem válaszottták ki, aminek okáról csak spekulálni lehet. A sietség pedig a LIFE kidolgozói szerint indokolt lenne, mert semmi nem garantálja, hogy a gejzírek folyamatosan, hosszú távon fognak működni.

Az Enceladus déli pólusánál a jégkérgen található négy nagy repedés, melyből több mint 100 kiinduló gejzírt (színes körök) azonosítottak a kutatók.Illusztráció: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Nem a költségek jelentik azonban a küldetés előtt álló legkomolyabb kihívást. Ha egy potenciálisan mikróbák által lakott égitestről hoznak vissza mintákat a Földre, az rögtön jelentős bolygóvédelmi kérdéseket vet fel. A hamarosan első lépéséig eljutó marsi mintavisszahozatal kapcsán ha nem is ilyen szinten, de ugyanúgy felmerül ez a probléma, amit valószínűleg Földbe csapódás esetén is hermetikusan zárt mintakapszulával és új biztonsági laboratóriumok építésével lehet majd megoldani. A LIFE tervezőinek javaslata emellett a következő: a szonda olyan nagy sebességgel repüljön át a gejzíreken, hogy az aerogélbe csapódva minden mikrobiális vagy virális struktúra elpusztuljon, de a nagyobb molekulák megmaradjanak.

Nagyon valószínű, hogy a LIFE-on és hasonló űrszondaterveken nagyon sokat lendítene egy a 2030-as évek elején gond nélkül lezajló marsi mintavisszahozatal. Ettől függetlenül a Naprendszer középső, gáz- és jégóriások, valamint izgalmas holdjaik által benépesített szegletében nem lesz hiány űrszondákból a következő időszakban. A Juno várhatóan még évekig vizsgálja a Jupiter belső szerkezetét, és lélegzetelállító felvételeket, illetve fontos adatokat küld a Földre. A 2020-as évek elején pedig elindul a NASA Europa Clipper űrszondája és az európai űrügynökség, az ESA JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) szondája is, amelyek a Jupiter jeges holdjait, azon belül is az Europát fogják vizsgálni. Végezetül a NASA nemrég jelentette be, hogy egy rendkívül ambiciózus küldetés keretében egy nyolcrotoros drónt küld a Szaturnusz Titán holdjára. A Dragonfly 2034-ben ér a holdra, és várhatóan forradalmasítja tudásunkat a földön kívüli élet kutatása szempontjából szintén ígéretes holdról.

Néhány korábbi cikkünk a témában: