Foszforvegyületeket mutattak ki a Szaturnusz Enceladus holdjának felszín alatti óceánjában, ami még valószínűbbé teheti, hogy a hold megfelelő feltételeket biztosít az életnek. Ez az első alkalom, hogy a biológiai folyamatokhoz nélkülözhetetlen foszfort sikerült egy Földön kívüli óceánban azonosítani – derül ki egy, a Nature folyóiratban szerdán közzétett tanulmányból.

A mindössze 500 kilométer átmérőjű Enceladus jégkérge alatt, 30-40 kilométeres mélységben egy globális vízréteg húzódik, amit árapályerők fűtenek. A NASA Cassini űrszondája által a hold déli pólusánál 2005-ben felfedezett jégvulkánok gejzírszerű kitörései az óceán anyagát a világűrbe repítik, ahol az könnyen vizsgálható, és az Enceladus mélyének titkairól árulkodik. A szonda méréseiből korábban kiderült, hogy a sós vízréteg lúgos kémhatású, szerves molekulákban gazdag, és az is, hogy az óceáni aljzaton hőforrások találhatók. Két éve kutatók azt állították, hogy a holdról távozó metán mennyiségét a hőforrások körül élő, anyagcseréjük melléktermékeként metánt előállító, földi metanogén archeákhoz hasonló mikroorganizmusok jelenléte is magyarázhatja.

Frank Postberg, a Berlini Szabad Egyetem bolygókutatója és kollégái szerint az Enceladus vízrétegében a foszfor koncentrációja 100-szor akkora lehet, mint a földi óceánokban. A foszfor volt az utolsó biogén – azaz életfolyamatokhoz vagy a biomolekulák felépítéséhez mindenképpen szükséges – elem a hidrogénen, oxigénen, nitrogénen, szénen és kénen kívül, amit eddig még nem sikerült a holdról távozó anyagban kimutatni. Bár a nátrium-foszfát vegyületek megtalálása önmagában nem igazolja, hogy van élet az óceánban, a kutatók szerint az Enceladus immár a legszigorúbb „lakhatósági kritériumot” is teljesíti.

A Cassini 2004 és 2017 között vizsgálta a Szaturnuszt és környezetét, és ezalatt többször átrepült a jégszemcsékből, vízpárából és más gázokból álló anyagkilövelléseken, valamint az óriásbolygó E gyűrűjén, amit az Enceladus jégvulkánjaiból kitörő jégszemcsék alkotnak. A holdról távozó anyagokat a szakemberek a szonda tömegspektrométereivel, az ion- és neutrális tömegspektrométerrel (INMS) és a kozmikuspor-analizátorral (CDA) vizsgálták. Postberg és munkatársai most az utóbbi adatait elemezték, amit az E gyűrűn történő áthaladások során gyűjtött az ott található jégszemcsékről.

A tanulmányt a Nature-nek kommentáló Mikhail Zolotov, az Arizonai Állami Egyetem bolygókutató professzora szerint a felfedezés megerősíti, hogy az Enceladus gejzírszerű anyagkilövellései egy lúgos kémhatású, jégkéreg alatti óceánból távoznak, amiben minden élethez szükséges kémiai elem jelen van. A kutató szerint a lúgos, magas karbonátion- és hidrogénkarbonátion-koncentrációjú óceán egyben arra utal, hogy az Enceladus az üstökösökre jellemző szén-dioxid-jégből és vízjégből formálódott, valahol a korai Naprendszer külső vidékein.

Ha ez igaz, az a bolygókutató szerint azt jelentené, hogy a vízréteg alatti szilikátos kőzetmag tömegének jelentős részét (egyes üstökösökhöz hasonlóan akár 50 százalékát) szerves anyagok adhatják. Az új eredményeknek, mint írta, egy másik fontos következménye is lehet: valószínűleg a külső Naprendszer jégkérgük alatt óceánokat rejtő égitestjein (mint a Jupiter Europa, vagy a Szaturnusz Titán holdja) is bőséggel előfordul a foszfor.

A Cassini méréseit földi kísérletekkel egészítették ki

A Cassini CDA tömegspektrométerének adataiban 345 jégszemcse jellemzőit vizsgálták meg, amik között 9 esetben találtak olyanokat, amelyekben magas koncentrációban fordult elő a nátrium-foszfát. A mérések precízebb kiértékelése érdekében a kutatók által végzett laboratóriumi kísérletek szerint a foszfor leginkább foszfátionok formájában lehet jelen az óceánban, 0,8-21 millimól (mM) koncentrációban, ami valószínűleg eltér az óceán különböző régiói között.

Ezután az Enceladus hőforrásainak körülményeit modellező geokémiai kísérleteket végeztek, amihez a kőzetmag anyagait szimuláló szenes kondrit meteoritok anyagát használták fel. A reakciók meggyorsítása érdekében 150 Celsius-fokon lefolytatott kísérletekből a kutatók szerint kiderült, hogy a földi óceánok foszforkoncentrációjának százszorosát közelítő mennyiségek elérhetők lehetnek az Enceladuson és akár más jeges holdak óceáni aljzatán, vagy alacsonyabb hőmérsékletű (65-80 Celsius-fokos) hőforrásainál is.

A kutatók azt állítják, hogy a lúgos, karbonátionokban gazdag víz és a szenes kondrit összetételű óceáni aljzat közötti kémiai reakciók mindenképpen magas foszfátion-koncentrációkat eredményeznek az Enceladuson. Eredményeik ezzel cáfolják azokat a korábbi modelleket, amik szerint alig van foszfor az ilyen jeges holdak óceánjaiban, ami megkérdőjelezné azok lakhatóságát.

Egy ilyet még 2018-ban közölt az Astronomical Journal folyóiratban a mostanában az 'Oumuamua csillagközi objektumról tett merész állításairól és ufókereséséről ismert Avi Loeb harvardi asztrofizikus és kollégája, Manasvi Lingam. Postbergék úgy vélik, Loebék modellje egyszerűen nem vette figyelembe a Föld és az Enceladus közötti alapvető geológiai és geokémiai különbségeket, és új eredményeik fényében nagyon valószínűtlen, hogy a foszfor mennyisége limitáló tényező lenne potenciális élőlényeknek.

Zolotov szerint az új kutatás egyik limitációját az adja, hogy csak 9 foszforvegyületet tartalmazó jégszemcsét tudtak azonosítani az adatokban, így különböző feltételezéseket kellett tenniük a foszforvegyületek összetételének és koncentrációjának meghatározására. Emellett azt állítja, az óceánban zajló kémiai folyamatok megértésénél Postberg és kollégái nem vették figyelembe, hogy milyen hatások növelhetik a foszforvegyületek mennyiségét, például azáltal, hogy a vízben lévő nátrium-karbonátok elősegítik a foszfátionok felszabadulását az óceáni aljzatból.

A kutató szerint ahhoz, hogy jobban megértsük, mi történik az Enceladus óceánjában, újabb szondákat kell odaküldeni, amik mintákat gyűjthetnének a gejzírszerű anyagkilövellésekből, és akár visszahozhatnák azokat a Földre. Egy ilyen minta-visszahozatal, amint arról korábban írtuk, az egyik legkönnyebb módja lehetne a földönkívüli élet felfedezésének a Naprendszerben. Az Enceladus vizsgálata az amerikai bolygókutatók által tavaly kiadott, évtizedes távlatú „decadal survey” javaslatcsomagjának egyik fő prioritása. A szakemberek egy keringőegységből és leszállóegységből álló, Enceladus Orbilandernek nevezett küldetés indítását javasolják a hold felé a 2030-as években, ami életre utaló jelek után kutatna. Közben a NASA innovatív megoldásokat is támogat a külső naprendszerbeli jégholdak óceánjainak szondákkal történő közvetlen vizsgálatára.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: