Saturn se ističe sa svojih 146 potvrđenih mjeseca, više nego bilo koji drugi planet u Sunčevom sustavu, a posebno se ističe jedan, Enceladus. Ovaj mjesec posjeduje sve sastojke potrebne za život.

Od 2004. do 2017. godine, misija Cassini, zajednički projekt NASA-e, Europske svemirske agencije i Talijanske svemirske agencije, istraživala je Saturn, njegove prstenove i mjeseca. Cassini je donio izvanredne rezultate. Enceladus, koji u promjeru ima samo 504 kilometra, skriva ocean tekuće vode ispod svoje ledena kore koji se proteže preko cijelog mjeseca.

Gejziri na južnom polu mjeseca izbacuju plinove i ledene čestice nastale od oceanske vode u svemir.

Iako inženjeri misije Cassini nisu planirali analizirati ledene čestice koje Enceladus aktivno ispušta, na svemirskoj letjelici su imali analizator prašine. Ovaj instrument mjerio je pojedinačne ledene čestice i pružao znanstvenicima informacije o sastavu podmorskog oceana.

Kao planetarni znanstvenik i astrobiolog koji proučava ledene čestice s Enceladusa, zanima me postoji li život na ovom ili drugim ledenim mjesecima. Također želim razumjeti kako znanstvenici poput mene mogu otkriti taj život.

Sastojci za život Slično Zemljinim oceanima, ocean na Enceladusu sadrži sol, uglavnom natrijev klorid poznat kao kuhinjska sol. Ocean također sadrži različite ugljikove spojeve te proces pod nazivom plimno grijanje koji stvara energiju unutar mjeseca. Tekuća voda, kemija na bazi ugljika i energija ključni su sastojci za život.

Tijekom 2023. godine, ja i drugi znanstvenici otkrili smo fosfat, još jedan spoj koji podržava život, u ledenim česticama koje potječu iz oceana Enceladusa. Fosfat, oblik fosfora, neophodan je za sav život na Zemlji. Fosfat je dio DNK, staničnih membrana i kostiju. To je bio prvi put da su znanstvenici otkrili ovaj spoj u izvanzemaljskom vodenom oceanu.

Kameno jezgro Enceladusa vjerojatno komunicira s vodenim oceanom kroz hidrotermalne otvore. Ove vruće, gejzirske strukture izviru iz morskog dna. Znanstvenici predviđaju da bi slično okruženje moglo biti mjesto nastanka života na Zemlji.

Otkrivanje potencijalnog života Do sada nitko nikada nije otkrio život izvan Zemlje. No, znanstvenici se slažu da je Enceladus vrlo obećavajuće mjesto za potragu za životom. Kako pristupamo toj potrazi?

U radu objavljenom u ožujku 2024. godine, moji kolege i ja proveli smo laboratorijski test koji je simulirao mogućnost otkrivanja tragova života pomoću instrumenata za analizu prašine na svemirskim letjelicama u izbačenim ledenim česticama.

Da bismo simulirali detekciju ledenih čestica kako ih bilježe analizatori prašine u svemiru, koristili smo laboratorijsku postavku na Zemlji. U ovoj postavi ubrizgali smo tanki vodeni mlaz koji je sadržavao bakterijske stanice u vakuum, gdje se mlaz raspao na kapljice. Teoretski, svaka kapljica sadržavala je jednu bakterijsku stanicu.

Zatim smo laserom pucali po pojedinačnim kapljicama, što je stvorilo nabijene ione iz vode i spojeva stanica. Nabijene ione mjerili smo tehnikom zvanom masena spektrometrija. Ova mjerenja pomogla su nam predvidjeti što bi instrumenti za analizu prašine na svemirskoj letjelici trebali naći ako naiđu na bakterijsku stanicu sadržanu u ledenoj čestici.

Otkrili smo da bi ti instrumenti dobro obavili posao identificiranja staničnog materijala. Instrumenti dizajnirani za analizu pojedinačnih ledenih čestica trebali bi moći identificirati bakterijske stanice, čak i ako postoji samo 0,01% sastojaka jedne stanice u ledenoj čestici iz gejzira sličnog onima na Enceladusu.

Analizatori bi mogli otkriti nekoliko potencijalnih potpisa staničnog materijala, uključujući aminokiseline i masne kiseline. Otkrivene aminokiseline predstavljaju ili fragmente proteina stanica ili metabolite, koji su mali molekuli koji sudjeluju u kemijskim reakcijama unutar stanice. Masne kiseline su fragmenti lipida koji čine membrane stanica.

U našim eksperimentima koristili smo bakteriju nazvanu Sphingopyxis alaskensis. Stanice ove kulture izuzetno su sitne - iste veličine kao stanice koje bi mogle stati u ledeni čestice izbačene s Enceladusa. Osim male veličine, te stanice vole hladno okruženje i trebaju samo nekoliko hranjivih tvari da bi preživjele i rasle, slično kako bi se život prilagodio uvjetima u oceanu Enceladusa.

Specifični analizator prašine na Cassiniju nije imao analitičke sposobnosti za identifikaciju staničnog materijala u ledenim česticama. Međutim, znanstvenici već projektiraju instrumente s mnogo većim mogućnostima za potencijalne buduće misije na Enceladusu. Naši eksperimentalni rezultati će informirati planiranje i dizajn tih instrumenata.

Buduće misije Enceladus je jedan od glavnih ciljeva za buduće misije NASA-e i Europske svemirske agencije. Godine 2022., NASA je objavila da misija na Enceladus ima drugi najviši prioritet dok su birali svoje sljedeće velike misije – misija na Uran imala je najviši prioritet.

Europska agencija nedavno je objavila da je Enceladus glavni cilj za njenu sljedeću veliku misiju. Ta bi misija vjerojatno uključivala vrlo sposoban analizator prašine za analizu ledenih čestica.

Enceladus nije jedini mjesec s oceanom tekuće vode. I Jupiterov mjesec Europa ima ocean koji se proteže ispod cijele svoje ledene kore. Ledene čestice na Europi lebde iznad površine, a neki znanstvenici misle da Europa možda ima i gejzire poput onih na Enceladusu koji izbacuju čestice u svemir. Naše istraživanje također će pomoći u proučavanju ledenih čestica s Europe.

NASA-ina misija Europa Clipper posjetit će Europu u narednim godinama. Clipper je zakazan za lansiranje u listopadu 2024. godine i stići će na Jupiter u travnju 2030. godine. Jedan od dva masena spektrometra na svemirskoj letjelici, analizator površinske prašine, dizajniran je za analizu pojedinačnih ledenih čestica.

Naša studija pokazuje da će ovaj instrument moći pronaći čak i male dijelove bakterijske stanice, ako su prisutne u samo nekoliko izbačenih ledenih čestica.

S planovima ovih svemirskih agencija za blisku budućnost i rezultatima naše studije, izgledi za nadolazeće svemirske misije koje posjećuju Enceladus ili Europu iznimno su uzbudljivi. Sada znamo da bi znanstvenici s trenutnom i budućom instrumentacijom trebali moći otkriti postoji li život na bilo kojem od ovih mjeseci.

Original:
Fabian Klenner
Postdoktorand znanosti o Zemlji i svemiru, Sveučilište Washington