Europa, jedan od Jupiterovih mjeseca, i Enceladus, Saturnov mjesec, imaju dokaze o postojanju oceana ispod njihovih ledenih površina. Eksperiment NASA-e sugerira da, ako ti oceani podržavaju život, tragovi tog života u obliku organskih molekula (npr. aminokiseline, nukleinske kiseline, itd.) mogu preživjeti neposredno ispod površinskog leda unatoč surovoj radijaciji na tim svjetovima. Ako se robotski landeri pošalju na ove mjesece kako bi tražili znakove života, ne bi trebali kopati duboko kako bi pronašli aminokiseline koje su preživjele izmjene ili uništenje uzrokovano radijacijom.

„Na temelju naših eksperimenata, 'sigurna' dubina uzorkovanja za aminokiseline na Europi je gotovo 20 centimetara na visokim geografskim širinama stražnje hemisfere (hemisfera nasuprot smjeru kretanja Europe oko Jupitera) u području gdje površina nije značajno poremećena udarima meteorita,“ rekao je Alexander Pavlov iz NASA-inog Goddard Space Flight Centera u Greenbeltu, Maryland, glavni autor rada o istraživanju objavljenog 18. srpnja u časopisu Astrobiology. „Podzemno uzorkovanje nije potrebno za detekciju aminokiselina na Enceladusu - te molekule će preživjeti radiolizu (razgradnju uslijed radijacije) na bilo kojem mjestu na površini Enceladusa manje od nekoliko milimetara od površine.“

Hladne površine ovih gotovo bezračnih mjeseca vjerojatno su nenastanjive zbog radijacije visokobrzinskih čestica zarobljenih u magnetnim poljima njihovih matičnih planeta i snažnih događaja u dubokom svemiru, poput eksplozija zvijezda. Međutim, oba mjeseca imaju oceane ispod svojih ledenih površina koje zagrijavaju plimne sile gravitacijskog privlačenja matičnog planeta i susjednih mjeseca. Ti podzemni oceani mogli bi podržavati život ako sadrže ostale potrebne uvjete, poput izvora energije te elemenata i spojeva korištenih u biološkim molekulama.

Istraživački tim koristio je aminokiseline u eksperimentima radiolize kao moguće predstavnike biomolekula na ledenim mjesecima. Aminokiseline mogu biti stvorene životom ili nebiološkom kemijom. Međutim, pronalazak određenih vrsta aminokiselina na Europi ili Enceladusu bio bi potencijalni znak života jer ih zemaljski život koristi kao komponentu za izgradnju proteina. Proteini su esencijalni za život jer se koriste za izradu enzima koji ubrzavaju ili reguliraju kemijske reakcije te za stvaranje struktura. Aminokiseline i drugi spojevi iz podzemnih oceana mogli bi biti doneseni na površinu gejzirskom aktivnošću ili sporim miješanjem leda.

Kako bi procijenili preživljavanje aminokiselina na ovim svjetovima, tim je miješao uzorke aminokiselina s ledom ohlađenim na oko -196 Celzija u zatvorenim, bezračnim bočicama i bombardirao ih gama-zrakama, vrstom visokoenergetske svjetlosti, pri različitim dozama. Budući da oceani mogu sadržavati mikroskopski život, također su testirali preživljavanje aminokiselina u mrtvim bakterijama u ledu. Konačno, testirali su uzorke aminokiselina u ledu pomiješanom s silikatnom prašinom kako bi uzeli u obzir potencijalno miješanje materijala s meteorita ili unutrašnjosti s površinskim ledom.

Eksperimenti su pružili ključne podatke za određivanje brzina razgradnje aminokiselina, zvanih konstante radiolize. Pomoću ovih podataka, tim je koristio starost ledene površine i radijacijsko okruženje na Europi i Enceladusu kako bi izračunao dubinu bušenja i lokacije gdje bi 10 posto aminokiselina preživjelo radiolitičko uništenje.

Iako su eksperimenti za testiranje preživljavanja aminokiselina u ledu već rađeni, ovo je prvi put da su korištene niže doze radijacije koje ne razgrađuju potpuno aminokiseline, budući da je samo mijenjanje ili degradacija dovoljna da onemogući određivanje jesu li potencijalni znakovi života. Ovo je također prvi eksperiment koji koristi uvjete Europe/Enceladusa za procjenu preživljavanja tih spojeva u mikroorganizmima i prvi koji testira preživljavanje aminokiselina pomiješanih s prašinom.

Tim je otkrio da aminokiseline brže degradiraju kada su pomiješane s prašinom, ali sporije kada dolaze iz mikroorganizama.

„Spori stupnjevi razgradnje aminokiselina u biološkim uzorcima pod uvjetima na površini Europe i Enceladusa povećavaju šanse za buduća mjerenja detekcije života misijama landera na Europu i Enceladus,“ rekao je Pavlov. „Naši rezultati pokazuju da su brzine degradacije potencijalnih organskih biomolekula u regijama bogatim silikatom na Europi i Enceladusu veće nego u čistom ledu, te bi stoga moguće buduće misije na Europu i Enceladus trebale biti oprezne pri uzorkovanju lokacija bogatih silikatom na oba ledena mjeseca.“

Moguće objašnjenje zašto su aminokiseline duže preživjele u bakterijama uključuje načine na koje ionizirajuće zračenje mijenja molekule -- izravno razbijanjem njihovih kemijskih veza ili neizravno stvaranjem reaktivnih spojeva u blizini koji zatim mijenjaju ili razgrađuju molekulu od interesa. Moguće je da je bakterijski stanični materijal zaštitio aminokiseline od reaktivnih spojeva proizvedenih zračenjem.

Dodatna istraživanja na ovom području mogu pomoći bolje razumjeti kako su ti procesi povezani s potencijalnim znakovima života na Europi i Enceladusu. Ovo uključuje i buduće eksperimente koji će simulirati još preciznije uvjete na površini i pod površinom ovih mjeseca. Nadalje, istraživanja će se proširiti na analizu drugih organskih molekula koje bi mogle biti ključne za identifikaciju tragova života.

Istraživanje je podržano od strane NASA-e pod brojem nagrade 80GSFC21M0002, NASA-ina Planetary Science Division Internal Scientist Funding programa kroz Fundamental Laboratory Research paket rada u Goddardu i NASA-inim Astrobiology NfoLD nagradom 80NSSC18K1140.

Izvor: National Aeronautics and Space Administration