De Cassini orbiter onthulde veel fascinerende dingen over het Saturnus-systeem voordat de missie in september 2017 eindigde. Naast het onthullen van veel over de ringen van Saturnus en het oppervlak en de atmosfeer van Titan (de grootste maan van Saturnus), was het ook verantwoordelijk voor de ontdekking van waterpluimen die kwamen uit het zuidelijke poolgebied van Enceladus. De ontdekking van deze pluimen leidde tot een wijdverbreid debat over het mogelijke bestaan van leven in het binnenste van de maan.
Dit was gedeeltelijk gebaseerd op bewijs dat de pluimen zich helemaal uitstrekten tot aan de kern / mantelgrens van de maan en elementen bevatten die essentieel zijn voor het leven. Dankzij een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Heidelberg, Duitsland, is nu bevestigd dat de pluimen complexe organische moleculen bevatten. Dit is de eerste keer dat complexe organische stoffen worden gedetecteerd op een ander lichaam dan de aarde, en het pleit voor de maan die het leven ondersteunt.
De studie, getiteld "Macromoleculaire organische verbindingen uit de diepten van Enceladus", verscheen onlangs in het tijdschrift Natuur. De studie werd geleid door Frank Postberg en Nozair Khawaja van het Instituut voor Aardwetenschappen van de Universiteit van Heidelberg, en omvatte leden van het Leibniz Institute of Surface Modification (IOM), het Southwest Research Institute (SwRI), NASA's Jet Propulsion Laboratory en meerdere universiteiten.
Het bestaan van een oceaan met vloeibaar water in het binnenland van Enceladus is het onderwerp van wetenschappelijk debat geweest sinds 2005, toen Cassini voor het eerst pluimen met waterdamp zag die van de zuidpool van de maan door scheuren in het oppervlak spoten (bijgenaamd "Tijgerstrepen"). Volgens metingen gedaan door de Cassini-Huygens sonde, deze emissies bestaan voornamelijk uit waterdamp en bevatten moleculaire stikstof, kooldioxide, methaan en andere koolwaterstoffen.
De gecombineerde analyse van beeldvorming, massaspectrometrie en magnetosferische gegevens gaf ook aan dat de waargenomen zuidelijke polaire pluimen afkomstig zijn van onder druk staande onderaardse kamers. Dit werd bevestigd door de Cassini missie in 2014 toen de sonde zwaartekrachtmetingen uitvoerde die duiden op het bestaan van een zuidpool ondergrondse oceaan van vloeibaar water met een dikte van ongeveer 10 km.
Kort voordat de sonde zich in de atmosfeer van Saturnus stortte, kreeg de sonde ook gegevens die erop wezen dat de binnenzee al enige tijd bestaat. Dankzij eerdere metingen die duidden op de aanwezigheid van hydrothermale activiteit in het interieur en simulaties die het interieur modelleerden, concludeerden wetenschappers dat als de kern poreus genoeg was, deze activiteit voldoende warmte had kunnen leveren om een inwendige oceaan miljarden jaren in stand te houden.
Echter, alle eerdere studies van Cassini gegevens waren alleen in staat om eenvoudige organische verbindingen in het pluimmateriaal te identificeren, met moleculaire massa's meestal onder de 50 atoommassa-eenheden. Omwille van hun studie observeerde het team bewijs van complex macromoleculair organisch materiaal in de ijzige korrels van de pluimen met een massa van meer dan 200 atomaire massa-eenheden.
Dit is de allereerste detectie van complexe organische stoffen op een buitenaards lichaam. Zoals Dr. Khawaja uitlegde in een recent persbericht van ESA:
“We vonden grote moleculaire fragmenten die typische structuren vertonen voor zeer complexe organische moleculen. Deze enorme moleculen bevatten een complex netwerk dat vaak is opgebouwd uit honderden atomen koolstof, waterstof, zuurstof en waarschijnlijk stikstof die ringvormige en kettingachtige substructuren vormen. ”
De gedetecteerde moleculen waren het resultaat van de uitgestoten ijskorrels die het stofanalyse-instrument aan boord van Cassini met een snelheid van ongeveer 30.000 km / uur troffen. Het team is echter van mening dat dit slechts fragmenten waren van grotere moleculen die zich onder het ijzige oppervlak van Enceladus bevonden. Zoals ze in hun onderzoek stellen, suggereren de gegevens dat er een dunne organisch-rijke film bovenop de oceaan ligt.
Deze grote moleculen zouden het resultaat zijn van complexe chemische processen, die mogelijk verband houden met het leven. Als alternatief kunnen ze zijn afgeleid van oermateriaal dat lijkt op wat is gevonden in sommige meteorieten of (zoals het team vermoedt) dat wordt gegenereerd door hydrothermale activiteit. Postberg legde uit:
"Naar mijn mening zijn de gevonden fragmenten van hydrothermale oorsprong, verwerkt in de hydrothermisch actieve kern van Enceladus: onder de hoge druk en warme temperaturen die we daar verwachten, is het mogelijk dat er complexe organische moleculen kunnen ontstaan."
Zoals opgemerkt, hebben recente simulaties aangetoond dat de maan voldoende warmte zou kunnen opwekken door middel van hydrothermale activiteit zodat de binnenzee miljarden jaren zou bestaan. Deze studie volgt dat scenario op door te laten zien hoe organisch materiaal door hydrothermale ventilatieopeningen in de oceaan kan worden geïnjecteerd. Dit is vergelijkbaar met wat er op aarde gebeurt, een proces waarvan wetenschappers denken dat het mogelijk een cruciale rol heeft gespeeld in de oorsprong van het leven op onze planeet.
Op aarde kunnen organische stoffen zich ophopen op de wanden van stijgende luchtbellen die worden veroorzaakt door hydrothermale ventilatieopeningen, die vervolgens naar de oppervlakte stijgen en worden verspreid door zeespray en de bellen die barsten. Wetenschappers geloven dat een vergelijkbaar proces plaatsvindt op Enceladus, waar gasbellen die door de oceaan opstijgen, organisch materiaal van de kernmantelgrens naar het ijzige oppervlak zouden kunnen brengen.
Wanneer deze bubbels aan de oppervlakte barsten, helpt het om een deel van de organische stoffen te verspreiden die vervolgens deel gaan uitmaken van de zoute spray die door de tijgerbarsten komt. Deze spray bevriest vervolgens in ijzige deeltjes wanneer deze de ruimte bereikt, waardoor organisch materiaal en ijs door het Saturnus-systeem worden gestuurd, waar het nu is gedetecteerd. Als deze studie juist is, dan is er nog een ander fundamenteel ingrediënt voor het leven aanwezig in het interieur van Enceladus, wat de pleidooi voor het leven daar veel sterker maakt.
Dit is pas het laatste in een lange reeks ontdekkingen van Cassini, waarvan er vele wijzen op het potentiële bestaan van leven op of in sommige van de manen van Saturnus. Naast het bevestigen van de eerste organische moleculen in een 'oceaanwereld' van ons zonnestelsel, vond Cassini ook overtuigend bewijs van een rijke probiotische omgeving en organische chemie op Titan.
In de toekomst zullen naar verwachting meerdere missies terugkeren naar deze manen om meer bewijs van het potentiële leven te verzamelen en op te pakken waar de eerbiedwaardige Cassini gestopt. Zo lang Cassini, en bedankt voor het maken van een pad!
