deze figuur illustreert een doorsnede van Enceladus, met een samenvatting van de processen die SwRI-wetenschappers in de maan van Saturnus hebben gemodelleerd. Oxidanten die in het oppervlakteijs worden geproduceerd wanneer watermoleculen door straling uit elkaar worden gebroken, kunnen worden gecombineerd met reductanten die worden geproduceerd door hydrothermale activiteit en andere water-rotsreacties, waardoor een energiebron wordt gecreëerd voor potentieel leven in de oceaan. Krediet: SwRI
modellen wijzen op een potentieel divers metabolisch Menu bij Enceladus
met behulp van gegevens van het ruimtevaartuig Cassini van de NASA, modelleerden wetenschappers van het Southwest Research Institute (SwRI) chemische processen in de ondergrondse oceaan van Saturnus ‘ maan Enceladus. De studies wijzen op de mogelijkheid dat een gevarieerd metabolisch menu een potentieel diverse microbiële gemeenschap kan ondersteunen in de vloeibare water oceaan onder de ijzige gevel van de maan.voor de deorbit in September 2017 monsterde Cassini de pluim van ijskorrels en waterdamp die uitbarstten van scheuren op het ijsoppervlak van Enceladus, waarbij moleculaire waterstof werd ontdekt, een potentiële voedselbron voor microben. Een nieuw artikel gepubliceerd in het planetary science journal Icarus onderzoekt andere potentiële energiebronnen.”the detection of molecular hydrogen (H2) in the plume indicated that there is free energy available in the ocean of Enceladus,” said lead author Christine Ray, who works parttime at SwRI as she pursuesed a Ph. D. in de natuurkunde van de Universiteit van Texas in San Antonio. “Op aarde, aërobe, of zuurstof-ademhaling, wezens verbruiken energie in organische materie zoals glucose en zuurstof om kooldioxide en water te creëren. Anaërobe microben kunnen waterstof metaboliseren om methaan te creëren. Al het leven kan aan gelijkaardige chemische reacties worden gedistilleerd verbonden aan een onevenwichtigheid tussen oxidant en reductant samenstellingen.”
deze onevenwichtigheid creëert een potentiële energiegradiënt, waarbij redoxchemie elektronen tussen chemische soorten overbrengt, meestal waarbij een soort oxidatie ondergaat terwijl een andere soort reductie ondergaat. Deze processen zijn van vitaal belang voor vele basisfuncties van het leven, waaronder fotosynthese en ademhaling. Waterstof is bijvoorbeeld een bron van chemische energie die anaërobe microben ondersteunt die in de oceanen van de aarde in de buurt van hydrothermale bronnen leven. Op de oceaanbodem van de aarde stoten hydrothermale bronnen hete, energierijke, minerale vloeistoffen uit die unieke ecosystemen vol ongewone wezens laten gedijen. Eerder onderzoek vond groeiende aanwijzingen voor hydrothermale openingen en chemische onevenwichtigheden op Enceladus, die verwijst naar bewoonbare omstandigheden in de ondergrondse oceaan.
“We vroegen ons af of andere soorten metabolische routes ook bronnen van energie in Enceladus’ Oceaan kunnen leveren,” Ray zei. “Omdat daarvoor een andere set oxidanten nodig is die we nog niet hebben ontdekt in de pluim van Enceladus, hebben we chemische modellering uitgevoerd om te bepalen of de omstandigheden in de oceaan en de rotsachtige kern deze chemische processen kunnen ondersteunen.”
De auteurs keken bijvoorbeeld naar hoe ioniserende straling uit de ruimte de oxidanten O2 en H2O2 kon creëren, en hoe abiotische geochemie in de oceaan en de rotsachtige kern kon bijdragen aan chemische onevenwichtigheden die metabole processen zouden kunnen ondersteunen. Het team heeft onderzocht of deze oxidanten zich in de loop van de tijd kunnen ophopen als er geen reductanten in aanzienlijke hoeveelheden aanwezig zijn. Ze overwogen ook hoe waterige reductanten of mineralen op de zeebodem deze oxidanten konden omzetten in sulfaten en ijzeroxiden.
” We vergeleken onze schattingen van vrije energie met ecosystemen op aarde en bepaalden dat, over het algemeen, onze waarden voor zowel aërobe als anaërobe metabolismes voldoen aan of overtreffen minimale vereisten, ” Ray zei. “Deze resultaten wijzen erop dat oxidatieproductie en oxidatie chemie kunnen bijdragen aan het ondersteunen van mogelijk leven en een metabolisch diverse microbiële gemeenschap op Enceladus.”
“nu we potentiële voedselbronnen voor microben hebben geïdentificeerd, is de volgende vraag:” Wat is de aard van de complexe organische stoffen die uit de oceaan komen?”zei SwRI Program Director Dr. Hunter Waite, een coauteur van de nieuwe paper, verwijzend naar een online Nature paper geschreven door Postberg et al. in 2018. “Dit nieuwe artikel is een nieuwe stap in het begrijpen hoe een kleine maan leven kan ondersteunen op manieren die onze verwachtingen volledig overtreffen!”
de bevindingen van het artikel zijn ook van grote betekenis voor de volgende generatie van exploratie.”een toekomstig ruimtevaartuig zou door de pluim van Enceladus kunnen vliegen om de voorspellingen van dit artikel over de abundanties van geoxideerde verbindingen in de oceaan te testen,” zei SwRI Senior research Scientist Dr.Christopher Glein, een andere coauteur. “We moeten voorzichtig zijn, maar ik vind het opwindend om na te denken of er misschien vreemde levensvormen zijn die gebruik maken van deze energiebronnen die fundamenteel lijken te zijn voor de werking van Enceladus.”