ta liczba ilustruje przekrój Enceladusa, pokazując podsumowanie procesów, które naukowcy SwRI modelowali na księżycu Saturna. Utleniacze wytwarzane w lodzie powierzchniowym, gdy cząsteczki wody są rozkładane przez promieniowanie, mogą łączyć się z reduktantami wytwarzanymi przez aktywność hydrotermalną i inne reakcje wodno-skalne, tworząc źródło energii dla potencjalnego życia w oceanie. Kredyt: Modele SwRI
wskazują na potencjalnie zróżnicowane menu metaboliczne w Enceladusie
wykorzystując dane z sondy Cassini NASA, naukowcy z Southwest Research Institute (SwRI) modelowali procesy chemiczne w podziemnym oceanie księżyca Saturna Enceladusa. Badania wskazują na możliwość, że zróżnicowane menu metaboliczne może wspierać potencjalnie zróżnicowaną społeczność drobnoustrojów w oceanie płynnej wody pod lodowatą fasadą Księżyca.
przed deorbitacją we wrześniu 2017, Cassini pobrał próbki pióropuszy ziaren lodu i pary wodnej wybuchającej z pęknięć na lodowatej powierzchni Enceladusa, odkrywając molekularny Wodór, potencjalne źródło pożywienia dla drobnoustrojów. Nowy artykuł opublikowany w czasopiśmie planetary science Icarus bada inne potencjalne źródła energii.
„wykrycie molekularnego wodoru (H2) w pióropuszu wskazało, że w oceanie Enceladusa dostępna jest wolna energia”, powiedziała główna autorka Christine Ray, która pracuje w niepełnym wymiarze godzin w SwRI, gdy dąży do doktoratu. z fizyki na University of Texas w San Antonio. „Na Ziemi, tlenowe lub oddychające tlenem stworzenia zużywają energię w materii organicznej, takiej jak glukoza i tlen, tworząc dwutlenek węgla i wodę. Drobnoustroje beztlenowe mogą metabolizować wodór w celu wytworzenia metanu. Całe życie może być destylowane do podobnych reakcji chemicznych związanych z nierównowagą między związkami utleniającymi i redukującymi.”
Ten nierównowaga tworzy potencjalny gradient energii, w którym Chemia redoks przenosi elektrony między gatunkami chemicznymi, najczęściej z jednym gatunkiem ulegającym utlenianiu, podczas gdy inny gatunek ulega redukcji. Procesy te są niezbędne dla wielu podstawowych funkcji życia, w tym fotosyntezy i oddychania. Na przykład wodór jest źródłem energii chemicznej wspierającej drobnoustroje beztlenowe, które żyją w oceanach Ziemi w pobliżu otworów hydrotermalnych. Na dnie oceanu ziemskiego, otwory hydrotermalne emitują gorące, bogate w energię, mineralne płyny, które pozwalają na rozwój unikalnych ekosystemów pełnych niezwykłych stworzeń. Wcześniejsze badania wykazały rosnące dowody na obecność kominów hydrotermalnych i chemicznych nierówności na Enceladusie, co wskazuje na warunki mieszkalne w jego oceanie podpowierzchniowym.
„zastanawialiśmy się, czy inne rodzaje szlaków metabolicznych mogą również zapewnić źródła energii w oceanie Enceladusa”, powiedział Ray. „Ponieważ wymagałoby to innego zestawu utleniaczy, których jeszcze nie wykryliśmy w pióropuszu Enceladusa, przeprowadziliśmy modelowanie chemiczne w celu określenia, czy warunki w oceanie i skalistym rdzeniu mogą wspierać te procesy chemiczne.”
na przykład autorzy przyjrzeli się, w jaki sposób promieniowanie jonizujące z kosmosu może tworzyć utleniacze O2 i H2O2 oraz w jaki sposób abiotyczna geochemia w oceanie i rdzeniu skalistym może przyczynić się do nierównowagi chemicznej, która może wspierać procesy metaboliczne. Zespół rozważał, czy te utleniacze mogą gromadzić się w czasie, jeśli reduktory nie są obecne w znaczących ilościach. Rozważano również, w jaki sposób wodne reduktanty lub minerały morskie mogą przekształcać te utleniacze w siarczany i tlenki żelaza.
„porównaliśmy nasze szacunki wolnej energii z ekosystemami na Ziemi i ustaliliśmy, że ogólnie nasze wartości zarówno dla metabolizmu tlenowego, jak i beztlenowego spełniają lub przekraczają minimalne wymagania”, powiedział Ray. „Wyniki te wskazują, że produkcja utleniaczy i chemia utleniania mogą przyczynić się do wspierania możliwego życia i zróżnicowanej metabolicznie społeczności mikrobiologicznej na Enceladusie.”
„teraz, gdy zidentyfikowaliśmy potencjalne źródła pożywienia dla drobnoustrojów, następne pytanie brzmi:” jaka jest natura złożonych związków organicznych, które wychodzą z oceanu?””powiedział dyrektor programu SwRI Dr Hunter Waite, współautor nowego artykułu, odwołując się do internetowego papieru Przyrodniczego autorstwa Postberga et al. w 2018 roku. „Ten nowy artykuł jest kolejnym krokiem w zrozumieniu, w jaki sposób mały księżyc może podtrzymywać życie w sposób, który całkowicie przekracza nasze oczekiwania!”
wyniki pracy mają również duże znaczenie dla następnej generacji poszukiwań.
„przyszły statek kosmiczny może przelecieć przez pióropusz Enceladusa, aby przetestować prognozy tego artykułu na temat obfitości utlenionych związków w oceanie”, powiedział starszy naukowiec SwRI, dr Christopher Glein, inny współautor. „Musimy być ostrożni, ale uważam, że zastanawianie się nad tym, czy mogą istnieć dziwne formy życia, które wykorzystują te źródła energii, które wydają się być fundamentalne dla funkcjonowania Enceladusa, jest ekscytujące.”