denna figur illustrerar ett tvärsnitt av Enceladus, som visar en sammanfattning av de processer SwRI-forskare modellerade i Saturn moon. Oxidanter som produceras i ytisen när vattenmolekyler bryts isär av strålning kan kombineras med reduktionsmedel som produceras av hydrotermisk aktivitet och andra vatten-bergreaktioner, vilket skapar en energikälla för potentiellt liv i havet. Kredit: Swri
modeller pekar på en potentiellt varierad metabolisk meny vid Enceladus
med hjälp av data från NASAs Cassini rymdfarkost modellerade forskare vid Southwest Research Institute (SwRI) kemiska processer i underytan av Saturnus måne Enceladus. Studierna indikerar möjligheten att en varierad metabolisk meny kan stödja ett potentiellt mångsidigt mikrobiellt samhälle i det flytande vattenhavet under månens isiga fasad.
före dess deorbit i September 2017 samplade Cassini plummen av iskorn och vattenånga som bröt ut från sprickor på Enceladus isiga yta och upptäckte molekylärt väte, en potentiell matkälla för mikrober. En ny artikel publicerad i planetary science journal Icarus utforskar andra potentiella energikällor.
”detekteringen av molekylärt väte (H2) i plummen indikerade att det finns fri energi tillgänglig i Enceladus hav”, säger huvudförfattaren Christine Ray, som arbetar deltid på SwRI när hon bedriver en doktorsexamen. i fysik från University of Texas i San Antonio. ”På jorden, aerob eller syreandning förbrukar varelser energi i organiskt material som glukos och syre för att skapa koldioxid och vatten. Anaeroba mikrober kan metabolisera väte för att skapa metan. Allt liv kan destilleras till liknande kemiska reaktioner associerade med en obalans mellan oxidant och reduktantföreningar.”
denna obalans skapar en potentiell energigradient, där redoxkemi överför elektroner mellan kemiska arter, oftast med en art som genomgår oxidation medan en annan art genomgår reduktion. Dessa processer är avgörande för många grundläggande funktioner i livet, inklusive fotosyntes och andning. Väte är till exempel en källa till kemisk energi som stöder anaeroba mikrober som lever i jordens hav nära hydrotermiska ventiler. Vid jordens havsbotten avger hydrotermiska ventiler heta, energirika, mineralbelastade vätskor som gör att unika ekosystem som vimlar av ovanliga varelser kan trivas. Tidigare forskning fann växande bevis på hydrotermiska ventiler och kemisk obalans på Enceladus, vilket antyder beboeliga förhållanden i dess underjordiska hav.
” Vi undrade om andra typer av metaboliska vägar också kunde ge energikällor i Enceladus hav,” sade Ray. ”Eftersom det skulle kräva en annan uppsättning oxidanter som vi ännu inte har upptäckt i Enceladus plume, utförde vi kemisk modellering för att avgöra om förhållandena i havet och den steniga kärnan kunde stödja dessa kemiska processer.”
författarna tittade till exempel på hur joniserande strålning från rymden kunde skapa oxidanterna O2 och H2O2, och hur abiotisk geokemi i havet och stenig kärna kan bidra till kemisk obalans som kan stödja metaboliska processer. Teamet övervägde om dessa oxidanter kunde ackumuleras över tiden om reduktionsmedel inte finns i märkbara mängder. De övervägde också hur vattenhaltiga reduktionsmedel eller havsbotten mineraler kan omvandla dessa oxidanter till sulfater och järnoxider.
” vi jämförde våra uppskattningar av fri energi med ekosystem på jorden och bestämde att våra värden för både aeroba och anaeroba metabolismer totalt sett uppfyller eller överstiger minimikrav”, säger Ray. ”Dessa resultat indikerar att oxidationsproduktion och oxidationskemi kan bidra till att stödja eventuellt liv och ett metaboliskt varierat mikrobiellt samhälle på Enceladus.”
”Nu när vi har identifierat potentiella matkällor för mikrober är nästa fråga att ställa” vad är naturen hos de komplexa organiska ämnen som kommer ut ur havet?”säger SwRI programdirektör Dr. Hunter Waite, en medförfattare till det nya papperet, som hänvisar till ett online naturpapper författat av Postberg et al. 2018. ”Detta nya papper är ytterligare ett steg för att förstå hur en liten måne kan upprätthålla livet på sätt som helt överstiger våra förväntningar!”
tidningens resultat har också stor betydelse för nästa generations utforskning.
” en framtida rymdfarkost kan flyga genom Enceladus plume för att testa detta pappers förutsägelser om överflöd av oxiderade föreningar i havet”, säger SwRI Senior forskare Dr.Christopher Glein, en annan medförfattare. ”Vi måste vara försiktiga, men jag tycker att det är spännande att fundera över om det kan finnas konstiga livsformer som utnyttjar dessa energikällor som verkar vara grundläggande för Enceladus arbete.”