Enthält der unterirdische Ozean des Saturnmondes Enceladus irgendeine Art von Leben? Neu entdeckte komplexe organische Moleküle in ihren Wasserdampfschwaden deuten darauf hin, dass wir im Sonnensystem möglicherweise nicht allein sind.
Die Wasserdampfschwaden des Saturnmondes Enceladus. Bild via NASA / JPL / Space Science Institute.
Der Saturnmond Enceladus mag winzig sein, aber er hat das Potenzial, eine der größten Fragen aller Zeiten zu beantworten - sind wir allein? Die Cassini-Mission der NASA untersuchte diese rätselhafte Welt aus nächster Nähe und stellte fest, dass sie zumindest geologisch unglaublich aktiv ist und riesige Wasserdampfschwaden aus einem salzigen Untergrund des globalen Ozeans unter der äußeren Eiskruste ausbrechen. Cassini flog tatsächlich durch diese Federn und untersuchte sie zur Analyse. Wir wussten bereits, dass es Wasserdampf, Eispartikel, Salze, Wasserstoff und einfache organische Verbindungen fand. Nun wurde eine neue Analyse des Southwest Research Institute (SwRI) am 27. Juni 2018 im Fachjournal veröffentlicht Natur - zeigt, dass die Federn auch viel komplexere organische Substanzen enthalten. Dies bedeutet noch keinen Beweis für das Leben selbst, zeigt jedoch deutlicher, dass der Ozean von Enceladus alle Voraussetzungen für das Leben erfüllt.
Das Forschungsteam wurde von Frank Postberg und Nozair Khawaja von der Universität Heidelberg geleitet. Wie von Postberg festgestellt:
Es ist der erste Nachweis komplexer organischer Substanzen, die aus einer außerirdischen Wasserwelt stammen.
Diagramm der organisch-reichen Luftblasen, die von tiefer im Ozean zur Oberfläche steigen. Bild über ESA / F. Postberg et al. (2018).
Die organischen Substanzen sind ziemlich groß und komplex, wie Khawaja hinzufügte:
Wir haben große Molekülfragmente gefunden, die typische Strukturen für sehr komplexe organische Moleküle aufweisen. Diese riesigen Moleküle enthalten ein komplexes Netzwerk, das häufig aus Hunderten von Kohlenstoffatomen, Wasserstoff, Sauerstoff und wahrscheinlich Stickstoff aufgebaut ist und ringförmige und kettenartige Substrukturen bildet.
Wissenschaftler am SwRI analysierten die Massenspektrometriedaten von Cassini. Wie Dr. Christopher Glein, ein Weltraumwissenschaftler, der sich auf extraterrestrische chemische Ozeanographie spezialisiert hat (und Mitautor der neuen Arbeit), erklärte:
Wir sind wieder einmal von Enceladus überwältigt. Früher hatten wir nur die einfachsten organischen Moleküle mit wenigen Kohlenstoffatomen identifiziert, aber selbst das war sehr faszinierend. Jetzt haben wir organische Moleküle mit Massen über 200 Atommasseneinheiten gefunden. Das ist mehr als zehnmal schwerer als Methan. Mit komplexen organischen Molekülen, die aus dem flüssigen Wasser des Ozeans austreten, ist dieser Mond der einzige Körper neben der Erde, von dem bekannt ist, dass er gleichzeitig alle Grundvoraussetzungen für das Leben erfüllt, wie wir es kennen.
Dies bedeutet nicht, dass auf Enceladus Leben entdeckt wurde. Dies bedeutet jedoch, dass die Lebensbedingungen dort im unterirdischen Ozean des Mondes existieren können.
Diagramm eines Innenquerschnitts der Kruste von Enceladus mit hydrothermalen Öffnungen auf dem Meeresboden und Wasserdampfschwaden, die durch Risse auf der Oberfläche ausbrechen. Bild über NASA-GSFC / SVS / NASA / JPL-Caltech / Southwest Research Institute.
Es wird angenommen, dass die entdeckten schweren organischen Fragmente Überreste von noch größeren von vielleicht Tausenden von Atommasseneinheiten sind. Die größten wurden in kleinere Fragmente zerlegt, als sie mit einer Geschwindigkeit von 30.000 km / h (18.640 Meilen / Stunde) mit dem Staubanalysegerät von Cassini kollidierten. Solche großen organischen Moleküle können nur durch komplexe chemische Prozesse wie Leben oder hydrothermale Aktivität erzeugt werden.
Die Entdeckung derart komplexer organischer Stoffe ist aufregend, insbesondere wenn sie aus einem warmen Wasserozean stammen. Solche organischen Stoffe können abiotisch und ohne Leben gebildet werden oder sie können Relikte von Organismen sein. Im Falle von Enceladus wissen wir noch nicht, was es ist oder beides, aber es ist verlockend. Es gibt auch Beweise von Cassini für aktive heiße Erdwärmeleitungen auf dem Meeresboden, genau wie auf der Erde. Hier wimmelt es nur so von kleinen Organismen. Könnte das auch für Enceladus gelten? Die Cassini-Mission selbst ist vielleicht schon vorbei, aber die Wissenschaft geht weiter, wie Glein feststellt:
Auch nach seinem Ende lehrt uns das Cassini-Raumschiff das Potenzial von Enceladus, das Feld der Astrobiologie in einer Ozeanwelt voranzubringen. Dieser Artikel demonstriert den Wert von Teamarbeit in der Planetenforschung. Die INMS- und CDA-Teams arbeiteten zusammen, um ein tieferes Verständnis der organischen Chemie des unterirdischen Ozeans von Enceladus zu erreichen, als dies mit nur einem Datensatz möglich wäre.
Der molekulare Wasserstoff, der zuvor in den Federn nachgewiesen wurde, ist ein weiterer wichtiger Hinweis, da angenommen wird, dass er sich durch geochemische Wechselwirkungen zwischen Wasser und Gesteinen in hydrothermalen Umgebungen bildet. Dr. Hunter Waite vom SwRI, Hauptforscher des INMS und Mitverfasser der neuen Veröffentlichung:
Wasserstoff ist eine Quelle für chemische Energie, die Mikroben unterstützt, die in den Ozeanen der Erde in der Nähe von hydrothermalen Quellen leben. Nachdem Sie eine potenzielle Nahrungsquelle für Mikroben identifiziert haben, lautet die nächste Frage: „Wie sind die komplexen organischen Stoffe im Ozean beschaffen?“ Dieses Papier ist der erste Schritt zu diesem Verständnis - Komplexität in der organischen Chemie, die unsere Erwartungen übertrifft!
Eine globale Sicht auf Enceladus. Bild via NASA / JPL / Space Science Institute.
Die Ergebnisse legen auch nahe, dass sich ein dünner, organisch reicher „Film“ über dem Ozean befindet. Gasblasen, die durch zig Meilen Meerwasser nach oben steigen, könnten organisches Material ansammeln und dort einen dünnen Film bilden, der auf der Meeresoberfläche direkt unter der äußeren Eisschale schwimmt. Aus dem Abstract:
Hier berichten wir über Beobachtungen von emittierten Eiskörnern, die konzentriertes und komplexes makromolekulares organisches Material mit Molekularmassen über 200 Atommasseneinheiten enthalten. Die Daten schränken die makromolekulare Struktur der in den Eiskörnern nachgewiesenen organischen Substanzen ein und lassen auf die Anwesenheit eines dünnen, organisch reichen Films auf dem Grundwasser des Ozeans schließen, in dem organische Keimbildungskerne, die durch das Platzen von Blasen erzeugt wurden, die Untersuchung des organischen Inventars von Enceladus ermöglichen in erhöhten Konzentrationen.
Diese Erkenntnisse sind nicht nur für sich selbst aufregend, sondern haben auch Auswirkungen auf die zukünftige Erforschung von Enceladus, und die Rückkehr-Missionskonzepte stehen jetzt auf dem Plan. Wie von Glein bemerkt:
Die Ergebnisse des Papiers sind auch für die nächste Generation der Exploration von großer Bedeutung. Ein zukünftiges Raumschiff könnte durch die Federn von Enceladus fliegen und diese komplexen organischen Moleküle mit einem hochauflösenden Massenspektrometer analysieren, um zu bestimmen, wie sie hergestellt wurden. Wir müssen vorsichtig sein, aber es ist aufregend darüber nachzudenken, dass dieser Befund darauf hindeutet, dass die biologische Synthese organischer Moleküle auf Enceladus möglich ist.
Diagramm, das Innenraum von Enceladus darstellt. Wasser aus dem Ozean und organische Stoffe gelangen durch Risse in der äußeren Eisschale an die Oberfläche. Bild über NASA / JPL-Caltech / Weltraumwissenschaftliches Institut / LPG-CNRS / Nantes-Angers / ESA.
Fazit: Dank Cassini galt Enceladus lange Zeit als einer der besten Orte im Sonnensystem, um nach Beweisen für das Leben von Außerirdischen zu suchen. Gibt es etwas, das in diesem warmen, aber dunklen Ozean schwimmt? Vielleicht und diese neue Entdeckung komplexer organischer Stoffe stärkt die Möglichkeit. Auch wenn es sich nur um Bakterien handelt, wäre es eine der aufregendsten Entdeckungen in der Geschichte, Leben im Ozean von Enceladus zu finden.
Quelle: Makromolekulare organische Verbindungen aus den Tiefen von Enceladus
Über SwRI und ESA