Instrumenten aan boord van toekomstige ruimtemissies kunnen aminozuren detecteren, vetzuren en peptiden, en kan zelfs lopende biologische processen op oceaanmanen in ons zonnestelsel identificeren. Dit zijn de opwindende conclusies die zijn getrokken uit twee onderzoeken van een internationaal team onder leiding van wetenschappers van de onderzoeksgroep Planetary Sciences van de Freie Universität Berlin. De twee onderzoeken zijn gepubliceerd in het peer-reviewed wetenschappelijke tijdschrift Astrobiologie .

Enceladus, een van de manen van Saturnus, bekend is dat het gaspluimen en ijskorrels uit de ondergrondse oceaan van de maan uitzendt, gelegen onder een ijskorst, naar de ruimte. Er wordt vermoed dat een soortgelijk fenomeen zich voordoet op Jupiters maan Europa. De samenstellingen van ijskorrels die uit dergelijke waterwerelden worden uitgezonden, kunnen worden bemonsterd door ruimtevaartuigen die de deeltjes onderscheppen, met behulp van zogenaamde impactionisatie massaspectrometers. Wetenschappers van de Freie Universität Berlin hebben unieke laboratoriumexperimenten uitgevoerd die nauwkeurig de massaspectra van ijskorrels, gemeten in de ruimte, simuleren.

"In ons eerste onderzoek we hebben experimenten uitgevoerd met aminozuren, vetzuren, en peptiden om het spectrale uiterlijk van deze organische biomoleculen te voorspellen, die mogelijk in de ijskorrels zijn ingebed, " legt Fabian Klenner uit, hoofdauteur van beide studies. "Onze gegevens laten zien dat deze potentieel biogene organische moleculen duidelijk identificeerbaar zijn, zelfs bij zeer lage concentraties."

Deze resultaten leidden de onderzoekers tot de volgende vraag:kunnen ze lopende biologische processen op oceaanwerelden identificeren met behulp van een op ruimtevaartuigen gebaseerde massaspectrometer? "Alleen het identificeren van deze biosignaturen is niet genoeg, " zegt prof. Frank Postberg, co-hoofdauteur van de tweede studie en hoofd van de onderzoeksgroep Planetary Sciences. "Aminozuren, bijvoorbeeld, kan ook alleen door chemie worden geproduceerd, zonder de betrokkenheid van het leven. We moeten een bepaald spectraal patroon van verschillende aminozuren identificeren om er zeker van te zijn dat biologische processen aan het werk zijn."

Het team onderzocht het gedrag van mengsels van potentiële biomoleculen in een realistisch oceaanwereldscenario, met tal van achtergrondverbindingen toegevoegd aan de monsters en was in staat om onderscheid te maken tussen abiotische en biotisch organische 'vingerafdrukken' in de resulterende massaspectra. "Het vinden van chemie die indicatief is voor leven in een buitenaardse waterwereld door slechts een paar kleine ijskorrels te bemonsteren, zou een cruciale stap zijn in de richting van de detectie van leven buiten de aarde en we hebben aangetoond dat dit mogelijk is met een massaspectrometer die is gemonteerd op een ruimtevaartuig dat voorbij vliegt, ' voegde Fabian Klenner eraan toe.

De resultaten van dit werk zijn bijzonder actueel, met de lancering van NASA's Europa Clipper-missie naar Jupiters maan Europa gepland voor 2024. Het ruimtevaartuig zal een massaspectrometer dragen die geschikt is voor het detecteren van biomoleculen, waarbij de groep Planetary Sciences van de Freie Universität deel uitmaakt van het onderzoeksteam.