Gegevens van het internationale Cassini-ruimtevaartuig hebben complexe organische moleculen onthuld die afkomstig zijn van de ijzige maan Enceladus van Saturnus, versterking van het idee dat deze oceaanwereld omstandigheden herbergt die geschikt zijn voor leven.

Er was heel weinig bekend over Enceladus vóór 2005 - het jaar waarin Cassini voor het eerst dichtbij vloog. Vanaf dat moment, het is een continue bron van verrassingen geworden, met geheimen die zelfs nu nog worden onthuld, na het einde van de missie.

Tijdens de ongelooflijke carrière van het ruimtevaartuig, wetenschappers ontdekten dat Enceladus met een diameter van 500 km een ​​enorme ondergrondse oceaan heeft verborgen onder een dikke ijskorst, met bewijs dat wijst op krachtige hydrothermale openingen op de zeebodem die materiaal van het met water gevulde van de maan vermengen, poreuze kern met het oceaanwater.

Ze ontdekten machtige geisers die een mengsel van waterdamp en ijskorrels uit de oceanen de ruimte in lieten via scheuren - bijgenaamd 'tijgerstrepen' - in de ijzige schil van de maan, materiaal leveren voor een van de ringen van Saturnus.

Nutsvoorzieningen, een team onder leiding van Frank Postberg en Nozair Khawaja van de Universiteit van Heidelberg, Duitsland, heeft fragmenten van grote organische moleculen geïdentificeerd in deze uitgeworpen ijskorrels. De resultaten worden vandaag gepubliceerd in Natuur .

"Het is de allereerste detectie van complexe organische stoffen afkomstig van een buitenaardse waterwereld, " zegt Freek.

"We hebben grote moleculaire fragmenten gevonden die structuren vertonen die typisch zijn voor zeer complexe organische moleculen, " voegt Nozair toe. "Deze enorme moleculen bevatten een complex netwerk dat vaak is opgebouwd uit honderden koolstofatomen, waterstof, zuurstof en waarschijnlijk stikstof die ringvormige en kettingachtige substructuren vormen."

De fragmenten, tot 200 eenheden molecuulmassa, ontstaan ​​wanneer de ijskorrels het stofanalyse-instrument op Cassini raken met snelheden van ongeveer 30 000 kilometer per uur, maar de onderzoekers geloven dat, voor de aanrijding, de korrels bevatten het origineel, nog grotere moleculen, die molecuulgewichten van duizenden atomaire massa-eenheden kunnen hebben.

Wetenschappers berekenen moleculaire massa, of gewicht, als de som van de gewichten van individuele atomen in het molecuul. Eerder, Cassini had op Enceladus alleen lichtgewicht organische moleculen ontdekt die veel kleiner waren dan de meest recent gevonden fragmenten.

Zulke grote moleculen kunnen alleen worden gemaakt door complexe chemische processen - ook die met betrekking tot het leven. Alternatief, ze kunnen afkomstig zijn van oermateriaal zoals gevonden in sommige meteorieten of, waarschijnlijker, worden gegenereerd door hydrothermische activiteit.

"Naar mijn mening zijn de fragmenten die we hebben gevonden van hydrothermische oorsprong, verwerkt in de hydrothermisch actieve kern van Enceladus:in de hoge drukken en warme temperaturen die we daar verwachten, het is mogelijk dat er complexe organische moleculen ontstaan, " zegt Freek.

Recente simulaties tonen aan dat voldoende warmte om gedurende tientallen miljoenen jaren hydrothermische activiteit aan te drijven, zou kunnen worden gegenereerd door getijdenwrijving als de maan een poreuze kern heeft waar oceaanwater doorheen sijpelt.

In navolging van dit scenario, het organische materiaal wordt in de oceaan geïnjecteerd door hydrothermale openingen op de bodem van de oceaan van Enceladus - iets dat lijkt op de hydrothermale locaties op de bodem van de oceanen op aarde, die een van de mogelijke omgevingen zijn die wetenschappers onderzoeken voor het ontstaan ​​van leven op onze eigen planeet.

In de oceanen van de aarde, organische stoffen uit diepere wateren kunnen zich efficiënt ophopen op de wanden van opstijgende luchtbellen, transporteren ze naar de oppervlakte waar ze worden verspreid samen met zeespray wanneer de bel barst.

Wetenschappers denken dat een soortgelijk proces zich op Enceladus zou kunnen voordoen. bubbels van gas, stijgen door tientallen kilometers oceaan, kunnen organisch materiaal uit de diepte naar boven halen waar ze een dunne film vormen die op het oceaanoppervlak onder de ijzige schaal drijft.

Wanneer de bubbels aan het oppervlak barsten, helpt het een deel van de organische stoffen te verspreiden, samen met spray van zout oceaanwater. Kleine druppeltjes van het gedispergeerde organische materiaal worden met ijs bedekt wanneer waterdamp op hun oppervlak bevriest, en samen met de bevroren nevel van zout oceaanwater, worden uitgeworpen in de pluimen en vervolgens gedetecteerd door Cassini.

Dit is de meest recente in een lange reeks ontdekkingen van Cassini die Enceladus hebben geschilderd als een potentieel bewoonbare waterwereld.

Met alleen Cassini-gegevens, echter, het is niet mogelijk om de exacte oorsprong te bevestigen van de nieuw gevonden organische stoffen waarvan de waargenomen fragmenten afkomstig zijn, omdat de grootte van de fragmenten de maximale limiet heeft die door de instrumenten kan worden gedetecteerd.

"Als we Enceladus opnieuw zouden kunnen bezoeken, we zouden instrumenten nemen die de hele moleculen kunnen zien, niet alleen deze fragmenten, en dat zou ons precies vertellen wat ze zijn en hoe ze zijn gemaakt, " zegt Freek.

"Het lijkt erop dat deze mysterieuze maan dit een tijdje geheim zal houden, maar het ligt binnen het bereik van een toekomstige missie naar Enceladus om dit deel van de puzzel op te lossen, ", voegt Nozair toe.

De Cassini-onthullingen zullen ook belangrijke implicaties hebben voor ESA's aanstaande JUpiter ICy moons Explorer, SAP, die gepland staat voor lancering in 2022, met een aankomst in het Jupiter-systeem in 2029.

gelijk aan Saturnus, Jupiter heeft een complex systeem van natuurlijke satellieten, met drie van de grootste - Europa, Ganymedes en Callisto - dachten dat ze een ondergrondse oceaan hadden.

"Dankzij de Cassini-ervaring, we zullen weten waarnaar we moeten zoeken en hoe we het moeten bestuderen in het Jupiter-systeem, " zegt Nicolas Altobelli, ESA Cassini-projectwetenschapper die ook verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van Juice science-activiteiten bij ESA.

"Juice zal de verkenning van potentieel bewoonbare werelden voortzetten, het onderzoeken van de omstandigheden waarin leven zou kunnen zijn ontstaan ​​in ons zonnestelsel."

"Macromoleculaire organische verbindingen uit de diepten van Enceladus" door F. Postberg et al, is gepubliceerd in Natuur .