6 دقیقه
نتایج آزمایشگاهی جدید جست‌وجوی حیات در انسلادوس را پیچیده میکند
قمر یخی زحل، انسلادوس، از زمان کشف فوران‌های فعال در قطب جنوب آن توسط فضاپیمای کاسینی، یکی از اهداف اصلی در جست‌وجوی قابلیت زیستپذیری فرازمینی بوده است. این چشمه‌های شبیه به فواره، بخار آب، دانه‌های یخ، نمک‌ها و مجموعه‌ای از مولکولهای آلی را به فضا می‌پراکنند — موادی که به عنوان نشانه‌های احتمالی اقیانوسی زیرسطحی غنی از مواد مغذی تعبیر شده‌اند. کارهای تجربی جدید که در نشست مشترک EPSC–DPS2025 در هلسینکی ارائه شد، یک نکته مهم را مطرح میکند: برخی از ترکیبات آلی شناساییشده در فوران‌ها ممکن است در اثر شیمی ناشی از تشعشع روی سطح منجمد ماه شکل گرفته باشند و نه از اقیانوس پنهان زیرین وارد شده باشند.
کشف کاسینی و اهمیت مولکولهای آلی
فوران‌های انسلادوس که از نوارهای «تایگر استرایپس» فوران می‌کنند. اعتبار: NASA/JPL/Space Science Institute
کاسینی برای نخستین‌بار در سال 2005 فوران‌های چشمگیر را مشاهده کرد که از گسل‌های خطی معروف به "نوارهای ببر" بیرون می‌زدند. عبورهای مکرر کاسینی امکان نمونهبرداری مستقیم از ترکیب فوران را فراهم کرد و وجود نمک‌ها، مولکولهای آلی ساده و پیچیده و بخار آب فراوان را نشان داد. در محیط‌های آبی، بسیاری از این ترکیبات میتوانند پیش‌سازهایی برای شیمی پیش‌زیستی باشند — مسیرهای شیمیایی که میتوانند به اسیدهای آمینه، پپتیدها و سایر بلوک‌های سازنده حیات منجر شوند. همین موضوع انسلادوس را به یکی از امیدوارکننده‌ترین مکان‌ها در سامانه خورشیدی برای قابلیت زیستپذیری تبدیل کرد.
با این حال، تفسیر شیمی فوران‌ها به‌عنوان پنجره‌ای مستقیم به اقیانوس نیازمند احتیاط است. مولکولهای موجود در فوران ممکن است از مخازن مختلف منشا گرفته باشند: مایع زیرسطحی، یخ سرد سطح، یا واکنش‌های شیمیایی در خود فوران. تمایز بین این منابع برای ارزیابی اینکه آیا اقیانوس انسلادوس انرژی و شیمی لازم برای پشتیبانی از زندگی را فراهم میکند، حیاتی است.
شبیه‌سازی‌های آزمایشگاهی تکثیر کننده آلی‌های ناشی از تشعشع
انسلادوس، تصویربرداری‌شده توسط فضاپیمای کاسینی. اعتبار: NASA
دکتر گریس ریچاردز از Istituto Nazionale di Astrofisica e Planetologia Spaziale (INAF) آزمایش‌هایی در آزمایشگاه ارائه کرد که نشان میدهد تشعشع میتواند بسیاری از مولکولهای آلی که پیش‌تر به اقیانوس نسبت داده شده بودند را بسازد. با استفاده از تأسیسات مؤسسه پژوهش هسته‌ای HUN-REN در مجارستان، ریچاردز و همکارانش مخلوطهای یخی نماینده سطح انسلادوس و دیواره‌های نوارهای ببر را تهیه کردند: آب، دی‌اکسید کربن، متان و آمونیاک، که تا نزدیکاً منفی 200 درجه سلسیوس سرد شدند. تیم سپس این یخ‌ها را با یونها — اتم‌ها یا مولکول‌هایی که یک یا چند الکترون از دست دادهاند — بمباران کردند تا تشعشعات ذره باردار محبوس در میدان مغناطیسی زحل را شبیه‌سازی کنند.
در چنین شرایطی، شیمی یخ مجموعه‌ای از گونه‌های مولکولی را تولید کرد، از جمله مونوکسید کربن، سیانات و آمونیوم، همراه با پیشسازهای پیچیده‌تری که میتوانند منجر به اسیدهای آمینه شوند. این محصولات تا حدی با گونههایی که هم در سطح انسلادوس و هم در نمونه‌های فوران گرفته‌شده توسط کاسینی مشاهده شده‌اند تداخل دارند. این آزمایشها مسیر ممکن درجا (in situ) برای شکلگیری مولکولهای پیش‌زیستی را بدون نیاز به انتقال مستقیم از اقیانوس زیرین نشان می‌دهند.
«در حالی که شناسایی مولکولهای آلی پیچیده در محیط انسلادوس همچنان نشانه‌ای مهم در ارزیابی قابلیت زیستپذیری این قمر است،» ریچاردز گفت، «نتایج نشان میدهد که شیمی ناشی از تشعشع روی سطح و در فوران‌ها نیز میتواند این مولکولها را ایجاد کند.» اظهارات او چالشی تفسیر جدید را برجسته میکند: وجود مولکولهای آلی در فوران‌ها به‌طور خودکار به معنای منشأ اقیانوسی آنها نیست.
پیامدها برای اخترزیست‌شناسی و برنامه‌ریزی ماموریت‌ها
شیمی تشعشعی فرآیندی شناخته‌شده در یخهای در معرض در سراسر بیرونی‌ترین بخش‌های سامانه خورشیدی است: ذرات باردار پیوندهای مولکولی را تغییر می‌دهند و میتوانند گونه‌های ساده را به نمونه‌های پیچیده‌تری بازترکیب کنند. در انسلادوس، محیط مغناطوسفری زحل یک جریان ثابت از یونها و الکترون‌ها فراهم میکند که قادر به هدایت چنین تبدیل‌هایی در دماهای پایین است. اگر مولکولهای آلی فوران‌ها تا حد زیادی توسط تشعشع سطح تولید یا تغییر یافته باشند، استفاده صرف از ترکیب فوران برای سنجش زیستپذیری زیرسطحی مشکل‌ساز خواهد بود.
پیامد عملی این است که مأموریتهای آینده باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند بین آلی‌های تولیدشده روی سطح و آلی‌های منشأ‌گرفته از اقیانوس تمایز قائل شوند. این میتواند شامل راهبردهای ترکیبی باشد: نقشهبرداری ترکیبی با وضوح بالا از ترکیبات نزدیک نوارهای ببر، نمونهبرداری از فوران در ارتفاعات و مسیرهای مختلف، اندازهگیریهای ایزوتوپی که میتواند مسیرهای شکلگیری را نشانه‌گذاری کند، و زمینهٔ ژئوفورمالولوژیکی که توسط تصویرسازی و نقشهبرداری حرارتی فراهم می‌آید. مفاهیم مأموریتی پیشنهادی که در توصیه‌های ESA تحت عنوان Voyage 2050 مطرح شده‌اند شامل مدارگردها یا عبورهای هدفمند از انسلادوس است که میتوانند دادههای چندجانبه لازم برای رفع این ابهامات را فراهم کنند.
دیدگاه کارشناسی
دکتر لیلا رومرو، اخترشیمی‌زیست‌شناس در یک مرکز تحقیقاتی دانشگاهی (نمونه فرضی)، اظهار می‌دارد: «این آزمایشها یادآوری ارزشمندی است که محیط‌های سیاره‌ای از نظر شیمیایی فعال‌تر از چیزی هستند که گاهی تصور می‌کنیم. پردازش تشعشعی میتواند مولکولهای آلی نسبتاً پیچیده‌ای را در یخهای سرد تولید کند، بنابراین ما به اندازه‌گیری‌هایی نیاز داریم که بتوانند بگویند یک مولکول کجا متولد شده — روی سطح، در فوران، یا در اقیانوس. نسبت‌های ایزوتوپی، زمینهٔ شیمیایی و توزیع مکانی کلید خواهند بود.» رومرو تأکید میکند که سنتز سطحی وجود یک اقیانوس قابل زیست را نفی نمیکند؛ بلکه زنجیرهٔ تشخیصی که مولکولهای کشف‌شده را به توانایی زیستی پیوند میدهد، پیچیدهتر می‌سازد.
نتیجه‌گیری
آزمایشهای آزمایشگاهی که سطح یخی و محیط تشعشعی انسلادوس را بازتولید کرده‌اند نشان می‌دهند که بسیاری از مولکولهای آلی مشاهده‌شده در نمونه‌های فوران و سطح میتوانند به‌صورت درجا از راه شیمی یون‌محور شکل بگیرند. این یافته قابلیت زیستپذیری اقیانوس زیرسطحی انسلادوس را رد نمیکند، اما نیاز به احتیاط بیشتری در تفسیر شیمی فوران به‌عنوان شاهدی بر شرایط پیش‌زیستی منشأاقیانوسی دارد. روشن‌کردن منشأ مولکولهای آلی در انسلادوس نیازمند رویکردهای یکپارچه در مأموریتهای آینده است: نمونهبرداری هماهنگ از فوران‌ها، نقشهبرداری سطح، تحلیل‌های ایزوتوپی و مطالعات آزمایشگاهی شیمی تشعشعی در دماهای پایین. تنها با آن شواهد ترکیبی است که دانشمندان میتوانند با اطمینان ارزیابی کنند آیا دریای پنهان انسلادوس واقعاً شرایط لازم برای حیات را فراهم می‌آورد یا نه.
منبع: scitechdaily
نظرات