گاز سمی از انسلادوس نشت می کند. همچنین یک عنصر سازنده زندگی است.

وضعیت انسلادوس به عنوان یک هدف در جستجوی زندگی همچنان در حال رشد است. ما برای سال‌ها می‌دانیم که فوران‌های جت از اقیانوس زیر گوشته یخی ماه حاوی ترکیبات آلی مهم مرتبط با حیات هستند. اکنون محققان ماده شیمیایی دیگری را در جت ها کشف کرده اند که نه تنها بسیار سمی است، بلکه برای ظهور حیات نیز حیاتی است.

فضاپیمای کاسینی 13 سال را در منظومه زحل گذراند تا اینکه ماموریت خود را در سال 2017 به پایان رساند. تصاویر باله ها نمادین هستند.

اما این چیزی است که در باله ها وجود دارد که توجه دانشمندان را به خود جلب کرد. کاسینی ترکیباتی مانند دی اکسید کربن، متان، آب و آمونیاک را کشف کرد. او همچنین نمک هایی را پیدا کرد که نشان می دهد اقیانوس شور است. اکنون محققانی که با داده‌های کاسینی کار می‌کنند، سیانید هیدروژن را در جت‌ها شناسایی کرده‌اند.

بسیاری از ما می دانیم که سیانید هیدروژن بسیار سمی است. ایفای نقش در یکی از انسانیت نفرت انگیز ترین قسمت ها. اما سیانید هیدروژن (HCN) جنبه دیگری نیز دارد که دانشمندان معتقدند برای پیدایش حیات مهم است. می تواند به عنوان پیش ساز اسیدهای نوکلئیک و اسیدهای آمینه عمل کند.

جونا پیترز، محقق فوق دکتری در دانشگاه هاروارد، می گوید: «کار ما شواهد بیشتری ارائه می دهد که انسلادوس میزبان برخی از مهم ترین مولکول ها برای ایجاد بلوک های سازنده زندگی و حفظ آن زندگی از طریق واکنش های متابولیک است. پیتر نویسنده اصلی تحقیق جدید منتشر شده در Nature Astronomy. پیتر افزود: «به نظر می‌رسد نه تنها انسلادوس الزامات اولیه برای سکونت‌پذیری را برآورده می‌کند، بلکه اکنون ایده‌ای داریم که چگونه مولکول‌های زیستی پیچیده ممکن است در آنجا شکل بگیرند و چه مسیرهای شیمیایی ممکن است درگیر باشند».

اسیدهای آمینه عناصر سازنده مهم زندگی هستند. آنها واحد اصلی پروتئین ها هستند که زنجیره های بلندی از اسیدهای آمینه هستند. بیش از 50000 پروتئین در طبیعت وجود دارد، اما تنها 22 پروتئین بخشی از کد ژنتیکی هستند. HCN بسیار متنوع است و در تمام اسیدهای آمینه نقش دارد، بنابراین حضور آن در اقیانوس های انسلادوس جالب است.

پیتر می‌گوید: «کشف هیدروژن سیانید به‌ویژه هیجان‌انگیز بود، زیرا نقطه شروع بسیاری از نظریه‌های منشأ حیات است.

دانشمندان سال ها با داده های کاسینی کار می کردند، اما مطالعات قبلی روی جت ها HCN را نشان نداده است. نویسندگان در مقاله خود نوشتند: “لیست اخیر منتشر شده از گونه های گاز خنثی تایید شده در ابر فقط شامل H2O، CO2، CH4، NH3 و H2 است.”

تعیین اینکه کاسینی چه مواد شیمیایی را روی انسلادوس حس کرده است، وظیفه آن است طیف سنج جرمی یونی و خنثی (INMS)، بخش مهمی از مجموعه سازهای کاسینی است. تنها مقادیر کمی از برخی از این مواد شیمیایی وجود دارد و تشخیص آنها در داده های INMS دشوار است. “مشکل در حل اجزای جزئی ستون از تعداد زیاد ترکیبات قابل قبول نسبت به وضوح کم جرم INMS ناشی می شود.”

دانشمندان داده های INMS را گرفته و سعی می کنند آن را با الگوهای مواد شیمیایی و نسبت های شناخته شده مطابقت دهند. این یک کار پیچیده است. نویسندگان توضیح می‌دهند: «مدل‌های طیف INMS از پیچیدگی بیشتری رنج می‌برند، زیرا سیگنال‌های تولید شده توسط مولکول‌های منفرد لزوماً مستقل نیستند. بنابراین، می‌تواند ترکیب‌های مختلفی از گونه‌ها وجود داشته باشد که به نظر می‌رسد به همان اندازه با داده‌ها مطابقت دارند.»

این بدان معنی است که برای یافتن HCN کمی جستجو طول کشید. و هر چقدر هم که محققان تلاش کردند تا توضیحی جایگزین برای آنچه دیدند بیابند، نتوانستند.

پیتر می‌گوید: «تکه‌های بالقوه زیادی از پازل وجود دارد که می‌توان هنگام تلاش برای مطابقت با داده‌های مشاهده‌شده کنار هم قرار داد. ما از مدل‌سازی ریاضی و آماری استفاده کردیم تا بفهمیم کدام ترکیب از قطعات پازل به بهترین وجه با ترکیب ستون مطابقت دارد و بدون تفسیر بیش از حد مجموعه داده‌های محدود، بیشترین استفاده را از داده‌ها ببریم.

پیتر افزود: «هرچه بیشتر سعی می‌کردیم با آزمایش مدل‌های جایگزین در نتایج خود سوراخ ایجاد کنیم، شواهد قوی‌تر می‌شدند. در نهایت، مشخص شد که هیچ راهی برای مطابقت با ترکیب ستون بدون گنجاندن سیانید هیدروژن وجود ندارد.

کشف HCN در جت‌های انسلادوس مهم است زیرا چیزی شبیه به “چاقوی ارتش سوئیس” از مولکول‌های پری بیوتیک است. انعطاف پذیری آن به این معنی است که می توان آن را به روش های مختلف مونتاژ کرد که منجر به توسعه بسیاری از اسیدهای آمینه مختلف می شود. محققان در مقاله خود نوشتند: «پلیمریزاسیون HCN در تعدادی از مسیرهای بالقوه برای تشکیل نوکلئوبازها و اسیدهای آمینه دخیل است.

باید نوعی بازخورد بین جت ها و اقیانوس وجود داشته باشد تا HCN جادوی شیمیایی خود را انجام دهد. مواد از اقیانوس می توانند بر روی سطح یخ رسوب کنند، جایی که تحت پردازش فتوشیمیایی قرار می گیرند. اگر اشعه ماوراء بنفش کافی به برخی از این مواد برخورد کند، HCN و سایر اجزای جت ها می توانند RNA و پیش سازهای اسید آمینه تولید کنند. سپس این مواد شیمیایی تازه تولید شده می توانند از طریق یخ به اقیانوس بازگردند.

دانشمندان به طور قطع نمی دانند که آیا این اتفاق می افتد یا خیر. محققان توضیح می‌دهند: «این که آیا این نوع شیمی در شرایط مشابه انسلادوس کارآمد است یا نه، می‌توان در مطالعات تجربی آینده بررسی کرد، در حالی که مطالعه دقیق‌تر مواد اقیانوسی انسلادوس به مأموریت‌های روباتیک آینده نیاز دارد.»

در حالی که یافتن HCN در انسلادوس یک پیشرفت هیجان انگیز است، این همه تحقیقاتی نیست که محققان دریافتند.

مطالعات قبلی دی اکسید کربن، متان و هیدروژن را در جت های انسلادوس پیدا کرده اند. آنها با هم نشان می دهند که متانوژنز در اقیانوس ماه اتفاق می افتد. متانوژنز یک فرآیند متابولیکی است که متان را تولید می کند و متانوژن ها اشکال حیاتی هستند که متانوژنز را انجام می دهند. متانوژنز در زمین رایج است و فقط در محیط های کم اکسیژن اتفاق می افتد. متانوژن ها در اوایل زمین منشأ گرفته اند و یافتن این مواد شیمیایی در انسلادوس نشان می دهد که متانوژن های اولیه ممکن است در اقیانوس ماه فعال باشند.

اما در این مطالعه جدید، پیتر و همکارانش طیفی از ترکیبات اکسید شده را کشف کردند. این نشان می دهد که اکسیژن در اقیانوس فعال است و مسیرهای انرژی مختلفی وجود دارد که حیات می تواند از آنها استفاده کند. اشکال حیاتی که از اکسیژن استفاده می کنند نسبت به آنهایی که متانوژنز متکی هستند انرژی بسیار بیشتری در اختیار دارند.

کوین می‌گوید: «اگر متانوژنز از نظر انرژی مانند یک باتری ساعت کوچک باشد، نتایج ما نشان می‌دهد که اقیانوس انسلادوس ممکن است چیزی نزدیک‌تر به باتری خودرو ارائه دهد که می‌تواند مقدار زیادی انرژی برای هر حیاتی که ممکن است وجود داشته باشد فراهم کند.» دست JPL، یکی از نویسندگان مطالعه و محقق اصلی تلاشی که منجر به نتایج جدید شد.

انسلادوس در حال تبدیل شدن به مکانی جذاب است. ترکیب شیمیایی آن نشان می دهد که اقیانوس ماه همه چیز لازم برای زندگی را دارد. ممکن است از قبل حیات داشته باشد. نویسندگان می نویسند: “در مجموع، نتایج ارائه شده در اینجا نشان می دهد که انسلادوس میزبان یک محیط شیمیایی چند فازی و ترکیبی متنوع است که با یک اقیانوس زیرسطحی قابل سکونت سازگار است.”

اما هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که ما نمی دانیم. بنابراین در حالی که این نتایج شگفت‌انگیز هستند، درک عمیق‌تر هنوز از دسترس ما خارج است.

ما به یک ماموریت به انسلادوس نیاز داریم.