Nhiệm vụ Cassini tới Sao Thổ đã kết thúc, nhưng các nhà khoa học vẫn miệt mài với dữ liệu của nó. Phát hiện mới nhất là về các hợp chất hữu cơ - thành phần của axit amin, các khối xây dựng của sự sống - trong hơi nước bốc lên từ mặt trăng Saturn lối Enceladus.
Các mạch nước phun của Saturn Nhật mặt trăng Enceladus. Những luồng hơi nước lớn này phun trào qua các vết nứt trong lớp băng ở cực nam Mặt trăng này.Tàu vũ trụ Cassini đã phân tích các luồng và tìm thấy hơi nước, các hạt băng, muối, metan và một loạt các phân tử hữu cơ phức tạp và đơn giản. Các nhà khoa học nghĩ rằng chúng bắt nguồn từ đại dương bên dưới bề mặt băng giá mặt trăng. Hình ảnh thông qua NASA / JPL-Caltech / Viện Khoa học Vũ trụ.
Có phải đại dương chìm dưới mặt trăng Sao Thổ Enceladus có thể ở được không? Nó có thể là nhà của các dạng sống hiện tại? Trong khi chúng ta vẫn không biết câu trả lời cho câu hỏi thứ hai, bằng chứng tiếp tục xây dựng rằng đại dương mặt trăng nhỏ này có thể ở được theo tiêu chuẩn trần gian. Vào ngày 2 tháng 10 năm 2019, các nhà khoa học đã công bố một mảnh ghép khác: phát hiện thêm các loại hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ đại dương Enceladus, và được tàu vũ trụ Cassini tìm thấy để phun ra qua các mạch nước phun ở cực nam mặt trăng. Các hợp chất này là thành phần của axit amin, là khối xây dựng sự sống trên Trái đất.
Những phát hiện mới được đánh giá ngang hàng đã được công bố vào ngày 2 tháng 10 năm 2019, trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.
Những phát hiện này đến từ việc tiếp tục phân tích dữ liệu từ sứ mệnh Cassini tại Sao Thổ, kết thúc vào năm 2017. Tàu vũ trụ đã lấy mẫu hơi nước trong các luồng khí khổng lồ giống như mạch nước phun ra từ các vết nứt gọi là Tiger Stripes ở cực nam của mặt trăng. Kết quả cho thấy hơi nước, hạt băng, muối, metan và các phân tử hữu cơ có kích thước khác nhau tồn tại trong các chùm.
Minh họa mô tả làm thế nào các hợp chất hữu cơ, có nguồn gốc từ các lỗ thông thủy nhiệt dưới đáy đại dương, được ngưng tụ trên các hạt băng trong các vết nứt trên lớp vỏ Enceladus. Các hạt băng và chất hữu cơ sau đó bị đẩy ra ngoài không gian bởi các luồng hơi nước. Hình ảnh thông qua NASA / JPL-Caltech.
Cassini cũng tìm thấy bằng chứng cho các lỗ thông thủy nhiệt hoạt động dưới đáy đại dương, tương tự như những gì nhìn thấy dưới đáy đại dương của Trái đất. Các hợp chất hữu cơ mới được tìm thấy có chứa nitơ và oxy, ngưng tụ trên các hạt băng. Trên trái đất, những hợp chất tương tự được tạo ra bởi các lỗ thông thủy nhiệt và là một phần của các phản ứng hóa học tạo ra axit amin. Là điều tương tự xảy ra trên Enceladus? Như Nozair Khawaja, tại Đại học Tự do Berlin, đã giải thích:
Nếu điều kiện phù hợp, những phân tử này đến từ đại dương sâu thẳm Enceladus có thể nằm trên con đường phản ứng giống như chúng ta thấy ở đây trên Trái đất. Chúng tôi không biết liệu axit amin có cần thiết cho sự sống ngoài Trái đất hay không, nhưng việc tìm ra các phân tử tạo thành axit amin là một phần quan trọng của câu đố.
Các hạt băng từ các khối Enceladus, cũng được tiêm vào vòng Saturn. Các hợp chất mới được tìm thấy trên các hạt băng này bởi Máy phân tích bụi vũ trụ (CDA) của Cassini. Thành phần của vật liệu hữu cơ được xác định bằng máy quang phổ khối CDA.
Enceladus như được nhìn thấy bởi tàu vũ trụ Cassini. Mặt trăng băng giá nhỏ bé này có một đại dương dưới đáy biển toàn cầu có thể hỗ trợ sự sống. Hình ảnh thông qua NASA / JPL-Caltech / NASA Science.
Vậy làm thế nào mà những thứ này và các chất hữu cơ khác vào không gian? Đầu tiên, chúng bị giải thể trong chính đại dương dưới đáy biển. Sau đó chúng bị bốc hơi khỏi mặt nước, ngưng tụ và đóng băng trên các hạt băng bên trong các vết nứt trong lớp vỏ mặt trăng. Khi các luồng hơi nước từ đại dương di chuyển lên trên qua các khe nứt trên bề mặt, chúng vận chuyển các hạt băng và chất hữu cơ với chúng. Sau khi được tiêm vào không gian, những hạt này sau đó có thể được lấy mẫu và phân tích bằng tàu vũ trụ như Cassini.
Cassini đã tìm thấy các phân tử hữu cơ lớn hơn trong các chùm. Tuy nhiên, các hợp chất mới này, mặc dù nhỏ hơn, được gắn trực tiếp vào các quá trình thủy nhiệt sẽ tạo ra axit amin. Theo đồng tác giả Jon Hillier:
Ở đây chúng tôi đang tìm thấy các khối xây dựng hữu cơ nhỏ hơn và hòa tan - tiền chất tiềm năng cho các axit amin và các thành phần khác cần thiết cho sự sống trên Trái đất.
Một đồng tác giả khác, Frank Postberg, nói thêm:
Công trình này cho thấy đại dương Enceladus có các khối xây dựng phản ứng dồi dào, và nó có một ánh sáng xanh khác trong cuộc điều tra về khả năng cư trú của Enceladus.
Một nghiên cứu gần đây cho thấy đại dương Enceladus cũng rõ ràng là đúng tuổi để hỗ trợ cuộc sống.
Sơ đồ của axit amin lysine, có các nguyên tử carbon gắn vào và được sử dụng trong quá trình sinh tổng hợp protein. Các axit amin là các khối xây dựng của sự sống như chúng ta biết, và bây giờ chúng đã được phát hiện trong các chuỗi của Enceladus. Hình ảnh qua Wikipedia / CC BY 3.0.
Một người hút thuốc đen của người Hồi giáo có một lỗ thông hơi thủy nhiệt trên đáy đại dương trên Trái đất. Các lỗ thông hơi tương tự cũng được cho là tồn tại dưới đáy đại dương Enceladus, nơi các hợp chất hữu cơ rất có thể bắt nguồn từ đó. Hình ảnh thông qua Dịch vụ Đại dương Quốc gia (NOA).
Việc phát hiện ra các hợp chất hữu cơ nhỏ hơn - nhưng quan trọng - này là một mảnh ghép quan trọng khác trong việc tìm hiểu khả năng sinh sống của Enceladus. Mặc dù hoàn toàn đóng băng ở bề mặt bên ngoài, trên phía trong, Enceladus là một thế giới nhỏ đáng chú ý nhất. Bên dưới lớp vỏ băng bên ngoài là một đại dương mặn ấm toàn cầu, mà nó xuất hiện, không quá khác biệt so với các đại dương trên Trái đất. Đáy đá, bao gồm các lỗ thông thủy nhiệt, cung cấp các chất dinh dưỡng hóa học giống như trên hành tinh của chúng ta. Môi trường tương tự như xung quanh các lỗ thông thủy nhiệt - hay những người hút thuốc lá - trên đáy đại dương Trái đất. Các lỗ thông hơi cung cấp nhiệt và chất dinh dưỡng, và ít nhất là trên Trái đất, đóng vai trò là ốc đảo cho vô số dạng sống bất chấp nước lạnh xung quanh và hoàn toàn thiếu ánh sáng mặt trời.
Những phát hiện mới này làm cho Enceladus và các mặt trăng đại dương khác trong hệ mặt trời, chẳng hạn như Europa và Titan, thậm chí còn hấp dẫn hơn các mục tiêu trong việc tìm kiếm sự sống ở nơi khác trong hệ mặt trời. Cách đây không lâu, người ta đã nghĩ rằng Trái đất là thế giới duy nhất trong hệ mặt trời của chúng ta có nước lỏng. Bây giờ chúng ta đã biết một số mặt trăng trong hệ mặt trời bên ngoài cũng hoạt động như vậy (và thậm chí có thể là Sao Diêm Vương!), Nó chỉ là nước được ẩn dưới lớp băng bên ngoài. Chúng tôi không biết nếu bất kỳ ai trong số những thế giới nước đó thực sự tổ chức bất kỳ loại cuộc sống nào, nhưng có thể nghiên cứu một số trong số nàyđại dương ngoài hành tinh cả bây giờ và với các nhiệm vụ tương lai tiên tiến hơn chắc chắn là một trong những phát triển thú vị nhất trong khám phá hành tinh.
Điểm mấu chốt: Phân tích sâu hơn về vật liệu trong các chùm hơi nước của Enceladus, đã tiết lộ sự tồn tại của các hợp chất hữu cơ bổ sung, loại thành phần của các axit amin, các khối xây dựng sự sống trên Trái đất.