Bolygós rövidhírek: metán az Enceladus holdjának anyagkidobódásaiban – lehetséges életjelek?

Szerző: Ivanics-Rieger Klaudia

A Szaturnusz holdja, az Enceladus jeges héja alatt valószínűleg ismeretlen eredetű metántermelő folyamat zajlik – állítja egy új tanulmány, amelyet az Arizonai és a Párizsi Tudományegyetem kutatói publikáltak. Az Enceladusból feltörő hatalmas vizes anyagkidobódások már régóta egyaránt elbűvölik a tudósokat és a közvéleményt. Rengeteg kutatás és elmélet született a hatalmas óceánról, amelyről úgy vélik, hogy a hold sziklás magja és jeges héja közt húzódik. A Cassini űrszonda átrepült ezeken az anyagkidobódásokon és mintát vett belőle. A vegyi összetételben viszonylag magas koncentrációt észlelt olyan molekulákból, melyek a Föld óceánjainak mélyén is megtalálhatók az úgynevezett hidrotermális kürtőkben. A mintavevő csövekben különösen szokatlan mennyiségben találtak dihidrogént, szén-dioxidot és metánt. Regis Ferrier, az Arizonai Egyetem Ökológiai és Evolúciós Biológiai Tanszékének docense és a tanulmány két vezető szerzőjének egyike a következőt mondta: „Tudni akartuk, hogy a Cassini által meglepően nagy mennyiségben talált metán megmagyarázható-e olyan, a földiekhez hasonló mikrobákkal, amelyek ’megeszik’ a dihidrogént és metánt termelnek.” Hozzátette: „Ilyen, metanogénekként ismert mikrobák keresése az Enceladus tengerfenékén rendkívül nagy kihívást jelentő mély merülési missziókat igényel, amelyek viszont még több évtizedig nem lesznek a látóhatáron sem.” Ferriere és csapata ezért más, könnyebb utat választott: matematikai modelleket készítettek annak kiszámításához, hogy a különböző folyamatok, beleértve a biológiai metanogenezist, megmagyarázhatják-e a Cassini adatait. Ezen új matematikai modellek ötvözik a geokémiát és a mikrobiológiai ökológiát, hogy elemezzék a Cassini adatait és modellezzék azon lehetséges folyamatokat, amelyek a legjobban magyarázzák a megfigyeléseket. Arra a következtetésre jutottak, hogy a Cassini adatai magyarázhatók mikrobiális hidrotermális kürtők aktivitásával, vagy olyan folyamatokkal, amelyek ugyan nem tartalmaznak életformákat, de eltérnek a Földön ismertektől. A Földön hidrotermális aktivitás akkor következik be, amikor a hideg tengervíz beszivárog az óceáni aljzatba, leggyakrabban az óceánközépi lemezhatárok közelében, elhalad egy magmakamra közelében, ami felhevíti a vizet, az pedig magas hőmérsékleten ásványi anyagokat old ki. A Földön a metán is ilyen hidrotermális aktivitással állítható elő, de kis sebességgel. A metántermelés nagy része olyan mikroorganizmusoknak köszönhető, amelyek energiaforrásként hasznosítják a hidrotermálisan előállított dihidrogént, és metanogenezisnek nevezett folyamatban szén-dioxidból metánt állítanak elő. A csapat a hold körüli kémiai és fizikai folyamatok végső eredményeként vizsgálta az Enceladus anyagkidobódásának összetételét. A kutatók először felmérték, hogy a dihidrogén hidrotermális kitermelése miként illeszkedik a legjobban a Cassini megfigyeléseihez. Illetve, hogy e kitermelés „elég” ételt tud-e biztosítani a földiekhez hasonló, hidrogénnel táplálkozó metanogének populációjának fenntartásához. Ehhez kifejlesztettek egy, a fenntartásra vonatkozó dinamikus modellt. A termikus és energetikai adatokhoz a Földön ismert adatokat vették alapul. A szerzők ezt követően lefuttatták a modellt annak megállapítására, hogy egy adott kémiai feltételrendszer, például a hidrotermális folyadék dihidrogén-koncentrációja és a hőmérséklet megfelelő környezetet biztosítanak-e ezen mikrobák növekedéséhez. Megvizsgálták azt is, hogy egy hipotetikus mikróba populáció milyen hatást gyakorol a környezetére – például a dihidrogén és a metán szökési arányára. „Összefoglalva: nem csak azt tudjuk megítélni, hogy a Cassini megfigyelései összeegyeztethetők-e az élet számára élhető környezettel, hanem a várható megfigyelésekről kvantitatív előrejelzéseket is tehetünk, amennyiben a metanogenezis valóban bekövetkezne az Enceladus tengerfenéken” – magyarázta Ferriere. A becsült legmagasabb eredményekből arra lehet következtetni, hogy – az ismert hidrotermális kémia alapján – az abiotikus (biológiai segédanyag nélküli) metántermelés korántsem ad magyarázatot az anyagkidobódásokban mért metánkoncentráció mennyiségére. Azonban biológiai metanogenezis hozzáadásával elegendő metán keletkezik, így megfelelve a Cassini megfigyeléseinek. „Ettől még nyilvánvalóan nem jutunk arra a következtetésre, létezik élet az Enceladus óceánjában” – mondta Ferriere. „Inkább azt szerettük volna megérteni, mennyire valószínű, hogy az Enceladus hidrotermális kürtői lakhatók lehetnek-e a földszerű mikroorganizmusok számára. Úgy tűnik, hogy a Cassini adatokait a modelljeink legalábbis alátámasztják.” Hozzátette: „A biológiai metanogenezis úgy látszik, kompatibilis az adatokkal. Vagyis nem vethetjük el az „élet hipotézist”, ehhez ugyanis további adatokra van szükségünk, melyeket jövőbeli küldetésekből származtathatunk.”

Fantáziarajz, melyen a NASA Cassini űrszondája átrepül az Enceladus vizet kilövellő gejzíreinek egyikén. Forrás: NASA

A szerzők remélik, hogy tanulmányuk útmutatást nyújt a Cassini által tett megfigyelések jobb megértését célzó kutatásokhoz és arra ösztönzi a tudósokat, hogy tisztázzák azokat az abiotikus folyamatokat, amelyek elegendő metánt képesek termelni a jelenlegi adatokhoz. „A metán például származhat ős-szervi anyagok kémiai lebontásából, amelyek jelen lehetnek az Enceladus magjában és a hidrotermális folyamat révén részben dihidrogénné, metánná és szén-dioxiddá alakulhatnak. Ez a hipotézis nagyon elfogadható, főként, ha az Enceladus az üstökösök által hordozott szerves összetevőkben gazdag anyagok révén jött létre” – magyarázta Ferriere. „Mindez részben azon alapul, hogy mennyire tartjuk valószínűnek egy-egy hipotézisek alapját” – mondta. – „Például, ha rendkívül alacsonynak ítéljük az élet valószínűségét Enceladuson, akkor az abiotikus mechanizmusok sokkal valószínűbbek lesznek, még ha nagyon idegenek is ahhoz képest, amit itt a Földön ismerünk.” A szerzők szerint a tanulmány nagyon ígéretes előrelépés a módszertanában, mivel nem korlátozódik olyan speciális igényekre, mint például a jeges holdak belső óceánjai, illetve előkészíti az utat a Naprendszeren kívüli bolygók kémiai adatainak kezeléséhez, melyek a következő évtizedekben elérhetővé válhatnak.

Bolygós rövidhírek: tengeráramlásokat feltételeznek az Enceladuson

Szerző: Kovács Gergő

A Szaturnusz hatodik legnagyobb holdja, az 500 kilométeres Enceladus jégburka alatti óceánról azt feltételezik, hogy a Föld óceánjaihoz hasonlóan áramlatok mozgatják – számolt be a Caltech. Az elmélet szerint (a földi tengerekkel és óceánokkal ellentétben) az Enceladus felszín alatti vízköpenye homogén, benne a magból érkező hőt függőleges, ún. termohalin cirkulációk szállítják el.

Az Enceladus, a Naprendszer egyik legvilágosabb objektuma, köszönhetően az égitestet borító jégpáncélnak. Fotó: NASA/JPL/Space Science Institute; kép feldolgozás: Jason Perryt

A hold kis mérete ellenére egy igen izgalmas világ: 2014-ben már felhívta a tudósok figyelmét, amikor a Cassini űrszonda felvételein működő, vizet lövellő gejzírek voltak láthatóak. Az Enceladus egy azon kevés helyek közül a Naprendszerben, ahol nagy mennyiségű, folyékony víz található, így az égitest az asztrobiológusok figyelmének középpontjában áll.

A Föld óceánjaitól az Enceladus vízköpenye sok tekintetben eltér: az előbbi égitest víztömegei részmedencékre tagolhatóak, melyeket a Nap különböző mértékben melegít fel; az Enceladus óceánja globális kiterjedésű, felszín alatti, valamint a Föld átlagosan 3,6 km mélységű óceánjaihoz képest igen mély, legalább 30 kilométer vastagságú. A Caltech végzős diákja, Ana Lobo szerint azonban van a hold tengeráramlatai hasonlítanak a Földéihez. Egy további azonosság van a két égitest óceánjai közt: mindkettő sós vizű.

Bolygós rövidhírek: geológiai aktivitás az Enceladus poláris régióiban

Szerző: Rezsabek Nándor

A Szaturnusz 505 km-es, hatodik legnagyobb holdjának, az Enceladus-nak felszíne alatt (a Jupiter Europájához hasonlóan) tenger hullámzik. Az égitest déli poláris régiójában ennek vize gejzírek formájában tör fel. A NASA Cassini űrszonda 13 évnyi megfigyelési adatai egyértelműen mutatják a felszíni friss jég és gázok okozta geológiai aktivitást. A vizsgálatok azt is megmutatták, hogy mindez nem korlátozódik a hold déli féltekéjére: az északi poláris régió felszínének korábbi újraképződéséért ugyanezen folyamat volt a felelős.

Az Enceladus infravörösben: jól látszódnak a gejzírek feltörése nyomán frissen keletkezett jég nyomai. Fotó: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/LPG/CNRS/University of Nantes/
Space Science Institute

Forrás: NASA/JPL