متان روی انسلادوس: نشانه احتمالی زندگی؟

چیزی در اقیانوس انسلادوس در حال تولید مقدار زیادی متان است. ممکن است زندگی وجود داشته باشد؟ اگرچه هنوز اثبات نشده است، اما به نظر می‌رسد مطالعه جدیدی توسط تیمی از زیست‌شناسان از این امکان هیجان‌انگیز سخن می‌گوید.

نمایی از قمر انسلادوس زحل توسط فضاپیمای کاسینی. مطالعه جدید توسط گروهی از زیست‌شناسان نشان می‌دهد که چیزی در در انسلادوس حال تولید مقدار زیادی متان در اقیانوس زیر سطح آن است. آیا ممکن است زندگی در آن وجود داشته باشد؟ تصویر از ناسا / ESA / JPL / SSI / تیم تصویربرداری کاسینی / علوم کارنگی.

قمر انسلادوس زحل با اقیانوس زیر سطح خود یکی از بهترین مکانها برای جستجوی زندگی در نظر گرفته شده است. اکنون، تحقیقات جدید از یک تیم زیست‌شناس نشان می‌دهد که زندگی در انسلادوس ممکن است کاملاً ممکن باشد … و ما ممکن است از قبل شواهدی برای وجود آن داشته باشیم. چیزی در حال تولید مقدار زیادی متان در انسلادوس، یا بهتر بگوییم در اقیانوس زیرسطحی آن است و متان می‌تواند نشانه زندگی باشد. چارلی وود این نتایج جالب را در 8 ژوئن 2021 در Popular Science مورد بحث قرار داد. طبق مقاله وود، تجزیه و تحلیل اولیه نشان می‌دهد که متان به طور جالب توجهی، به روشی مشابه میکروبهای متان‌زا در اقیانوس‌های کره زمین تولید می‌شود.

این امر هنوز اثبات زندگی در انسلادوس نیست، اما مطمئناً جالب است.

متان روی انسلادوس: منافذ هیدروترمال و متانوژن‌ها

کشف اصلی متان از تجزیه و تحلیل داده‌های به دست آمده توسط فضاپیمای کاسینی است. این کاوشگر چندین پرواز به دور قمر را انجام داد. در یک نقطه، بر فراز ستونهای بخار آب پرواز کرد که از طریق شکافهای قطب جنوب انسلادوس فوران می‌کرد.

همچنین، کاسینی ذرات یخ، نمکها، هیدروژن و مولکولهای آلی را در ستونها پیدا کرد، نشانه‌های آزمایشی اقیانوس از نظر ترکیب شبیه اقیانوسهای زمین است. همچنین شواهدی از منافذ هیدروترمال در کف اقیانوس انسلادوس وجود دارد، مشابه مواردی که از متانوژنها در اقیانوسهای زمین پشتیبانی می‌کنند. همانطور که در چکیده مقاله آمده است:

مشاهدات فضاپیمای کاسینی ناسا نشان داد که قمر زحل انسلادوس دارای یک اقیانوس مایع داخلی است. تجزیه و تحلیل مواد اقیانوس که به فضا پرتاب می‌شود، حاکی از آن است که منافذ هیدروترمال قلیایی در کف اقیانوس انسلادوس وجود دارد. بر روی زمین، چنین منافذی در اعماق دریا دارای اکوسیستمهای میکروبی غنی از متان‌های باستانی هستند.

نمای برش خورده از قسمت داخلی انسلادوس، اقیانوس زیر سطح و جتهای بخار آب را نشان می‌دهد که از طریق شکافهای سطح یخ زده در قطب جنوب فوران می‌کند. تصویر از  Popular Science.

بنابراین عامل تولید متان در انسلادوس چیست؟

دانشمندان قبلاً می‌دانستند که متان وجود دارد ، اما مطالعه جدید نشان می دهد که توضیح مقدار بسیار شگفت‌آور این ماده دشوار است. اساساً، محتمل‌ترین فرآیند شیمیایی که می‌تواند روی انسلادوس متان تولید کند، همانطور که آنتونین اف‌اولدر، در ENS پاریس و نویسنده اصلی آن، به Popular Science گفت:

متانوژن‌ها قادر به توضیح میزان متان هستند.

آبفشانهای قمر انسلادوس. این توده‌های عظیم بخار آب از طریق ترکهای قطب جنوب انسلادوس فوران می‌کنند. فضاپیمای کاسینی با تجزیه و تحلیل قطعات، بخار آب، ذرات یخ، نمکها، متان و انواع مولکولهای آلی پیچیده را پیدا کرد. دانشمندان بر این باورند که این توده‌ها از یک اقیانوس جهانی در زیر سطح یخی قمر منشأ می‌گیرند. تصویر از ناسا.

متانوژن‌ها اشکال حیاتی میکروبی هستند که هیدروژن و دی‌اکسید کربن را می‌خورند و متان را به عنوان محصول جانبی تولید می‌کنند. روی زمین، آنها در منافذ هیدروترمال عمق اقیانوس یافت می‌شوند (مانند مواردی که تصور می‌شود در کف دریا انسلادوس وجود دارد).

بنابراین، آیا واقعاً این امر می‌تواند توضیحی برای متان موجود در انسلادوس باشد؟

بیولوژیکی یا غیربیولوژیکی؟

با توجه به این موضوع، محققان تمام سناریوهای احتمالی تولید متان در اقیانوس انسلادوس را مورد بررسی قرار دادند. در سرپنتیزاسیون، اثر متقابل آب گرم و مواد معدنی در سنگها می‌تواند هیدروژن ایجاد کند. پس از آن، واکنش‌های شیمیایی می‌توانند هیدروژن و دی‌اکسید کربن را با هم ترکیب کرده و متان تولید کنند.

به نظر قابل قبول بود، بنابراین محققان این احتمال را از نزدیک بررسی کردند. آنها می‌خواستند ببینند که واقعاً چه مقدار متان از این طریق در انسلادوس تولید می‌شود. آنها سپس این نتایج را با استفاده از تجزیه و تحلیل روش آماری بیزی و سناریوی متانوژن‌ها مقایسه کردند. در حقیقت، محققان از ارگانیسمهای واقعی روی زمین برای مقایسه استفاده کردند. به طور کلی، مهم بود که انتظارات آنها واقع‌بینانه باشد، همانطور که اف‌اولدر توضیح داد:

ما نمی‌توانیم هر آنچه می‌خواهیم را فقط تصور کنیم. ما باید فرضیاتی را که می‌دانیم کنار بگذاریم.

آنتونین اف‌اولدر در ENS در پاریس تحقیق جدیدی در مورد رمز و راز متان انسلادوس را آغاز کرده است. تصویر از ENS.

متان “خیلی زیاد”

نتایج شگفت‌آور بود: مقدار متان شناسایی شده توسط کاسینی به طور قابل توجهی بیشتر از آن بود که به راحتی فقط با استفاده از سرپنتزاسیون توضیح داده شود.

همانطور که در چکیده توضیح داده شد، ظاهراً  متان “بیش از حد” وجود داشت که به راحتی فقط با شیمی معدنی قابل توضیح نیست. از چکیده:

با استفاده از روش آماری بیزی برای تعیین کمیت احتمال متانوژنز (تولید متان بیوتیک) ممکن است میزان فرار هیدروژن مولکولی و متان در ستون انسلادوس را توضیح دهد، همانطور که توسط ابزار کاسینی انداز‌ه‌گیری می‌شود.

ما در می‌یابیم که نرخ فرار مشاهده شده (1) را نمی‌توان تنها با تغییر غیرزنده هسته سنگی توسط سرپنتین‌سازی توضیح داد. (2) با فرضیه شرایط قابل سکونت برای متانوژن‌ها سازگار است. و (3) بالاترین احتمال را در فرضیه متانوژنز کسب می‌کنند، با این فرض که احتمال ظهور زندگی به اندازه کافی بالا باشد.

هیدروژن زیاد است؟

علاوه بر این، کاسینی همچنین مقدار زیادی هیدروژن در اقیانوس یافت که می‌تواند به عنوان منبع غذایی میکروب‌ها مورد استفاده قرار گیرد. اما به نظر می‌رسید که مقدار بیشتری از آن باقی مانده است و اگر باید به عنوان غذا مصرف شود، نباید وجود داشته باشد. همانطور که مشخص شد، ممکن است پاسخی برای این رمز و راز نیز وجود داشته باشد. تصور می‌شود بسیاری از مولکول‌های هیدروژن بسیار نزدیک به منافذ هستند، جایی که برای متانوژن‌ها بسیار گرم است. درعوض، ارگانیسمها می‌توانند مولکولهای هیدروژن را که فاصله آنها از منافذ بیشتر است، میل کنند. در این سناریو، تأثیر کمی بر فراوانی کل هیدروژن وجود خواهد داشت.

شواهدی درباره منافذ هیدروترمال در کف اقیانوس انسلادوس، درست مانند زمین وجود دارد. آیا ممکن است منشا متان از میکروبهای متان‌زا باشد؟ تصویر از  NASA / JPL-Caltech / SwRI.

اطلاعات بیشتری مورد نیاز است

به نظر می‌رسد سرپنتیزاسیون، حداقل به خودی خود، یک راه حل بعید برای رمز و راز متان باشد. هنوز هم ممکن است بیش از حد متان اولیه وجود داشته باشد که از شکل‌گیری انسلادوس باقی مانده است و از هسته آن می‌جوشد. یا یک روند هنوز ناشناخته دیگر در کار باشد. همانطور که اف‌اولدر اشاره کرد، ما هنوز اطلاعات کافی در مورد انسلادوس نداریم تا مطمئن باشیم:

ما در مورد انسلادوس چیز زیادی نمی‌دانیم. ما از سن انسلادوس و ماهیت دقیق متان اطلاع نداریم. برای دانستن اطلاعات بیشتر، ممکن است به یک ماموریت برای بررسی متان نیاز داشته باشیم.

به طور خلاصه، پاسخ به این سوالات نیاز به داده‌های بیشتری دارد. متأسفانه، هنوز هیچ مأموریت بازگشتی برنامه‌ریزی نشده است. کاسینی قطعاتی را با جزئیات کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار داد، اما ناگفته نماند که کاوشگری که بطور خاص بتواند شواهدی از زندگی خود را در آنها جستجو کند، حتی بهتر خواهد بود. امیدوارم!

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Methane On Enceladus: A Possible Sign Of Life?

Posted by Paul Scott Anderson   June 18, 2021

https://earthsky.org/space/methane-on-enceladus-methanogens/