ביצוע אמן של ירח שבתאי Enceladus מתאר פעילות הידרותרמית על קרקעית הים וסדקים בקרום הקפוא של הירח המאפשרים פליטת חומר מהפנים המימי לחלל. מחקר חדש מראה שמכשירים המיועדים למשימות הבאות יכולים למצוא עקבות של תא בודד בגרגר קרח בודד הכלול בנוצה. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
מחקר על גרגירי קרח מירחים כמו Enceladus ואירופה מראה פוטנציאל לזיהוי סימני חיים, וסוללים את הדרך למשימות חלל קרובות עם מכשירי זיהוי מתקדמים.
האוקיינוסים מכוסי הקרח של חלק מהירחים המקיפים אותם שַׁבְתַאִי ו צדק הם מועמדים מובילים בחיפוש אחר חיים מחוץ לכדור הארץ. מחקר חדש מבוסס מעבדה בראשות ה אוניברסיטת וושינגטון בסיאטל וב-Freie Universität Berlin מראה שגרגרי קרח בודדים שנפלטים מגופים פלנטריים אלה עשויים להכיל מספיק חומר למכשירים שיפנו לשם בסתיו כדי לזהות סימני חיים, אם קיימים חיים כאלה.
"בפעם הראשונה הראינו שאפילו חלק זעיר של חומר סלולרי ניתן לזהות על ידי ספקטרומטר מסה על סיפון חללית", אמר הסופר הראשי פביאן קלנר, חוקר פוסט-דוקטורט במדעי כדור הארץ והחלל. "התוצאות שלנו נותנות לנו ביטחון רב יותר שבאמצעות מכשירים עתידיים נוכל לזהות צורות חיים דומות לאלו שעל פני כדור הארץ, שאנו מאמינים יותר ויותר שיכולות להיות נוכחות על ירחים נושאי אוקיינוס."
תמונה זו מציגה פסים אדומים על פני השטח של אירופה, הקטן ביותר מבין ארבעת הירחים הגדולים של צדק. משימת אירופה קליפר הקרובה תשלח מכשירים לחקור את הירח הזה. מחקר חדש מראה שאחד מהמכשירים הללו שמיועד למשימה הבאה יכול למצוא עקבות של תא בודד בגרגר קרח בודד שנפלט מבפנים הגוף הפלנטרי. קרדיט: NASA/JPL/Galileo
המחקר בגישה הפתוחה פורסם ב-22 במרץ ב התקדמות המדע. מחברים נוספים בצוות הבינלאומי הם מהאוניברסיטה הפתוחה בבריטניה; נאס"אמעבדת הנעה סילון של; אוניברסיטת קולורדו, בולדר; ואוניברסיטת לייפציג.
התקדמות מדעית ומשימות חלל
ה קאסיני המשימה שהסתיימה ב-2017 גילתה סדקים מקבילים ליד הקוטב הדרומי של ירח שבתאי אנקלדוס. מסדקים אלו נובעות פלומות המכילות גז וגרגירי קרח. משימת אירופה קליפר של נאס"א, שתוכננה להשיק באוקטובר, תשא עוד מכשירים לחקור ביתר פירוט ירח קפוא של צדק, אירופה.
כדי להתכונן למשימה זו, חוקרים חוקרים מה עשוי הדור החדש של מכשירים למצוא. זה אסור מבחינה טכנית לדמות ישירות גרגרי קרח שעפים בחלל במהירות של 4 עד 6 ק"מ לשנייה כדי לפגוע במכשיר תצפית, כפי שתהיה מהירות ההתנגשות בפועל. במקום זאת, המחברים השתמשו במערך ניסיוני ששולח קרן דקה של מים נוזליים לוואקום, שם היא מתפרקת לטיפות. לאחר מכן הם השתמשו בקרן לייזר כדי לעורר את הטיפות וניתוח ספקטרלי מסה כדי לחקות את המכשירים על גשושית החלל יגלו.
תוצאות שפורסמו לאחרונה מראות שמכשירים המתוכננים לצאת למשימות עתידיות, כמו מנתח האבק של ה-SUrface על סיפון אירופה קליפר, יכולים לזהות חומר סלולרי באחד מתוך מאות אלפי גרגרי קרח.
הציור בצד שמאל מתאר את אנצלדוס והאוקיינוס המכוסה קרח שלו, עם סדקים ליד הקוטב הדרומי שחודרים דרך הקרום הקפוא. הפאנל האמצעי מראה היכן המחברים מאמינים שהחיים יכולים לשגשג: בחלק העליון של המים, בשכבה דקה מוצעת (מוצגת בצהוב) כמו באוקיינוסים של כדור הארץ. הלוח הימני מראה שכאשר בועות גז עולות ומתפוצצות, תאי חיידק יכולים להתעלות לחלל עם טיפות שהופכות לאחר מכן לגרגרי הקרח שזוהו על ידי קאסיני. קרדיט: סוכנות החלל האירופית
פוטנציאל לגילוי חיים
המחקר התמקד ב Sphingopyxis alaskensis, חיידק נפוץ במים מול אלסקה. בעוד מחקרים רבים משתמשים בחיידק אי קולי כאורגניזם מופת, האורגניזם החד-תאי הזה קטן בהרבה, חי בסביבות קרות ויכול לשרוד עם מעט חומרים מזינים. כל הדברים האלה הופכים אותו למועמד טוב יותר לחיים פוטנציאליים על הירחים הקפואים של שבתאי או צדק.
"הם קטנים במיוחד, ולכן הם מסוגלים בתיאוריה להשתלב בגרגרי קרח שנפלטים מעולם אוקיינוס כמו אנקלדוס או אירופה", אמר קלנר.
התוצאות מראות שהמכשירים יכולים לזהות את החיידק הזה, או חלקים ממנו, בגרגר קרח בודד. מולקולות שונות מגיעות לגרגרי קרח שונים. המחקר החדש מראה כי ניתוח גרגרי קרח בודדים, שבהם חומר ביולוגי עשוי להיות מרוכז, מוצלח יותר מאשר ממוצע על פני מדגם גדול יותר המכיל מיליארדי גרגרים בודדים.
הפאנל השמאלי מציג את קרום הקרח בעובי קילומטרים שלפי האמונה מקפל את ירח שבתאי אנקלדוס. מילוי הסדק הוא מים מלוחים עם שכבה דקה מוצעת (מוצגת בכתום) על פני השטח. הפאנל הימני מראה שכאשר בועות גז עולות ומתפוצצות, הן משתלבות עם חומר אורגני ומתעלות לתוך התרסיס. קרדיט: פוסטברג ואח'. (2018)/טבע
מחקר שנערך לאחרונה על ידי אותם חוקרים הראה עדויות לפוספט על אנצלדוס. נראה שהגוף הפלנטרי הזה מכיל כעת אנרגיה, מים, פוספט, מלחים אחרים וחומרים אורגניים מבוססי פחמן, מה שהופך אותו לסביר יותר ויותר לתמוך בצורות חיים דומות לאלו שנמצאות על פני כדור הארץ.
המחברים משערים שאם תאים חיידקיים עטופים בקרום שומני, כמו אלה שעל כדור הארץ, אז הם היו יוצרים גם עור על פני האוקיינוס. על פני כדור הארץ, חלאות אוקיינוסים היא חלק מרכזי בריסוס ים שתורם לריח האוקיינוס. בירח קפוא שבו האוקיינוס מחובר לפני השטח (למשל, דרך סדקים במעטפת הקרח), הוואקום של החלל החיצון יגרום לרתיחה של האוקיינוס התת-קרקעי הזה. בועות גז עולות דרך האוקיינוס ומתפוצצות על פני השטח, שם חומר סלולרי משתלב בגרגרי קרח בתוך הפלומה.
"אנו מתארים כאן תרחיש סביר לאופן שבו תאים חיידקיים יכולים, בתיאוריה, להיות משולבים בחומר קפוא שנוצר ממים נוזליים על אנקלדוס או אירופה ואז נפלט לחלל", אמר קלנר.
מנתח אבק השטח על סיפון אירופה קליפר יהיה בעל עוצמה גבוהה יותר ממכשירים במשימות קודמות. מכשירים אלה ועתידיים יוכלו לראשונה לזהות יונים עם מטענים שליליים, מה שהופך אותם למתאימים יותר לאיתור חומצות שומן ושומנים.
"עבורי, זה אפילו יותר מרגש לחפש ליפידים, או חומצות שומן, מאשר לחפש אבני בניין של DNAוהסיבה היא כי חומצות שומן נראות יציבות יותר", אמר קלנר.
"עם מכשור מתאים, כמו מנתח אבק השטח על גשושית החלל אירופה קליפר של נאס"א, ייתכן שיהיה קל יותר ממה שחשבנו למצוא חיים, או עקבות שלהם, על ירחים קפואים", אמר הסופר הבכיר פרנק פוסטברג, פרופסור למדעי הפלנטה. באוניברסיטת פרייה בברלין. "אם חיים שם, כמובן, ודואגים להיות סגורים בגרגרי קרח שמקורם בסביבה כמו מאגר מים תת קרקעי".
המחקר מומן על ידי מועצת המחקר האירופית, נאס"א וקרן המחקר הגרמנית (DFG). מחברים שותפים נוספים הם ג'נין בניגק, מריזה נפוליאוני, ג'ון הילייר ונוזאיר קוואג'ה ב-Freie Universität בברלין; קארן אולסון-פרנסיס באוניברסיטה הפתוחה בבריטניה; מורגן כבל ומייקל מלסקה במעבדת ההנעה הסילון של נאס"א; סשה קמפף מאוניברסיטת קולורדו, בולדר; וברנד אבל באוניברסיטת לייפציג.
