لأول مرة ، تم العثور على الفوسفور – وهو أندر العناصر الستة التي تعتمد عليها الحياة كما نعرفها – في قمر صغير محاط بالمحيط في نظامنا الشمسي.
تمشيط العلماء من خلال البيانات المرسلة إلى الوطن من قبل وكالة ناسا المركبة الفضائية كاسيني منذ ما يقرب من 15 عامًا قالوا إنهم عثروا على فوسفور وفير في السخانات المائية التي تنفجر بشكل روتيني في الفضاء من إنسيلادوس، قمر صغير من زحل وأحد الأماكن الأكثر احتمالاً في النظام الشمسي حيث قد توجد الحياة.
إنسيلادوس قمر مغطى بالجليد ويؤوي محيطًا هائلاً من الماء السائل تحت قشرة جليدية. وجد العلماء سابقًا اللبنات الأساسية الأخرى للحياة في محيط القمر بما في ذلك الكربون والهيدروجين والنيتروجين والكبريت والأكسجين. ومع ذلك ، فإن الفوسفور ، الذي يتحد مع السكريات لتشكيل هيكل عظمي لجزيئات الحمض النووي ويساعد أيضًا في إصلاح أغشية الخلايا والحفاظ عليها ، كان لديه حتى الآن كشف استعصى.
متعلق ب: قمر كوكب زحل إنسيلادوس ينفجر عمودًا من الماء يبلغ ارتفاعه 6000 ميل. هل يمكن أن تكون الحياة كامنة تحت قشرتها الجليدية؟
تقدر الاكتشافات الجديدة المثيرة للاهتمام أن تركيزات الفوسفور على القمر إنسيلادوس أعلى بما لا يقل عن 500 مرة من أعلى التركيزات المعروفة في أرضمحيطات. يُظهر الاكتشاف ، الذي تم الإعلان عنه في ورقة بحثية نُشرت يوم الأربعاء (14 يونيو) ، أن القمر الجليدي ، الذي يعد بالفعل أحد أهم المرشحين في البحث عن الحياة الفضائية ، يلبي الآن “المتطلبات الأكثر صرامة لصلاحية الحياة”.
قال فرانك بوستبيرج ، أستاذ علوم الكواكب في Freie Universität Berlin في ألمانيا الذي قاد البحث ، لموقع ProfoundSpace.org: “لم نجد الحياة أو حتى شيئًا خلقته الحياة”. وأضاف: “لقد وجدنا للتو دلائل على شيء يشير إلى أن الحياة يمكن أن تتشكل هناك بشكل جيد. إنه مجرد مؤشر قابلية للسكن ، ومؤشر جيد ومهم للغاية”.
على مدى السنوات الخمس الماضية ، كان Postberg وزملاؤه يدرسون البيانات التي جمعتها كاسيني في عام 2008 ، عندما حلقت المركبة الفضائية عبرها و “تذوقت” السخانات المائية التي كان إنسيلادوس. يقذف في الفضاء. من المحتمل أن يتم تشغيل هذه النفاثات المائية القوية عندما تضغط جاذبية عملاق الغاز زحل على القمر ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة باطنه الصخري. ثم يتدفق الماء المضغوط من خلال الشقوق في القشرة الجليدية ، وينفجر في الفضاء بسرعة 79 جالونًا (360 لترًا) في الثانية ، وهي سريعة بما يكفي لملء حوض سباحة بحجم أولمبي في غضون ساعتين فقط. في حين أن معظم مادة العمود تتساقط على شكل ثلج على سطح القمر ، يتغذى بعضها أيضًا زحلالحلقة E ، هالة ضعيفة من جزيئات الجليد الصغيرة. كانت هذه الجسيمات هي التي اصطدمت بأدوات كاسيني أثناء تحليقها.
بينما البحث السابق استنادًا إلى نماذج الكمبيوتر التي خلصت إلى أنه قد يكون هناك فوسفور على إنسيلادوس ، فهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها رصد المكون الأساسي مباشرة في مادة من السخانات الخاصة بإنسيلادوس.
“الشيء الوحيد غير المباشر هو أن أملاح الفوسفات وجدت في الحلقة E لزحل ، وليس في العمود نفسه ،” كريستوفر جلين ، عالم الكواكب وعالم الكيمياء الجيولوجية في معهد الأبحاث الجنوبي الغربي في تكساس وأحد مؤلفي الدراسة الجديدة ، كما أخبر موقع ProfoundSpace.org. وأضاف “لكننا نعلم أن عمود إنسيلادوس يغذي الحلقة إي. لا يوجد لغز هناك”.
أثناء تصفح قياسات أكثر من 300 حبة جليدية أخذت عينات من المركبة الفضائية كاسيني والبيانات المستنسخة في المختبر لأغراض التحقق من الصحة ، اكتشف الفريق الذي يقف وراء الدراسة الجديدة تسع حبات تحتوي على بصمة واضحة من الفوسفات ، وهو الشكل الوحيد من الفوسفور الذي يمكن أن تمتص الكائنات الحية ويستخدمون من قبلهم للنمو.
قال بوستبيرج: “لقد كانت لحظة محيرة عندما أدركت لأول مرة أن هذه الأطياف تظهر على الأرجح الفوسفات” ، مضيفًا أن فريقه كان محايدًا أثناء تحليل البيانات. “أعترف أن الفوسفات ربما يكون أفضل شيء يمكن أن نجده ، لكننا لم نبحث عنه على وجه التحديد.”
انقسم العلماء حول وجود الفوسفور في إنسيلادوس. أ دراسة 2018 استنتجت تركيزات الفوسفور النموذجية على القمر أن العنصر الحاسم سينضب في محيطات القمر وبالتالي لن يكون متاحًا للحياة المحتملة. ومع ذلك ، فإن الدراسة الجديدة “تقلب النتائج التي توصلت إليها من نموذجي السابق” ، وفقًا لما قاله Manasvi Lingam ، الذي قاد بحث 2018 ولكنه لم يكن جزءًا من الدراسة الجديدة ، لموقع ProfoundSpace.org. “في العلم ، من الشائع أن يتم استبدال النظريات القديمة بنظريات أحدث وبيانات محسّنة – في الواقع ، هذه هي الطريقة التي يتقدم بها هذا المجال.”
تتفق نتائج الدراسة الأخيرة مع ما وجده فريق من العلماء بما في ذلك جلين في عام 2022. وباستخدام النماذج الجيوكيميائية المحدثة ، تمكن الفريق مُقدَّر أن أورثوفوسفات سيذوب في الواقع بمعدل أعلى بكثير مما كان متوقعًا في السابق في مياه إنسيلادوس ، مما ينتج عنه محيط يمكن أن يكون أكثر ثراءً بالفوسفور بمقدار 1000 مرة من محيطات الأرض.
وخلصت الدراسة الجديدة أيضًا إلى أن الأورثوفوسفات “متاح بسهولة” في محيطات إنسيلادوس ، حيث أن أفضل تقدير لوفرة هذا الفوسفات يزيد 1000 مرة عن محيطات الأرض. على الأرض ، يتم إطلاق الفوسفور بواسطة الصخور أثناء التعرية والتجوية للأرض الجافة ، والتي لا يمتلكها إنسيلادوس. بدلاً من ذلك ، يعتقد العلماء أن التفاعلات بين مياه محيط القمر والصخور التي تشكل نواتها تذيب كميات كبيرة من الفوسفور في المحيط.
قال بوستبيرج: “لن يفاجأ أحد إذا كان هناك فوسفات في صخرة إنسيلادوس. هناك فوسفات على المذنبات … إنها ليست صفقة كبيرة”. “المهم أنه يذوب في المحيط ومع ذلك [it’s] متاحة بسهولة للتشكيل المحتمل للحياة “.
هذا الاكتشاف له آثار تتجاوز زاوية إنسيلادوس في النظام الشمسي. يعتبر الفوسفور نادرًا جدًا في المياه الطبيعية لأنه يتفاعل بسهولة مع ذرات موجبة الشحنة مثل الكالسيوم لتكوين فوسفات الكالسيوم ، والذي يحبس الفوسفور وبالتالي يجعله غير صالح لأشكال الحياة. لكن إنسيلادوس قادر على استضافة مثل هذه الكميات الكبيرة من الفوسفور المذاب لأنه يحتوي على ما يسميه العلماء محيط الصودا.
محيطات الصودا أو بحيرات الصودا غنية بالكربونات – المعادن التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون وتتشكل بسهولة في الماء. ترتبط الكربونات بعناصر أخرى ، مثل الكالسيوم ، مما يترك الفوسفور متاحًا لاستخدام الحياة. يمكن مشاهدة هذه العملية على أرض أيضاً. تعد بحيرة مونو في كاليفورنيا وبحيرات الصودا في نيفادا وبحيرة بوراكس في ولاية أوريغون مجرد أمثلة قليلة على بحيرات الصودا حيث يمكن للنظم البيئية الغنية البقاء على قيد الحياة. في أماكن أخرى من العالم ، من المعروف أن إفريقيا وآسيا وأوروبا تضم بحيرات صودا مماثلة.
في النظام الشمسي ، الأجرام السماوية التي تستضيف محيطات خارج خط الصقيع – النقطة الاعتباطية في النظام بين حزام الكويكبات ومدار كوكب المشتري والتي يبدأ بعدها الكربون والجليد في التكاثف في جليد صلبة – سيكون حتمًا محيطًا صودا ، وفقًا لـ دراسة جديدة.
وجد Postberg وفريقه كميات كبيرة من الكربونات في حبيبات الجليد التي أخذت عينات من كاسيني ، مما يشير إلى أن عوالم المحيطات مثل إنسيلادوس – مثل أكبر أربعة أقمار أورانوس التي كانت مؤخرًا وجدت لاستضافة المحيطات المدفونة – يجب أن تكون جميع “محيطات الصودا هذه ويجب أن يكون لديها وقت سهل لإذابة الفوسفات من الصخر ،” قال بوستبيرج.
كتل بناء الكواكب التي تشكلت منها جميع كواكب النظام الشمسي وأقماره غنية بالكربونات ، لذا فإن أي جرم سماوي في النظام الشمسي الخارجي له محيط ملامس لصخور يمكن أن يستضيف بحيرة صودا يمكن أن تؤوي كميات وفيرة من الفوسفات.
وقال بوستبيرج “هذه الكربونات .. هذا شيء عام في النظام الشمسي الخارجي.” “هذا لا ينطبق فقط على إنسيلادوس ولكن على جميع عوالم المحيطات في النظام الشمسي الخارجي.”
لذا في حين أن الكمية الدقيقة للفوسفور في محيط إنسيلادوس لا تزال تقديرية – يقول الباحثون إن التركيزات المحلية يمكن أن تظل أعلى أو أقل نظرًا لأننا لا نعرف حتى الآن كل شيء عن عمل القمر – الجدل حول ما إذا كان الفوسفور نفسه أمرًا بالغ الأهمية مكون للحياة ، موجود على سطح القمر يبدو أنه قد تم تسويته أخيرًا.
وقال بوستبيرج: “إنها صالحة للسكن – من الواضح أنه من الصعب المجادلة ضد ذلك – لكننا لا نعرف ما إذا كانت مأهولة”.
لا يعرف الباحثون سوى القليل عما يحدث لمياه المحيط على إنسيلادوس ، إن وجدت ، أثناء انتقاله من المحيط ، عبر القشرة الجليدية ، وخارجه إلى الفضاء. إن توضيح كيفية عمل عملية النقل هذه سيعطينا فهمًا أفضل لتقييم قابلية القمر للسكن من قياسات المركبات الفضائية ، وفقًا لما ذكره جلين.
“أعتقد أننا على مستوى التحدي!” هو قال.
تم وصف البحث الجديد في أ ورق نشرت الأربعاء (14 يونيو) في مجلة نيتشر.
. “محلل حائز على جوائز. محب للموسيقى. منشئ. هواة Twitter. مستكشف ودود. محب للتواصل ودود.”