نگاه جدید به داده های قدیمی از مدارگرد کاسینی ناسا نشان می دهد که مولکولهای آلی پیچیده بصورت یخ در انسلادوس (قمر سیاره زحل) در حال فوران هستند. محققان میگویند، فضاپیمایی که قرار است به زودی پرتاب شود ، آنچه که کشف جدید درباره احتمال زندگی بدلیل ترکیبهای حاوی هیدروژن در قمرهای یخی مانند انسلادوس می گوید را بررسی خواهدکرد.
مقدمه
انسلادوس ششمین قمر بزرگ از قمرهای زحل در سال ۱۷۸۹ و توسط ویلیام هرشل کشف شد. کاوشگرهای ویجر در دهه ۱۹۸۰ بر سطح آن یخ یافتند که این باعث میشود تا تمام پرتوهای تابیده‌شده از خورشید را باز‌تاباند. انسلادوس با قطر تنها505 کیلومتر است که یعنی این قمر انقدر کوچک است که در آریزونا جا میشود.
یخفشان ها در انسلادوس
در سال 2005 بود که فضاپیمای کاسینی به سوی زحل پرتاب شد و بخش هایی از یخفشانهای عظیم در نیم کره جنوبی قمرکه بخار آب و ذرات یخی را از انسلادوس فوران می کردند ، کشف کرد. هرچند هنوز خاستگاه چنین پدیده‌ای به‌درستی مشخص نشده، اما به احتمال زیاد این فوران‌ها ریشه در لایه‌ای درونی از آب مایع دارند که وجود یک اقیانوس غول پیکر پنهان شده در زیر پوسته یخ زده ماه را نشان میداد.
دانشمندان حدس می‌زنند که فشار گرانشیِ اعمال‌شده از جانب زحل، درون خاموش این قمر را بار دیگر زنده ساخته و بدین واسطه بخشی از اقیانوس زیرسطحی و یخ‌بسته انسلادوس را ذوب کرده‌باشد.از آنجا که روی زمین تقریباً در هر جایی که آب باشد زندگی وجود دارد ، این یافته ها نشان می دهد که زندگی ممکن است در انسلادوس نیز وجود داشته باشد.
پروفسور دیوید روثری (David Rothery) از دانشگاه اپن انگلستان می گوید: اگر ما بدانیم که حیات به طور مستقل، در دو نقطه از منظومه شمسی کوچک ما شکل گرفته است، آنگاه می‌توانیم با اطمینان زیاد بگوییم که حیات در ده‌ها سیاره از میلیاردها سیاره و قمر موجود در کهکشان راه شیری شکل گرفته است. اقیانوس‌های مایع، کیلومترها زیر سطح انسلادوس قرار گرفته‌اند. به همین دلیل برای پی بردن به آنچه که در درون آنها می‌گذرد، بایستی فوران‌هایی که از شکاف‌های سطح، به بیرون می‌ریزند را مورد مطالعه قرار داد.
ناسا در ماه اکتبر 2015، فضاپیمای کاسینی را وادار کرد تا از نزدیکی سطح انسلادوس و از میان یکی از همین فوران‌های زیرسطحی عبور کند. طی این عبور، کاسینی موفق به کشف هیدروژن و کربن دی اکسید شد.
در گزارشی از این یافته که امروز در مجله ساینس science چاپ شده است، گفته شده که تنها دلیل وجود هیدروژن در این فوران‌ها، واکنش آب‌های گرم با صخره‌های موجود در کف اقیانوس‌ها بوده است. باید این را اضافه کرد که هیدروژن موجود، می‌تواند با کربن دی اکسید واکنش داده تا متان را شکل دهد. ماده‌ای که توسط میکروب‌های کف اقیانوس‌های زمین به مصرف می‌رسد.
بنابراین این فوران‌ها، نشانگر واکنش بین آب و صخره‌های سنگی هستند. هیدروژن کشف‌شده، به احتمال خیلی زیاد، نتیجه واکنش بین صخره‌های حاوی مواد معدنی کاهش‌یافته و مواد ارگانیک است.
دانشمندان برای مدت‌های زیاد، بر این گمان بودند که در زیر سطح یخ‌زده انسلادوس، اقیانوسی از آب وجود دارد. چرا که نیروهای کشندی فوق‌العاده قوی از سوی سیاره زحل، می‌توانست انرژی لازم برای مایع بودن لایه‌های زیرین را فراهم آورد.کاسینی مشاهده کرد که قمر انسلادوس ، طی چرخش به دور زحل، دچار انحرافاتی میشود. متخصصان با بررسی‌های دقیق‌تر نتیجه گرفتند که تنها وجود اقیانوسی از آب در زیر سطح یخی انسلادوس می‌تواند چنین انحرافاتی را توجیه کند. پس دیگر سطح انسلادوس تا هسته آن یخ‌زده نبود. بلکه جهانی پویا می‌توانست در بخش‌های پایینی آن وجود داشته باشد.
پس از آن تلاش برای یافتن نشانه‌های دیگر از حیات بیگانه در انسلادوس به طور جدی‌تری آغاز شد. تا اینکه نتایج جدید بدست آمدند. کشفی که نشان میدهد در صورت شکل‌گیری حیات در این محیط کاملا مستعد، گونه‌هایی چون اکتروموفیل‌ها، می‌توانند در آن در حال زندگی باشند.
حیاتی که در این قمر می‌تواند شکل گرفته باشد، نیاز به اکسیژن و نور خورشید ندارد و ممکن است حیات روی زمین نیز در ابتدا به همین صورت آغاز شده باشد.
اکنون انسلادوس دورترین جرم صخره‌ای از خورشید است که می‌تواند میزبان حیات باشد. برخی میگویند قمر اورانوس نیز ممکن به همین صورت باشد. اما هنوز شواهدی از درستی این احتمال یافت نشده است.
هرچند این یافته تایید نمی‌کند که حیات بیگانه در انسلادوس به طور قطع وجود دارد. اما برای یافتن حیات احتمالی، این مهمترین گامی بود که باید برداشته می‌شد.
چهار عنصر اصلی شکل‌گیری حیات، عبارتند از: آب مایع، واکنشهای شیمیایی مناسب، منبع انرژی و زمان کافی. حال که می‌دانیم سه مورد از این چهار مورد کنار هم جمع شده‌اند، پس دور از ذهن نیست که تصور کنیم حیات در این قمر یخی به واقع شکل گرفته باشد.
ناسا گفته است که این کشف بمعنای آن نیست که حیات در انسلادوس وجود دارد اما ممکن است شرایط مساعد برای زندگی وجود داشته باشد.
ترکیبات آلی و پيچيدگي بيولوژيكي در انسلادوس
دانشمندان تنها ترکیبات آلی ساده (مبتنی بر کربن) ، هر کدام کمتر از حدود 5 اتم کربن است را در ستون های دود در انسلادوس تشخیص داده بودند. اکنون محققان مولکولهای آلی پیچیده ای ازاین قمر را کشف کرده اند ، از جمله ترکیبی باحداقل 15 اتم کربن.
فرانک پستبرگ ، نویسنده اصلی تحقیق ، دانشمند سیاره ها در دانشگاه هایدلبرگ در آلمان ، به سایت اسپیس گفت: "این اولین کشف ارگانیسم های پیچیده است که از دنیای آب های فرازمینی به وجود آمده است."
دانشمندان داده هایی را که کاسینی هنگام پرواز از ستون دود انسلادوس جمع آوری کرده بود ، و همچنین از زمانی که کاوشگر از حلقه E زحل عبور کرد ، تجزیه و تحلیل کردند. محققان دانه های یخ پر شده با مواد آلی پیچیده را هم در ستون غبار وهم در حلقه E کشف کردند.
محققان حدس می زنند كه این مواد آلی درون هسته داغ ، سنگی و قطعه قطعه شده انسلادوس پخته می شوند كه پژوهش قبلی نشان می داد كه آب در حفره های آن جاری است.
پستبرگ گفت: "سپس مواد آلی به همراه آب داغ از طریق چشمه های اب گرم به اقیانوس بسیار خنک وارد می شوند." "سپس ، آنها می توانند روی دیوارهایی از حباب گاز به سطح اقیانوس منتقل شوند."
پستبرگ خاطرنشان كرد: بيشتر ذرات يخ با ترکیبات آلی كه محققان ديدند در حلقه E زحل بودند. این ممکن است نشان دهد که این مولکولهای آلی پیچیده در انسلادوس تولید نمی شوند ، بلکه در عوض ناشی از واکنش های شیمیایی ناشی از نور خورشید در فضا هستند.
پستبرگ گفت: "با این حال ، ما بیشترین تعداد این ترکیبات الی پیچیده را در حلقه E جوان داخلی نزدیک به انسلادوس مشاهده می کنیم ، که در مقایسه با حلقه E قدیمی و بیرونی E بسیار دور از انسلادوس هستند." علاوه بر این ، ما همچنین می توانم ترکیبات الی پیچیده را مستقیماً در ستون های غبار آن مشاهده کنیم. "
محققان هشدار دادند كه این یافته های جدید شواهد قطعی برای زندگی نیستند ، زیرا واکنشهای بیولوژیك تنها منابع بالقوه مولكولهای الی پیچیده نیستند. مرحله بعد این است که به زودی به انسلادوس برگردیم و ببینیم که آیا زندگی فرازمینی وجود دارد یا خیر؟!
پستیبرگ بیان داشت: در هیچ کجای دیگر نمی توان زیستگاه اقیانوسی که به طور بالقوه قابل سکونت است را به راحتی توسط یک مأموریت فضایی مورد آزمایش قرار دهیم. وی افزود: آژانس فضایی اروپا در حال حاضر مأموریت هایی با نام های اروپا کلیپر و جویس دارد که قرار است در سال 2022 راه اندازی شود و از اروپا و گانیمد ، قمرهای یخی مشتری که دارای اقیانوس های زیرسطحی هستند بازدید کند. این مأموریتها میزان سکونت در آنها را بررسی می کند.
tiger-stripes
تحقیقات جدید برخی از رازهای نوارهای راه راهی شکل را بر روی انسلادوس ماه زحل نشان میدهد.
این قمر از زمانی که به تفصیل توسط فضاپیمای کاسینی ناسا مشاهده شد ، مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. دانشمندان با داده های کاسینی ، یک اقیانوس یخی زیرسطحی یخی قمر و نشان های عجیب و غریب و tiger-stripes در قطب جنوب ان کشف کردند که برخلاف هر چیز دیگری در منظومه شمسی است. مواد یخی از اقیانوس انسلادوس از طریق این نوارها یا شکافها در سطح ماه به فضا پرتاب میشود.
داگ همینگویوی در بیانیه ای گفت: "اولین بار توسط مأموریت کاسینی به زحل دیده شد ، این نوارها مانند هیچ چیز دیگری در منظومه شمسی شناخته شده نیستند. آنها به موازات و به فاصله مساوی ،بطول حدودا 130 كیلومتر و به فاصله 35 كیلومتر ازهم قرار دارند. آنچه كه آنها را به خصوص جالب می سازد این است كه آنها به طور مداوم یخ فوران می كنند. هیچ سیاره یا قمر یخی دیگر چیزی شبیه به آنها ندارد."
در مطالعه جدید ، همینگوی و همکاران ماکس رودولف از دانشگاه کالیفرنیا ، دیویس و مایکل مانگا از UC برکلی از مدلهایی برای کشف نیروهای فیزیکی روی قمر استفاده کردند که باعث شکل گیری این شکاف ها و نگه داشتن آنها می شود. این تیم همچنین مشتاق بود که بفهمد چرا این ترک ها به طور مساوی و فقط در قطب جنوبی انسلادوس قرار گرفته اند. این قمر جامد یخ زده نیست ، زیرا تغییرات گرانشی ناشی از مدار خارج از مرکز آن در اطراف زحل ، آن را کمی بیرون می کشد. این شکل تغییر شکل باعث می شود ورق های یخ در قطب ها نازک تر و مستعد از هم باز شدن شوند. این باعث شد آنها نتیجه بگیرند که شکافهایی که این نوارها را تشکیل می دهند می توانند بر روی قطب شمال قمر و همچنین قطب جنوبی ان شکل گرفته باشند ، اما قطب جنوب در ابتدا ترک خورده است. آنها همچنین دریافتند که نوارها موازی هستند زیرا ، پس از تقسیم نخستین نوار (که بغداد نامگذاری شده است) ، باز ماند. بنابراین آب اقیانوس از آن بیرون آمد و همین باعث شد که سه ترک موازی دیگر به صورت یخ و برف در امتداد لبه های اولین شکاف ایجاد شود که قندیل های یخی به سمت پایین سقوط کردند. وزن انها فشار ایجاد کرده و باعث ایجاد ترک های جدید شده است.
رودولف در بیانیه گفت: "مدل ما فاصله منظم ترک ها را توضیح می دهد." وی همچنین توضیح داد که وزن مواد یخی که در لبه های اولین شکاف اویزان شده "باعث شد ورق یخ به اندازه کافی خم شود تا یک ترک موازی در حدود 35 کیلومتر دورتر ایجاد شود." بعلاوه آنها دریافتند که این ترک ها به دلیل اثر جزر و مد گرانش زحل که با گردش عجیب قمر تغییر می کند ، دائما فوران می کنند. شکافها همچنان گسترده تر و باریک می شوند و آب به آنها وارد میشود. این مانع از بسته شدن آنها می شود.
همینگوی گفت: "از آنجا که به لطف این شکاف ها ما توانسته ایم از اقیانوس زیرزمینی انسلادوس که مورد علاقه اخترشناسان است ، نمونه برداری و مطالعه کنیم ، ما فکر کردیم درک نیروهایی که آنها را تشکیل داده و آنها را حفظ کرده اند بسیار مهم است. "مدل سازی ما براساس اثرات فیزیکی است که توسط پوسته یخی قمر بدست امده و به دنباله ای منحصر به فرد از وقایع و فرآیندهای اشاره دارد که می تواند امکان وجود این نوارهای متمایز را فراهم کند."
انسلادوس یک نیروگاه بسیار قوی
داده های حاصل از طیف سنج مادون قرمز کامپوزیتی کاسینی در قطب جنوب انسلادوس ، که با شکاف های خطی مشخص شده است ، نشان می دهد که قدرت داخلی تولید شده توسط گرما حدود 15.8 گیگاوات است ، تقریباً 2.6 برابر قدرت خروجی کل چشمه های آب گرم در منطقه یلو استون ، یا حدود 20 نیروگاه با سوخت ذغال سنگ.
به گفته کارلی هووت ، نویسنده اصلی تحقیق ، که یک محقق فوق دکترا در موسسه تحقیقات Southwest در بولدر ، کولو و یکی از اعضای تیم طیف سنج مادون قرمز است : این بیش از چیزی است که دانشمندان پیش بینی کرده بودند. هووت گفت: "مکانیزم قادر به تولید توان داخلی مشاهده شده بسیار بالاتر همچنان یک معما است و مدلهای پیشنهادی فعلی تولید حرارت طولانی مدت را به چالش می کشد."
یک مطالعه در سال 2007 پیش بینی کرد که گرمای داخلی انسلادوس ، اگر به طور عمده توسط نیروهای جزر و مد ناشی از تشدید مداری بین انسلادوس و ماه دیگر یعنی دیون ایجاد شود ، نمی تواند بیش از 1.1 گیگاوات در دراز مدت باشد. گرمایش ناشی از رادیواکتیویته طبیعی در داخل 0.3 گیگاوات دیگر اضافه می کند. آخرین تجزیه و تحلیل ، که شامل اعضای تیم طیف سنج مادون قرمز مرکب از جان اسپنسر در موسسه تحقیقات Southwest و جان پرل و مارسیا سگورا در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرینبلت ، MD بود ، از مشاهدات گرفته شده در سال 2008 استفاده می کند که کل قطب جنوب را پوشش می دهد. آنها درجه حرارت سطح انسلادوس را محدود كردند تا خروجي فوق العاده زياد منطقه را تعيين كنند.
یک توضیح احتمالی از جریان گرمای زیاد مشاهده شده این است که رابطه مداری انسلادوس با زحل و دیون با گذشت زمان تغییر می کند ، و اجازه می دهد دوره های گرم شدن جزر و مدی شدیدتر ، با دوره های آرامش بیشتر جدا شود. این بدان معنی است که کاسینی ممکن است آنقدر خوش شانس باشد که انسلادوس را در حالت غیرمعمول فعال ببیند. هووت خاطرنشان كرد: تعيين جريان دماي جديد و بالاتر باعث مي شود آب مایع زير سطح انسلادوس وجود داشته باشد. اخیراً ، دانشمندان در حال مطالعه ذرات یخ خارج شده از این ستون ها کشف کردند که برخی از این ذرات غنی از نمک هستند و احتمالاً قطرات منجمد شده از اقیانوس آب شور در تماس با هسته سنگی غنی از مواد معدنی انسلادوس هستند. وجود یک اقیانوس زیرسطحی ، یا شاید یک دریای قطبی جنوب بین پوسته یخ خارجی ماه و فضای داخلی سنگلاخی آن ، با اجازه دادن به تحریفات جزر و مدی بیشتر پوسته یخ ، باعث افزایش کارایی گرمایش جزر و مدی می شود. هووت گفت: "احتمال وجود آب مایع ، منبع انرژی جزر و مدی و مشاهده مواد شیمیایی آلی (غنی از کربن) در ستون انسلادوس ، ماهواره را به مکانی با علاقه شدید از نظر نجومی تبدیل کرده است."
مریم جزی
منابع:
[1] https://www.jpl.nasa.gov/edu/news/2015/10/23/flying-by-saturns-moon-enceladus/
[2] https://www.scientificamerican.com/article/ingredients-for-life-found-on-saturns-moon-enceladus/
[3] https://www.space.com/saturn-moon-enceladus-tiger-stripes-physics.html
[4] https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=2926
[5] https://sci.esa.int/web/cassini-huygens/-/organic-compounds-in-enceladus-ice-grains
[6] https://sci.esa.int/web/cassini-huygens/-/58881-the-south-pole-of-enceladus-in-microwaves
