Onderzoekers hebben diep gegraven in informatie die verzameld is van ijskorrels tijdens een supersnelle vlucht door een plume van Saturnus’ ijzige maan. Een nieuwe analyse van gegevens van NASA’s Cassini-missie heeft bewijs gevonden van eerder onontdekte organische verbindingen in een plume van ijsdeeltjes die uit de oceaan onder de bevroren schil van Saturus’ maan Enceladus werden geëjecteerd.
Wetenschappers ontdekten niet alleen moleculen die ze eerder hadden gevonden, maar ook nieuwe die een potentieel pad naar chemische of biochemische activiteit kunnen aangeven. De bestudeerde ijskorrels werden slechts 21 kilometer boven het oppervlak van de maan verzameld. Dit markeert de eerste keer dat wetenschappers deze diversiteit van organische stoffen hebben waargenomen in verse deeltjes die uit het ondergrondse water van Enceladus zijn geëjecteerd.
De bevindingen, gepubliceerd in Nature Astronomy, duiden op een belangrijke stap naar het bevestigen van actieve organische chemie onder het oppervlak van de maan. Dit is de soort chemische activiteit die verbindingen zou kunnen ondersteunen die belangrijk zijn voor biologische processen en een essentieel onderdeel van het leven op Aarde.
Bovendien heeft dit recente onderzoek een nieuwe laag toegevoegd aan eerdere bevindingen door de deeltjes te analyseren die de Cassini-ruimteverkenner verzamelde toen deze direct door een plume vloog. Dit is het volgende beste aan het duiken in de oceaan van de maan zelf. “Eerder ontdekten we organische stoffen in ijskorrels die jaren oud waren en mogelijk waren veranderd door de intense stralingsomgeving eromheen,” zei Nozair Khawaja van de Freie Universität Berlin, hoofd-auteur van de studie. “Deze nieuwe organische verbindingen waren echter slechts enkele minuten oud, gevonden in ijs dat vers uit de oceaan onder Enceladus’ oppervlak kwam.”
Wetenschappers wisten uit eerdere gegevens van Cassini dat stikstof- en zuurstofhoudende organische verbindingen aanwezig waren in de deeltjes van Saturnus’ E-ring, een vage, brede buitenring rond de planeet die gevoed wordt door het ijzige materiaal dat uit Enceladus’ plumes komt. Maar het nieuwe onderzoek analyseerde ijskorrels uit een plume zelf, met andere woorden, korrels die het dichtst bij hun ondergrondse oorsprong werden gevonden.
“Deze moleculen die we vonden in het vers geëjecteerde materiaal bewijzen dat de complexe organische moleculen die Cassini in Saturnus’ E-ring heeft gedetecteerd, niet alleen een product zijn van langdurige blootstelling aan de ruimte, maar gemakkelijk beschikbaar zijn in Enceladus’ oceaan,” zei coauteur Frank Postberg, ook van de Freie Universität Berlin.
De gegevens werden verzameld en naar de Aarde gestuurd in 2008, toen ijskorrels inbotsen op het Cosmic Dust Analyzer-instrument van Cassini. Naast dat ze direct afkomstig waren uit een plume, hadden de ijskorrels nog iets bijzonders: ze waren uiteengevallen toen ze het instrument raakten tijdens de snelle vlucht van het ruimtevaartuig met 18 kilometer per seconde.
De energie van de impact verdampte de ijskorrels en ioniseerde een substantiële fractie ervan. Deze ionen werden vervolgens geanalyseerd door de massaspectrometer van het instrument, die hun chemische samenstelling onderzocht. De auteurs van de studie konden de kleinste fragmenten analyseren — kleiner dan een duizendste van een millimeter, zelfs kleiner dan een griepvirus — en identificeerden organische verbindingen die ze nog niet eerder in plume-deeltjes hadden gezien.
De nieuw ontdekte verbindingen omvatten die van de alifatische en cyclische ester- en etherfamilies, sommige met dubbele bindingen in hun moleculaire structuren. Samen met de bevestigde aromatische, stikstof- en zuurstofhoudende verbindingen, kunnen deze verbindingen de bouwstenen vormen om chemische reacties en processen te ondersteunen die geleid zouden kunnen hebben tot complexere organische chemie — het soort dat interessant is voor astrobiologie en de focus versmalt van waar we naar leven in ons zonnestelsel zoeken.
Na de vlucht door de plume, verkende het ruimtevaartuig, beheerd door NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië, het complexe Saturnus-systeem bijna een decennium lang verder.
