Met behulp van gegevens die zijn verzameld door NASA's Cassini ruimtesonde heeft een internationaal team van wetenschappers ontdekt dat fosfor, een essentieel chemisch element voor leven, opgesloten zit in zoutrijke ijskorrels die door Enceladus de ruimte in zijn geslingerd. Het is bekend dat de kleine maan een oceaan aan de oppervlakte heeft en water uit die oceaan barst door scheuren in de ijskorst van Enceladus als geisers bij zijn zuidpool, waardoor een pluim ontstaat. De pluim voedt vervolgens de E-ring van Saturnus (een zwakke ring buiten de helderdere hoofdringen) met ijzige deeltjes.
Tijdens zijn missie naar de gasreus van 2004 tot 2017 vloog Cassini talloze keren door de pluim en de E-ring. Wetenschappers ontdekten dat de ijskorrels van Enceladus een rijk scala aan mineralen en organische verbindingen bevatten - waaronder de ingrediënten voor aminozuren - die geassocieerd worden met het leven zoals wij dat kennen.
Fosfor, het minst voorkomende van de essentiële elementen die nodig zijn voor biologische processen, was tot nu toe niet gedetecteerd. Het element is een bouwsteen voor DNA, dat chromosomen vormt en genetische informatie overdraagt, en is aanwezig in de botten van zoogdieren, celmembranen en plankton uit de oceaan. Fosfor is ook een fundamenteel onderdeel van energiedragende moleculen die aanwezig zijn in al het leven op aarde. Zonder fosfor zou leven niet mogelijk zijn.
"Eerder ontdekten we al dat de oceaan van Enceladus rijk is aan verschillende organische verbindingen," zei Frank Postberg, planeetwetenschapper aan de Freie Universität Berlin in Duitsland, die het nieuwe onderzoek leidde dat op woensdag 14 juni in het tijdschrift Nature werd gepubliceerd. "Maar nu onthult dit nieuwe resultaat de duidelijke chemische signatuur van aanzienlijke hoeveelheden fosforzouten in ijzige deeltjes die door de kleine maanpluim de ruimte in werden geslingerd. Het is de eerste keer dat dit essentiële element is ontdekt in een oceaan buiten de aarde." Eerdere analyse van de ijskorrels van Enceladus onthulde concentraties van natrium, kalium, chloor en carbonaathoudende verbindingen, en computermodellen suggereerden dat de ondergrondse oceaan een gemiddelde alkaliteit heeft - allemaal factoren die gunstig zijn voor bewoonbare omstandigheden.
Enceladus en verder
Voor dit laatste onderzoek hebben de auteurs de gegevens opgevraagd via NASA's Planetary Data System, een langetermijnarchief van digitale dataproducten die terugkomen van de planeetmissies van het agentschap. Het archief wordt actief beheerd door planeetwetenschappers om ervoor te zorgen dat het bruikbaar en bruikbaar is voor de wereldwijde gemeenschap van planeetwetenschappers.
De auteurs richtten zich op gegevens die door Cassini's Cosmic Dust Analyzer-instrument werden verzameld toen het ijsdeeltjes van Enceladus in de E-ring van Saturnus bemonsterde. Er werden veel meer ijsdeeltjes geanalyseerd toen Cassini door de E-ring vloog dan toen het alleen door de pluim ging, dus de wetenschappers konden daar een veel groter aantal samenstellingssignalen onderzoeken. Zo ontdekten ze hoge concentraties natriumfosfaten - moleculen van chemisch gebonden natrium, zuurstof, waterstof en fosfor - in sommige van die korrels.
Co-auteurs in Europa en Japan voerden vervolgens laboratoriumexperimenten uit om aan te tonen dat de oceaan van Enceladus fosfor bevat, gebonden in verschillende in water oplosbare vormen van fosfaat, in concentraties van ten minste 100 keer die van de oceanen van onze planeet. Verdere geochemische modellering door het team toonde aan dat een overvloed aan fosfaat ook mogelijk is in andere ijzige oceaanwerelden in het buitenste zonnestelsel, met name in werelden die gevormd zijn uit oerijs dat kooldioxide bevat en waar vloeibaar water gemakkelijk toegang heeft tot rotsen.
"Hoge fosfaatconcentraties zijn het resultaat van interacties tussen carbonaatrijk vloeibaar water en rotsachtige mineralen op de oceaanbodem van Enceladus en kunnen ook voorkomen op een aantal andere oceaanwerelden," zegt medeonderzoeker Christopher Glein, planeetwetenschapper en geochemicus aan het Southwest Research Institute in San Antonio, Texas. "Dit belangrijke ingrediënt zou overvloedig genoeg kunnen zijn om mogelijk leven te ondersteunen in de oceaan van Enceladus; dit is een verbluffende ontdekking voor de astrobiologie."
Hoewel het wetenschappelijke team enthousiast is dat Enceladus de bouwstenen voor leven heeft, benadrukt Glein dat er nog geen leven is gevonden op de maan - of ergens anders in het zonnestelsel buiten de aarde: "De ingrediënten hebben is noodzakelijk, maar ze zijn misschien niet voldoende voor een buitenaardse omgeving om leven te herbergen. Of er leven kan zijn ontstaan in de oceaan van Enceladus blijft een open vraag."
De missie van Cassini eindigde in 2017, toen het ruimteschip opbrandde in de atmosfeer van Saturnus, maar de schat aan gegevens die het verzamelde zal nog tientallen jaren een rijke bron blijven. Toen Cassini werd gelanceerd, was het zijn missie om Saturnus, zijn ringen en manen te verkennen. De instrumenten van het vlaggenschip van de missie hebben uiteindelijk ontdekkingen gedaan die nog steeds van invloed zijn op veel meer dan alleen de planeetwetenschap.
"Deze laatste ontdekking van fosfor in de ondergrondse oceaan van Enceladus heeft het pad geëffend voor de mogelijke bewoning van andere ijzige oceaanwerelden in het zonnestelsel", zegt Linda Spilker, Cassini-projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië, die niet bij het onderzoek betrokken was. "Nu we weten dat veel van de ingrediënten voor leven aanwezig zijn, wordt de vraag: Is er leven voorbij de aarde, misschien in ons eigen zonnestelsel? Ik heb het gevoel dat Cassini's blijvende nalatenschap toekomstige missies zal inspireren die uiteindelijk juist die vraag kunnen beantwoorden."
Bron: NASA
