De ijspluimen van Enceladus zouden aminozuren kunnen bevatten
Enceladus is een belangrijk doelwit in de zoektocht naar leven in het zonnestelsel, door NASA aangemerkt als de op een na hoogste prioriteit voor een missie in het komende decennium.
Tijdens zijn 20 jaar durende missie ontdekte de Cassini-ruimtesonde van de NASA dat ijspluimen met een snelheid van ongeveer 400 m/s uit het oppervlak van de maan Enceladus spuwen.
Deze pluimen bieden een uitstekende gelegenheid om monters te verzamelen en de samenstelling van de oceanen van Enceladus en de potentiële bewoonbaarheid te bestuderen.
Tot nu toe was het echter niet bekend of de snelheid van de pluimen de organische verbindingen in de ijskorrels zou fragmenteren, waardoor de monsters zouden worden afgebroken.
In nieuw onderzoek hebben wetenschappers van de Universiteit van Californië in San Diego, bewijs gevonden dat aminozuren – een belangrijke klasse van biosignatuurmoleculen – die in deze ijspluimen worden getransporteerd, impactsnelheden tot 4,2 km/s kunnen overleven en dat betekent dat ruimtesondes deze moleculen kunnen detecteren tijdens een bemonstering.
Beginnende in 2012 bouwden ze op maat een unieke aerosol-impactspectrometer, ontworpen om de botsingsdynamiek van afzonderlijke aerosolen en deeltjes bij hoge snelheid te bestuderen.
Hoewel het instrument niet specifiek gebouwd was om de impact van ijskorrels te bestuderen bleek het precies de juiste machine om dat te doen.
Volgens professor Robert Continetti, hoofdauteur van et artikel is dit het enige apparaat in zijn soort ter wereld dat afzonderlijke deeltjes kan selecteren en deze kan versnellen of vertragen tot een gekozen eindsnelheid.
Het instrument kan deeltjes van enkel micrometers tot honderden nanometers groot bestuderen en kan in een verscheidenheid aan materialen en het gedrag van deeltjes onderzoeken, zoals hoe ze zich verspreiden of hoe hun structuren veranderen bij een botsing.
In 2024 zal de Europa Clipper van de NASA naar Jupiter worden gelanceerd. Europa, een van de grootste manen van Jupiter, is een andere oceaanwereld en heeft een vergelijkbare ijzige samenstelling als Enceladus.
Er is hoop dat de Clipper of toekomstige sondes naar Saturnus een specifieke reeks moleculen in de ijskorrels zullen kunnen identificeren die zouden kunnen wijzen op de vraag of er leven bestaat in de ondergrondse oceanen van deze manen, maar de moleculen moeten dan wel hun snelle uitstoting door de kaan kunnen overleven en door de ruimtesonde kunnen worden opgevangen.
Hoewel er onderzoek is gedaan naar de structuur van bepaalde moleculen in ijsdeeltjes, zijn de auteurs van dit onderzoek de eersten die meten wat er gebeurt als een enkele ijskorrel een oppervlak raakt.\om het experiment uit te voeren werden ijskorrels gemaakt met behulp van elektrospray-ionisatie, waarbij water door een naald wordt geduwd die op een hoge spanning wordt gehouden, waardoor een lading wordt geïnduceerd die het water in steeds kleinere druppels breekt.
De druppels werden vervolgens in een vacuüm geïnjecteerd waar ze bevriezen.
Het team bepaalde hun massa en lading en gebruikte vervolgens beeldladingsdetectoren om de korrels te observeren terwijl ze door de spectrometer vlogen.
Een sleutelelement van het experiment was het installeren van een microkanaalplaationendetector om het moment van botsing tot op de nanoseconde te timen.
De resultaten toonden aan dat aminozuren kunnen worden gedetecteerd met beperkte fragmentatie tot impactsnelheden van 4,2 km/s.
“Om een idee te krijgen van wat voor soort leven mogelijk is in het zonnestelsel wil je weten dat er niet veel moleculaire fragmentatie heeft plaatsgevonden in de bemonsterde ijskorrels, zodat je die vingerafdruk kunt krijgen van wat het ook is dat het een op zichzelf staande levensvorm maakt”, aldus professor Continetti.
Het werk van de onderzoekers toont aan dat dit mogelijk is met de ijspluimen van Enceladus.
Het onderzoek roept ook interessante vragen op voor de chemie zelf, waaronder hoe zout de detecteerbaarheid van bepaalde aminozuren beïnvloedt.
Er wordt aangenomen dat Enceladus enorm zoute oceanen bevat -meer dan er op Aarde aanwezig is.
Omdat zout de eigenschappen van water als oplosmiddel en de oplosbaarheid van verschillende moleculen verandert, zou dit kunnen betekenen dat sommige moleculen zich op het oppervlak van de ijskorrels clusteren, waardoor de kans groter is dat ze worden gedetecteerd.
“De implicaties die dit heeft voor het detecteren van leven elders in het zonnestelsel zonder missies naar de oppervlakte van deze manen zijn erg opwindend, maar ons werk gaat verder dan biosignaturen in ijskorrels”, zegt professor Continetti.
Het onderzoek is gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.
Artikel: Sally E. Burke et al. 2023. Detection of intact amino acids with a hypervelocity ice grain impact mass spectrometer. PNAS 120 (50): e2313447120; doi: 10.1073/pnas.2313447120
Eerste publicatie: 8 december 2023
Bron: sci-news
