Potentiële energiebron voor leven aangetroffen op Enceladus

Enceladus
De maan Enceladus, gefotografeerde door de Cassini-sonde

Het lijkt er meer en meer op dat Enceladus, een maan van Saturnus een bewoonbare wereld is. Een recent gepubliceerde studie geeft aan dat er in de ondergrondse oceaan van Enceladus dezelfde soorten chemische reacties voorkomen die leven mogelijk maken als er plaatsvinden nabije diepe bronnen in de oceanen op Aarde.

Deze reacties zijn afhankelijk van de aanwezigheid van moleculair waterstof (H2) dat mogelijk voortdurend wordt geproduceerd door reacties tussen heet water en gesteente diep in de oceaan van Enceladus. Het voorkomen van H2 samen met carbonaathoudend gesteente suggereert dat er een chemisch reactie plaatsvindt in de ondergrondse oceaan van Enceladus die een chemische energiebron voorstelt die geschikt is voor leven, aldus de onderzoekers.

Een maan met geisers

Enceladus heeft een doorsnede van ongeveer 504 kilometer en is daarmee in grootte de zesde maan van Saturnus maar de maan staat sinds 2005 volop in de belangstelling van astrobiologen. In dat jaar nam de Cassini-sonde van de NASA voor het eerst geisers waar aan de zuidpool van de maan. Wetenschappers denken dat deze geisers waterijs, organische moleculen en ander materiaal vanuit een grote ondergrondse oceaan de ruimte in blazen.

Er komt dus vloeibaar water voor op Enceladus en dat is één van de hoofdingrediënten die nodig zijn voor leven zoals wij dat kennen. De ondergrondse oceaan blijft overigens vloeibaar als gevolg van de getijdenwerkingen die Saturnus op de maan uitoefent. Een nieuw onderzoek duidt er op dat de maan ook een ander hoofdingrediënt voor leven heeft: een energiebron.

Enceladus - geisers
Enorme geisers op Enceladus die waterijs de ruimte in spuiten. Opname gemaakt door de Cassini ruimtesonde

In oktober 2015 maakte de Cassini een duikvlucht door de geisers van Enceladus en die gegevens zijn opnieuw door een team van onderzoekers bestudeerd. Die duikvlucht was redelijk speciaal want de Cassini naderde het oppervlak van Enceladus tot op 49 kilometer. Tijdens deze duikvlucht Werd de Ion and Neutral Mass Specrometer (INMS) van de Cassini geschakeld tussen de “open bron”-mode en de “gesloten bron”- mode. Normaliter wordt de spectrometer in de “gesloten bron”-mode gebruikt omdat hij dan het gevoeligst is.

In de open mode heeft de INMS een gevoeligheid die slechts 0,25% is van de gevoeligheid in gesloten mode maar de open mode zorgt er voor dat H2 veel beter kan worden gedetecteerd.

De onderzoekers waren met deze betere waarnemingen in staat om te berekenen dat 0,4 tot 1,4% van het volume van de geiser bestaat uit elementair waterstof. Die berekeningen toonden verder aan dat er 0,3 tot 0,8% CO2 in de pluim van de geiser voorkomt.

Het moleculair waterstof wordt vermoedelijk voortdurend geproduceerd door reacties tussen heet water en gesteente in en rond de kern van Enceladus. De onderzoekers keken ook naar andere mogelijke verklaringen maar ze vonden die onvoldoende. Zo zijn noch de oceaan van Enceladus noch de korst van ijs in staat om gedurende langere periodes vluchtig elementair waterstof op te slaan. Chemische processen in de korst waarbij H2 wordt afgesplitst van water kunnen niet het volume aan waterstof genereren dat nu is waargenomen.

De hydrothermale verklaring komt ook overeen met een studie uit 2016 waarin wordt geconcludeerd dat kleine silica deeltjes die door de Cassini zijn gedetecteerd alleen geproduceerd kunnen zijn in heet water op grote diepte.

Chemische reacties in de diepzee

De warmwaterbronnen die op Aarde diep in de oceanen en zeeën voorkomen maken een gevarieerd aanbod aan leven mogelijk dat zijn energie haalt uit chemische reacties in plaats van uit zonlicht.

Er zijn microben aangetroffen die koolstofdioxide (CO2) kunnen reduceren met waterstof (H2) waarbij er methaan (CH4) ontstaat, dit proces is bekend als methanogenesis.

De afgeleide aanwezigheid van H2 en CO2 in de oceaan van Enceladus duiden er op dat gelijkaardige reacties heel wel mogelijk zijn en de waterstof niveaus die zijn waargenomen geven aan dat er heel veel potentiële chemische energie aanwezigheid in de ondergrondse oceaan van de maan. Het is veel meer dan de minimale hoeveelheid energie die nodig is voor methanogenesis. De onderzoekers geven wel duidelijk aan dat het nog helemaal niet is bewezen dat dergelijke reacties ook daadwerkelijk plaatsvinden op Enceladus.

Het is geen detectie van leven. Het verhoogd de bewoonbaarheid maar de onderzoekers willen hiermee absoluut niet mee suggereren dat er op dit moment leven aanwezig is op Enceladus. Om daar achter te komen zal er veel meer onderzoek moeten plaatsvinden.

De onderzoekers waarschuwen ook voor de astrobiologische interpretaties. Ze wijzen er op dat het zeewater in de oceanen op Aarde zeer schaars is omdat het door microben heel snel wordt verwerkt.

Is de aanwezigheid van H2 in de oceaan van Enceladus een indicator is voor de afwezigheid van leven of is het het resultaat van heel andere geochemische omgeving en maakt het deel uit van de ecosystemen op Enceladus? De onderzoekers onderstrepen dat er nog heel veel onderzoek nodig is naar de processen die zich afspelen op Enceladus en die ook worden waargenomen bij andere met ijs bedekte manen in het zonnestelsel.

 

Eerste publicatie 15 april 2017
Bron: NASA