Tekenen van leven detecteerbaar in één ijskorrel die afkomstig is van buitenaardse manen, toont experimentele opstelling aan

22 maart 2024

Dit artikel is beoordeeld volgens de redactionele werkwijze en beleidslijnen van Science X. Redacteuren hebben de volgende kenmerken benadrukt terwijl ze de geloofwaardigheid van de inhoud waarborgden:

• gecontroleerd op feiten
• beoordeeld door vakgenoten
• betrouwbare bron
• gecorrigeerd

door de Universiteit van Washington

De met ijs bedekte oceanen van sommige manen die om Saturnus en Jupiter draaien, zijn vooraanstaande kandidaten in de zoektocht naar buitenaards leven. Uit een nieuwe laboratoriumstudie, geleid door de Universiteit van Washington in Seattle en de Freie Universität Berlin, blijkt dat individuele ijskorrels die van deze planetaire lichamen worden uitgestoten, genoeg materiaal kunnen bevatten voor instrumenten die daar in de herfst naartoe gaan, om tekenen van leven te detecteren, als dat leven bestaat.

'Voor het eerst hebben we aangetoond dat zelfs een miniem deel van cellulair materiaal kan worden geïdentificeerd door een massaspectrometer aan boord van een ruimteschip,' zei de hoofdauteur Fabian Klenner, een postdoctoraal onderzoeker in aard- en ruimtewetenschappen aan de UW. 'Onze resultaten geven ons meer vertrouwen dat we met toekomstige instrumenten levensvormen vergelijkbaar met die op aarde zullen kunnen detecteren, waarvan we steeds meer geloven dat ze aanwezig zouden kunnen zijn op oceaanvormende manen.'

De open-access studie werd gepubliceerd in Science Advances. Andere auteurs in het internationale team zijn van de Open Universiteit in het Verenigd Koninkrijk; NASA's Jet Propulsion Laboratory; de Universiteit van Colorado, Boulder; en de Universiteit van Leipzig.

De Cassini-missie die in 2017 eindigde, ontdekte parallelle scheuren nabij de zuidpool van Saturnus' maan Enceladus. Vanuit deze scheuren komen pluimen met gas en ijskorrels. NASA’s Europa Clipper-missie, gepland voor lancering in oktober, zal meer instrumenten vervoeren om een ijzige maan van Jupiter, Europa, nog gedetailleerder te onderzoeken.

Ter voorbereiding op die missie bestuderen onderzoekers wat deze nieuwe generatie instrumenten zou kunnen vinden. Het is technisch gezien onmogelijk om te simuleren hoe ijskorrels met een snelheid van 4 tot 6 kilometer per seconde door de ruimte vliegen om een waarnemingsinstrument te raken, zoals de daadwerkelijke botsingssnelheid zal zijn.

In plaats daarvan gebruikten de auteurs een experimentele opstelling die een dunne straal vloeibaar water in een vacuüm stuurt, waar het uiteenvalt in druppels. Ze gebruikten vervolgens een laserstraal om de druppels te prikkelen en massaspectrale analyse om na te bootsen wat de instrumenten aan boord van de ruimtesonde zullen detecteren.

Nieuw gepubliceerde resultaten tonen aan dat instrumenten die bedoeld zijn om op toekomstige missies te gaan, zoals de Surface Dust Analyzer aan boord van Europa Clipper, cellulair materiaal in één van de honderdduizenden ijskorrels kunnen detecteren.

De studie richtte zich op Sphingopyxis alaskensis, een veelvoorkomende bacterie in het water bij Alaska. Hoewel veel studies de bacterie Escherichia coli gebruiken als modelorganisme, is dit eencellige organisme veel kleiner, leeft in koude omgevingen en kan overleven met weinig voedingsstoffen. Al deze dingen maken het een betere kandidaat voor potentieel leven op de ijzige manen van Saturnus of Jupiter.

'Ze zijn extreem klein, dus in theorie kunnen ze in ijskorrels passen die worden uitgestoten vanuit een oceaanwereld zoals Enceladus of Europa,' zei Klenner.

Resultaten tonen dat de instrumenten deze bacterie, of delen ervan, in een enkele ijskorrel kunnen detecteren. Verschillende moleculen belanden in verschillende ijskorrels. Het nieuwe onderzoek toont aan dat het analyseren van individuele ijskorrels, waar biomateriaal kan worden geconcentreerd, succesvoller is dan het gemiddelde van een groter monster dat miljarden individuele korrels bevat.

Een recente studie onder leiding van dezelfde onderzoekers toonde het bestaan van fosfaat op Enceladus aan. Dit planetaire lichaam bevat nu naar het lijkt energie, water, fosfaat, andere zouten en op koolstof gebaseerd organisch materiaal, waardoor het steeds waarschijnlijker wordt dat het levensvormen vergelijkbaar met die op aarde kan ondersteunen.

De auteurs gaan ervan uit dat als bacteriële cellen zijn omsloten door een lipide membraan, zoals die op aarde, ze ook een huid op het oceaanoppervlak zouden vormen. Op aarde is zeeschuim een belangrijk onderdeel van zeenevel dat bijdraagt aan de geur van de oceaan. Op een ijzige maan waar de oceaan verbonden is met het oppervlak (bijv. via scheuren in de ijsschil), zou het vacuüm van de buitenruimte ervoor zorgen dat deze ondergrondse oceaan gaat koken. Gasbellen stijgen op door de oceaan en barsten aan het oppervlak, waarbij cellulair materiaal wordt opgenomen in de ijskorrels binnen de pluim.

'We beschrijven hier een aannemelijk scenario voor hoe bacteriële cellen in theorie kunnen worden opgenomen in ijzig materiaal dat wordt gevormd uit vloeibaar water op Enceladus of Europa en vervolgens in de ruimte wordt uitgestoten,' zei Klenner.

De SUrface Dust Analyzer aan boord van Europa Clipper zal krachtiger zijn dan instrumenten op eerdere missies. Deze en toekomstige instrumenten zullen ook voor het eerst in staat zijn om ionen met negatieve lading te detecteren, waardoor ze beter geschikt zijn om vetzuren en lipiden te detecteren.

'For me, it is even more exciting to look for lipids, or for fatty acids, than to look for building blocks of DNA, and the reason is because fatty acids appear to be more stable,' Klenner said.

'With suitable instrumentation, such as the SUrface Dust Analyzer on NASA's Europa Clipper space probe, it might be easier than we thought to find life, or traces of it, on icy moons,' said senior author Frank Postberg, a professor of planetary sciences at the Freie Universität Berlin.

'If life is present there, of course, and cares to be enclosed in ice grains originating from an environment such as a subsurface water reservoir.'

Journal information: Science Advances , Nature

Provided by University of Washington