انسلادوس؛ قمر یخی زحل با اقیانوس پنهان و نشانههای حیات
انسلادوس، قمر یخی زحل با اقیانوس پنهان و فسفر فراوان، یکی از امیدبخشترین مکانها برای کشف حیات است. فورانها و مواد آلی آن را بخوانید.
مقدمه
آیا انسانها تنها ساکنان این جهان پهناورند؟ این پرسش، از زمانی که بشر برای نخستین بار به آسمان شب خیره شد، همراه او بوده است. امروزه با پیشرفت علم و فناوری، جستوجوی حیات فرازمینی دیگر یک رؤیای دور از ذهن نیست؛ بلکه به یکی از جدیترین و هیجان انگیزترین شاخههای پژوهشی در نجوم و سیاره شناسی تبدیل شده است.
دانشمندان در این مسیر به دنبال یافتن دنیاهایی هستند که شرایط لازم برای شکلگیری حیات را داشته باشند؛ دنیایی با آب مایع، عناصر شیمیایی ضروری و محیطی که بتواند انرژی لازم را برای ادامهٔ حیات فراهم کند. در میان تمام مکانهای احتمالی منظومهٔ شمسی، یکی از جذابترین و مرموزترین گزینهها قمر یخی زحل، انسلادوس است.
انسلادوس با سطح سفید و یخزدهاش شاید در نگاه اول یک تودهٔ منجمد و بیجان به نظر برسد، اما زیر این پوستهٔ سرد، دنیایی کاملاً متفاوت جریان دارد: اقیانوسی از آب مایع، چشمههای آبفشانی عظیم و ترکیبات شیمیایی که میتوانند نشانههایی از زندگی میکروبی را در خود پنهان کرده باشند. همین ویژگیها باعث شده است که برخی دانشمندان انسلادوس را یکی از بهترین مکانها برای یافتن حیات در منظومهٔ شمسی بدانند؛ حتی بیشتر از مریخ.
شاید هنوز فاصله زیادی با یافتن موجودات فضایی هوشمند داشته باشیم، اما هر کشف تازه در انسلادوس یا دیگر دنیاهای یخی، ما را یک گام به پاسخ پرسش بزرگ بشریت نزدیکتر میکند: آیا ما در این جهان تنها هستیم؟
با ما همراه باشید تا ببینیم چرا این قمر کوچک میتواند کلید گشودن این راز بزرگ باشد.
انسلادوس؛ قمر یخی پر از راز زحل
موقعیت مداری و ویژگیهای فیزیکی
انسلادوس، ششمین قمر بزرگ زحل، در فاصله حدود ۲۳۸,۰۰۰ کیلومتر (۱۴۸,۰۰۰ مایل) از این سیاره غولپیکر قرار گرفته و بین مدارهای دو قمر دیگر به نامهای میماس و تتیس به دور زحل گردش میکند. این قمر کوچک تنها حدود ۵۰۵ کیلومتر قطر دارد؛ اندازهای آنقدر محدود که اگر آن را روی نقشه زمین تصور کنیم، تقریبا در مرزهای ایالت آریزونا جا میگیرد.
انسلادوس همیشه یک سمت خود را به سوی زحل نگه میدارد و در هر ۳۲.۹ ساعت یک دور کامل در بخش متراکم حلقه E زحل میچرخد. بخشهایی از سطح یخی آن بهطور چشمگیری صاف و بدون پستیبلندی است و به دلیل بازتاب شدید نور خورشید، دمای سطح در سطحی بسیار پایین و در حدود منفی ۲۰۱ درجه سانتیگراد باقی میماند.
تاریخچه کشف و نامگذاری
ستارهشناس نامدار بریتانیایی، ویلیام هرشل، در ۲۸ اوت ۱۷۸۹ هنگام رصد زحل، این قمر کوچک را مشاهده کرد. بعدها پسر او، جان هرشل، در کتاب مشهور خود با عنوان «نتایج مشاهدات نجومی انجام شده در کیپ آف گود هوپ» که در سال ۱۸۴۷ منتشر شد، نام انسلادوس را پیشنهاد داد.
او در همان کتاب نامهایی را برای نخستین هفت قمر شناختهشده زحل معرفی کرد. انتخاب این نامها بیدلیل نبود؛ زحل که در اساطیر یونانی با نام کرونوس شناخته میشود، رهبر تیتانها بود. بنابراین، نام انسلادوس نیز از یکی از غولهای اسطورهای یونان گرفته شد و بهنوعی پیوند اسطورهشناسی و نجوم را بازتاب میدهد.
چرا انسلادوس درخشانترین جرم منظومه شمسی است؟
تصاویر فضاپیماهای وویجر در دهه ۱۹۸۰ نشان دادند که سطح یخی انسلادوس در نواحی وسیعی صاف و بسیار روشن است؛ تا جایی که این قمر به بازتابندهترین جرم در کل منظومه شمسی تبدیل شده است.
علت این درخشندگی خیرهکننده، فعالیتهای مداوم فوران ذرات یخ و بخار آب از سطح آن است. در سال ۲۰۰۵، فضاپیمای کاسینی کشف کرد که این ذرات با سرعتی حدود ۴۰۰ متر بر ثانیه (معادل ۸۰۰ مایل بر ساعت) از شکافهای سطحی انسلادوس به بیرون پرتاب میشوند. تنها بخشی از این مواد وارد حلقه E زحل میشود و بخش عمده آن دوباره مانند برف به سطح قمر میبارد. همین چرخه طبیعی سبب شده سطح انسلادوس همیشه سفید، تازه و براق باقی بماند.
رزونانس مداری و گرمایش داخلی
همانند برخی دیگر از قمرهای متعلق به غولهای گازی، انسلادوس نیز با پدیدهای به نام «رزونانس مداری» درگیر است؛ وضعیتی که در آن چند قمر با نسبتهای مشخصی به دور سیاره مادر میچرخند و بر مدار یکدیگر اثر گرانشی میگذارند.
هر بار که قمر بزرگتر زحل، یعنی دیونه، یک بار به دور سیاره میگردد، انسلادوس دو بار مدار خود را کامل میکند. همین نسبت مداری باعث میشود گرانش دیونه مدار انسلادوس را کمی بیضی شکل کند. نتیجه آن است که انسلادوس در برخی نقاط مسیر به زحل نزدیکتر و در بخشهایی دورتر میشود. این تغییر فاصله پدیدهای را ایجاد میکند که «گرمایش جزر و مدی» نام دارد و همین گرمایش درونی انرژی لازم برای حفظ اقیانوس مایع زیر پوسته یخی و همچنین فعالیتهای ژئولوژیکی در این قمر را تأمین میکند.
شش عنصر حیات؛ چرا فسفر اینقدر مهم است؟
نقش فسفر در ساختار DNA و RNA
فسفاتها، یعنی ترکیباتی که حاوی فسفر هستند، نقشی حیاتی در ساختارهای اصلی حیات روی زمین دارند. DNA و RNA بدون فسفر قابل شکلگیری نیستند و حتی غشاهای سلولی نیز به وجود فسفاتها وابستهاند. فسفر یکی از شش عنصر بنیادین تشکیلدهنده حیات به شمار میرود؛ عناصری شامل کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن، فسفر و گوگرد.
اهمیت این عنصر در فرآیندهای زیستی روی زمین بارها اثبات شده است. مثال ساده آن اهمیت فسفر در حاصلخیزی خاک است که بهطور مستقیم بر چرخه حیات گیاهان اثر میگذارد و نشان میدهد بدون فسفر، سیستم زیستی جهان ما عملاً دوام نمیآورد.
کمیابی فسفر در کیهان
بر اساس گفتههای فرانک پستبرگ، سیارهشناس دانشگاه آزاد برلین، از میان شش عنصر ضروری برای حیات، فسفر کمیابترین آنها در گستره کیهان است. همین کمیابی سالها پرسشهایی درباره توان زیستپذیری محیطهای خارج از زمین ایجاد کرده بود.
مدتها نبود شواهد از حضور فسفر در قمرهای یخی، برخی دانشمندان را به تردید انداخته بود که آیا اقیانوسهای زیرسطحی این اجرام واقعاً میتوانند شرایط شیمیایی لازم برای پیدایش یا پایداری حیات را داشته باشند یا نه. مدلهای علمی مختلف درباره این موضوع اختلافنظر داشتند که آیا اقیانوسهای زیرسطحی میتوانند فسفات محلول را در سطحی معنادار نگه دارند یا فاقد چنین پتانسیلی هستند.
مقایسه غلظت فسفر در انسلادوس و زمین
کشف غلظت بالای فسفر در آبهای زیرسطحی انسلادوس توجه جامعه علمی را بهشدت جلب کرد. بر پایه نمونههای یخی که فضاپیمای کاسینی هنگام عبور از فوارههای انسلادوس جمعآوری کرده بود، دانشمندان تخمین زدند که غلظت فسفر در آبهای زیرسطحی این قمر ممکن است بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر از اقیانوسهای زمین باشد. این رقم چشمگیر نهتنها بیسابقه بود، بلکه نشان میداد اقیانوس زیرسطحی انسلادوس از نظر شیمیایی میتواند محیطی جذاب و بالقوه مناسب برای شکلگیری حیات باشد.
این کشف مهم نهتنها جایگاه انسلادوس را بهعنوان یکی از اصلیترین نامزدهای حیات فرازمینی تقویت میکند، بلکه احتمال وجود فسفر در دیگر قمرهای یخی مانند اروپا (قمر مشتری) و تیتان (قمر زحل) را نیز افزایش میدهد و چشمانداز تازهای برای جستوجوی حیات در منظومه شمسی باز میکند.
کشف تاریخی؛ فسفر در دانههای یخی انسلادوس
ماموریت کاسینی و تحلیل حلقه E زحل
از سال ۲۰۰۴، فضاپیمای کاسینی وارد گرد و غبار حلقه دوم خارجی زحل، یعنی حلقه E شد؛ حلقهای که از دانههای یخ پرتابشده از انسلادوس تشکیل شده است. این فورانها هالهای عظیم از گرد یخ در اطراف قمر ایجاد کردهاند و همین هاله، منبع اصلی شکلگیری حلقه E زحل به شمار میرود.
از آنجا که این فوارهها مستقیماً مواد را به حلقه E تزریق میکنند، مطالعه روی ذرات این حلقه، در واقع مطالعه روی خود اقیانوس زیرسطحی انسلادوس است. این ویژگی کمنظیر، انسلادوس را به یکی از معدود نقاط منظومه شمسی تبدیل کرده که امکان نمونهبرداری مستقیم از اقیانوسش برای کاوشگرها وجود دارد؛ آن هم بدون نیاز به فرود آمدن یا حفاری.
چگونه دانشمندان فسفات را شناسایی کردند؟
فسفر آخرین عنصر از شش عنصر اساسی حیات بود که دانشمندان هنوز در مواد خارجشده از انسلادوس ردّی از آن پیدا نکرده بودند. پژوهشگرانی که دانههای یخ ثبتشده توسط «تحلیلگر گرد و غبار کیهانی کاسینی» را بررسی کردند، سرانجام توانستند نشانههای بسیار واضحی از فسفات را در این ذرات بیابند.
این تخمین بر پایهی شناسایی فسفات در بخشی از دانههای یخ انسلادوس به دست آمده است. از میان ۳۴۵ دانه یخی جمعآوریشده از حلقه E زحل بین سالهای ۲۰۰۴ تا ۲۰۰۸، نشانههایی از فسفات در ۹ دانه دیده شد.
فرانک پستبرگ، عضو تیم پژوهشی، درباره این کشف میگوید: «شگفتانگیزترین نکته این بود که نشانههای فسفات در دادهها کاملاً واضح و بدون هیچ تردیدی بودند. تحلیل این حجم از دادهها سالها زمان برد، اما از نظر من این کشف کاملاً قطعی و بیابهام است.»
اهمیت این کشف برای علم زیستشناسی فضایی
پژوهشهای اولیه تصور میکردند که فسفاتها احتمالاً در هستهی سنگی قمرهای یخی گیر افتادهاند و در آب اقیانوسها چندان حل نمیشوند. اما یافتههای جدید نشان میدهند که این ترکیبات میتوانند به مقدار قابل توجهی در آب مایع حل شوند.
آزمایشهای انجامشده برای شبیهسازی ترکیب شیمیایی اقیانوس انسلادوس نشان دادهاند که این محیط بهدلیل غلظت بالای کربناتهای محلول(چیزی شبیه یک نوشابهی گازدار عظیم) قابلیت بالایی در حل کردن فسفات دارد.
تا پیش از این کشف، نبود فسفر یکی از جدیترین دلایل بدبینی نسبت به قابلزیست بودن قمرهای یخی بود. شناسایی فسفات در انسلادوس حالا این دیدگاه را بهطور جدی تغییر داده و نشان داده که چنین جهانهایی میتوانند از نظر شیمیایی کاملاً برای پیدایش حیات مناسب باشند.
اقیانوس پنهان زیر یخهای انسلادوس
مفهوم «اقیانوس جهانی» چیست؟
وقتی کاسینی در سال ۲۰۰۴ به زحل رسید، دانشمندان انتظار داشتند انسلادوس فقط یک گلوله یخی منجمد باشد. اما تنها یک سال بعد، کاسینی ستونهای عظیمی از بخار آب و ذرات یخ را ثبت کرد که از شکافهایی روی سطح انسلادوس فوران میکردند؛ کشفی که وجود یک «اقیانوس جهانی» زیر پوسته یخزده این قمر را فاش کرد.
«اقیانوس جهانی» به اقیانوسی گفته میشود که مانند پوست دوم، بخش عمده یا حتی تمام زیرسطح یک جرم آسمانی را میپوشاند. در مورد انسلادوس، این اقیانوس زیر لایه ضخیم یخ، نه یک دریاچه کوچک بلکه تودهای یکپارچه و وسیع از آب مایع است.
با بررسی نوسانات گرانشی انسلادوس و تغییرات سرعت فضاپیما (با استفاده از اثر داپلر)، دانشمندان توانستند منشأ این فوارهها را یک اقیانوس عمیق زیر سطح شناسایی کنند. ضخامت پوسته یخی در قطب جنوب احتمالاً تنها ۱ تا ۵ کیلومتر است، در حالیکه ضخامت متوسط در نقاط دیگر ۲۰ تا ۲۵ کیلومتر تخمین زده میشود.
چگونه آب در کیهان شکل میگیرد؟
هر مولکول آب از یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن ساخته شده است. هیدروژن در همان ثانیههای نخستین پس از مهبانگ شکل گرفت، اما اکسیژن محصول مرگ و زندگی نسلهای متعدد ستارگان بزرگ است که طی واکنشهای همجوشی هستهای آن را میسازند.
وقتی ستارگان منفجر میشوند، عناصرشان را در کهکشان پراکنده میکنند؛ همانجا که هیدروژن و اکسیژن با هم ترکیب میشوند و مولکولهای آب در ابرهای میانستارهای به وجود میآیند. به همین دلیل آب اقیانوسهای زمین، در اصل ریشهای کیهانی دارد و از دل فضا به زمین رسیده است.
حیات، در سادهترین تعریفش، نیازمند سه چیز است: انرژی، مولکولهای آلی و آب مایع. به همین خاطر شکار کیهانی ما برای یافتن زندگی، عملاً تبدیل شده به جستوجوی دنیاهایی که آب مایع پنهان کردهاند آنچه به آنها «جهانهای اقیانوسی» میگویند.
کشف فورانهای بخار و نوارهای ببر
فورانهای انسلادوس از شکافهایی بیرون میزنند که به «نوارهای ببر» معروفاند؛ رشتهدرههایی موازی در نزدیکی قطب جنوب که مانند شکافهای فعال زمینگرمایی عمل میکنند.
ترکیب این فوارهها شامل بخار آب، نمکها، دیاکسید کربن، متان، دانههای سیلیکا و مواد آلی پیچیده است. چگالی مواد آلی در این فورانها تقریباً ۲۰ برابر بیش از پیشبینیها بود؛ مسئلهای که جذابیت زیستشناختی انسلادوس را بهطور چشمگیری افزایش داد.
شواهد وجود چشمههای هیدروترمال
حضور دانههای نانویی سیلیکا در حلقه E(ذراتی که فقط در دماهای بالا و هنگام تماس آب داغ با سنگ تولید میشوند)نشان میدهد در اعماق انسلادوس چشمههای هیدروترمال فعال وجود دارد؛ پدیدهای شبیه چشمههای داغ کف اقیانوسهای زمین که میزبان اکوسیستمهای پیچیدهای هستند.
کاسینی هنگام عبور از میان این فوارهها، مولکولهای آلی، حاملهای نیتروژن و ترکیباتی مانند آمونیاک، متان، دیاکسید کربن و حتی استیلن را ثبت کرد. وجود این ترکیبات، در کنار دانههای سیلیکا، مهر تأییدی بر وجود فعالیت گرمایی در بستر اقیانوس انسلادوس است؛ محیطی که از نظر نظری میتواند شبیه زادگاه نخستین اشکال حیات روی زمین باشد.
ترکیبات شیمیایی و نشانههای حیات
مولکولهای آلی شناساییشده در فورانها
فضاپیمای کاسینی موفق شد در فورانهای سطح انسلادوس، مجموعهای از مولکولهای آلی و ترکیبات حامل نیتروژن مانند استیلن، آمونیاک، دی اکسید کربن و متان را شناسایی کند. وجود این ترکیبات اهمیت بسیاری دارد، زیرا نشان میدهد که در زیر پوسته این قمر و در اقیانوس پنهان آن، فرآیندهای شیمیایی پیچیده و فعالی در جریان است. چگالی بالای مواد آلی که در این فورانها دیده شد، حدود بیست برابر بیش از حد انتظار بود و همین موضوع جذابیت زیست شناختی انسلادوس را دوچندان میکند. چنین تراکمی نشان میدهد که محیط شیمیایی این قمر بسیار پویاتر از آن چیزی است که در مدلهای اولیه پیشبینی شده بود.
دانههای سیلیکا و معنای آنها
از مهمترین کشفیات کاسینی میتوان به شناسایی دانههای نانویی سیلیکا در میان مواد خارج شده از فورانها اشاره کرد. این دانهها تنها در شرایط بسیار خاصی تولید میشوند؛ یعنی زمانی که آب مایع با دمای بالاتر از ۹۰ درجه سانتی گراد با سنگهای سیلیکاتی واکنش میدهد. این کشف نشان میدهد که در کف اقیانوس زیرسطحی انسلادوس احتمالاً چشمههای هیدروترمال فعال وجود دارند. در چنین محیطهایی آب گرم از میان شکافهای سنگی عبور میکند و مواد معدنی را حل کرده و با خود حمل میکند. مشابه همین فرایند در زمین و در کف اقیانوسها، محیطهایی را ایجاد میکند که سرشار از حیات هستند و بدون وابستگی به نور خورشید، تنها با تکیه بر انرژی شیمیایی به حیات خود ادامه میدهند.
مقایسه شرایط انسلادوس با محیطهای زیستی زمین
ترکیب شرایط شیمیایی و فیزیکی اقیانوس زیرسطحی انسلادوس از جهات بسیاری مشابه محیطهای زیستی خاص در زمین است. در مناطق عمیق اقیانوسهای زمین که نور خورشید نفوذ نمیکند، چشمههای هیدروترمال میزبان اکوسیستمهای پیچیدهای هستند که انرژی مورد نیاز خود را از واکنشهای شیمیایی تامین میکنند. در انسلادوس نیز به نظر میرسد ترکیبی از آب مایع، انرژی حرارتی، مواد آلی و عناصر ضروری مانند فسفر وجود دارد؛ عناصری که مجموعه آنها همان چیزهایی هستند که دانشمندان برای شکل گیری حیات مورد توجه قرار میدهند. اقیانوس این قمر شباهتی عجیب به نوشابهای گازدار دارد؛ سرشار از مواد کربناتی که کمک میکنند آب به آسانی فسفاتهای موجود در سنگهای بستر را استخراج کند. مجموع این شرایط باعث شده انسلادوس یکی از امیدبخشترین گزینهها برای جستجوی حیات در منظومه شمسی به شمار رود؛ قمری با اقیانوسی جهانی، گرم شدگی درونی و ترکیبات شیمیایی مناسب.
چشمانداز آینده؛ ماموریتهای بعدی به انسلادوس
نقش ماموریت Europa Clipper
ماموریت Europa Clipper که در سال ۲۰۲۴ آغاز شد، گامی مهم در مسیر بررسی دقیق ترکیبات شیمیایی فورانهای سطح اروپا، قمر یخی مشتری، به شمار میرود. این فضاپیما با ابزارهایی پیشرفتهتر از کاسینی روانه فضا شده و میتواند سرنخهای دقیقتری از وجود فسفاتها یا حتی ترکیبات آلی در این قمر ارائه دهد. یافتههای این ماموریت نه فقط درباره اروپا، بلکه درباره دیگر قمرهای یخی از جمله انسلادوس، اطلاعات ارزشمندی در اختیار ما قرار خواهد داد. اگر وجود فسفات در اروپا نیز تایید شود، چشم انداز جدیدی درباره زیست پذیری قمرهای یخی در منظومه شمسی گشوده خواهد شد.
طرحهای پیشنهادی برای بازگشت به انسلادوس
دانشمندان برای دهههای آینده چندین طرح پیشنهادی با هدف مطالعه دوباره انسلادوس ارائه کردهاند. این طرحها شامل ماموریتهایی است که میتوانند مستقیماً از مواد خارج شده در فورانهای این قمر نمونه برداری کنند و ترکیبات شیمیایی را با دقت بیشتری بررسی نمایند. این ماموریتها امکان جستجوی نشانگرهای زیستی با ابزارهای پیشرفتهتر، نقشه برداری دقیق ضخامت پوسته یخی و شناسایی محل دقیق چشمههای هیدروترمال و همچنین جمع آوری اطلاعات بلندمدت از فعالیتهای ژئولوژیکی و تغییرات فصلهای این قمر را فراهم میکنند. از میان این طرحها میتوان به Enceladus Life Finder یا پروژه بلندپروازانه Enceladus Orbilander اشاره کرد. این طرحها هنوز در مراحل ابتدایی برنامه ریزی هستند، اما ظرفیت بالایی برای پاسخ دادن به پرسشهای بنیادی درباره وجود حیات در این دنیای یخی دارند.
چالشهای نمونهبرداری مستقیم از اقیانوس زیرسطحی
با وجود امیدواریهای زیاد در چشمانداز آینده این تحقیقات، نمونهبرداری مستقیم از اقیانوس زیرسطحی انسلادوس با چالشهای فنی و علمی متعددی روبهروست:
چالشهای فنی:
فاصله زیاد از زمین: انسلادوس در فاصله حدود ۱.۴ میلیارد کیلومتری از زمین قرار دارد و ارسال هر ماموریت به آنجا سالها زمان میبرد
محدودیت انرژی: در فاصله زحل، نور خورشید بسیار ضعیف است و استفاده از پنلهای خورشیدی دشوار میشود
سرعت بالای فورانها: ذرات یخ با سرعت ۴۰۰ متر بر ثانیه پرتاب میشوند که نمونهبرداری را پیچیده میکند
نفوذ به پوسته یخی: اگر بخواهیم مستقیماً به اقیانوس دسترسی پیدا کنیم، باید پوسته یخی ۲۰ تا ۲۵ کیلومتری را حفر کنیم
چالشهای علمی:
حفظ سلامت نمونه: نمونههای یخی باید در شرایط مناسب نگهداری شوند تا ترکیبات آلی تخریب نشوند
آلودگی زیستی: باید اطمینان حاصل شود که میکرو ارگانیسمهای زمینی به محیط انسلادوس منتقل نمیشوند
تفسیر دادهها: حتی اگر مولکولهای پیچیده کشف شوند، تشخیص منشأ زیستی یا غیرزیستی آنها دشوار است
با این حال، انسلادوس یکی از معدود مکانهایی است که بدون فرود یا حفاری، امکان نمونهبرداری مستقیم از اقیانوس زیرسطحی را فراهم میکند. فورانهای مستمر این قمر، نمونههایی از اقیانوس عمیق را به فضا پرتاب میکنند و فضاپیمای مجهز میتواند با عبور از این فورانها، نمونهبرداری و تحلیل دقیق انجام دهد.
یافتههای اخیر نشان میدهند که وجود فسفاتها در دانههای یخی انسلادوس، نهتنها ترکیب شیمیایی اقیانوسهای پنهان جهانهای یخی را روشن میکند، بلکه تکرار ماموریتهایی مشابه کاسینی و تقویت ابزارهای تحلیل مستقیم مواد را ضروری میسازد.
مطالعات پستبرگ و همکاران نشان میدهند که حتی جهانهای دوردست و یخی منظومه شمسی ممکن است شیمی فعال داشته باشند. اگر این قمرها بتوانند مواد معدنی مانند فسفات را از سنگهای بستر آزاد کنند، چرخههای شیمیایی پایدار و پیچیدهای شکل میگیرد؛ چرخههایی که در زمین بستر پیدایش حیات بودند.
این تحولات نشان میدهند که ما در آستانه فصلی تازه در کاوشهای سیارهای هستیم؛ فصلی که سؤال اصلی دیگر این نیست که «آیا زمین تنها جایگاه حیات است؟» بلکه این است که «در کجاهای دیگر، شیمی زندگیساز در جریان است؟»
نتیجه گیری
انسلادوس، قمر کوچک یخی زحل، امروز در کانون توجه زیستشناسی فضایی قرار دارد؛ نه به خاطر اندازهاش، بلکه به دلیل ترکیب بینظیر شرایط شیمیایی و فیزیکیاش. کشف فسفات در دانههای یخی فورانهای این قمر، آخرین قطعه پازل شش عنصر ضروری برای حیات را کامل کرد و نشان داد که اقیانوس زیرسطحی انسلادوس میتواند محیطی کاملاً مناسب برای پیدایش و پایداری حیات فراهم کند.
وجود آب مایع، انرژی حرارتی ناشی از گرمایش جزر و مدی، مواد آلی پیچیده، چشمههای هیدروترمال فعال و حالا فسفات با غلظتی بالاتر از اقیانوسهای زمین، همگی شرایطی مشابه محیطهای زیستی عمیق اقیانوسهای زمین ایجاد میکنند؛ همان جاهایی که حیات بدون نور خورشید و تنها با تکیه بر انرژی شیمیایی ادامه مییابد.
این یافتهها فقط به انسلادوس محدود نمیشوند؛ بلکه پنجرهای به درک جدیدی از قابلیت زیستپذیری قمرهای یخی در سراسر منظومه شمسی و فراتر از آن باز میکنند. اگر انسلادوس با این اندازه کوچک میتواند چنین محیط شیمیایی غنی داشته باشد، احتمال وجود شرایط مشابه در اروپا، تیتان و حتی دنیاهای دورتر نیز قوت میگیرد.
ماموریتهای آینده فرصتی برای پاسخ به پرسشهای بنیادی فراهم میآورند: آیا حیات واقعاً در اقیانوسهای انسلادوس وجود دارد؟ اگر وجود دارد، چگونه شکل گرفته و چه شباهتها و تفاوتهایی با حیات زمینی دارد؟ و اگر وجود ندارد، چرا با وجود تمام شرایط مناسب، حیات شکل نگرفته است؟ پاسخ به این پرسشها نه تنها درک ما از حیات را متحول میکند، بلکه جایگاه ما در کیهان را نیز بازتعریف خواهد کرد.
انسلادوس به ما یادآوری میکند که شاید بزرگترین کشفیات علمی در کوچکترین و دورترین گوشههای منظومه شمسی پنهان شدهاند؛ جاهایی که با وجود فاصله و چالشها، ارزش هر تلاشی برای رسیدن به آنها را دارند.
سوالات متداول
انسلادوس چیست و کجا قرار دارد؟
انسلادوس ششمین قمر بزرگ زحل است و در فاصلهای حدود ۲۳۸,۰۰۰ کیلومتری از این سیاره غولپیکر قرار گرفته است. این قمر با قطر تنها ۵۰۵ کیلومتر، یکی از کوچکترین اجرام منظومه شمسی به شمار میرود که دارای اقیانوسی جهانی زیر پوسته یخی خود است.
چرا انسلادوس برای جستجوی حیات فرازمینی مهم است؟
انسلادوس ترکیبی منحصربهفرد از آب مایع، انرژی حرارتی، مواد آلی و همه شش عنصر ضروری برای حیات، از جمله فسفر، را فراهم میکند. فورانهای مستمر از سطح آن، امکان نمونهبرداری مستقیم از اقیانوس زیرسطحی را بدون نیاز به فرود یا حفاری فراهم میآورند.
فسفر چقدر در انسلادوس یافت شده و چرا اهمیت دارد؟
غلظت فسفر در اقیانوس زیرسطحی انسلادوس احتمالاً بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر از اقیانوسهای زمین است. فسفر آخرین عنصر از شش عنصر بنیادین حیات بود که در این قمر شناسایی شد و بدون آن، DNA، RNA و غشاهای سلولی نمیتوانند شکل بگیرند.
نوارهای ببر در انسلادوس چیست؟
نوارهای ببر شکافهای موازی نزدیک قطب جنوب انسلادوس هستند که فورانهای عظیم بخار آب، ذرات یخ و مواد آلی از آنها خارج میشود. این شکافها دریچهای مستقیم به اقیانوس زیرسطحی محسوب میشوند و مواد با سرعت حدود ۴۰۰ متر بر ثانیه به فضا پرتاب میشوند.
چشمههای هیدروترمال در انسلادوس چه نقشی دارند؟
وجود دانههای نانویی سیلیکا در فورانها نشان میدهد که در کف اقیانوس انسلادوس چشمههای هیدروترمال فعال وجود دارند؛ مشابه چشمههای داغ کف اقیانوسهای زمین که میزبان اکوسیستمهای پیچیده هستند. این چشمهها آب داغ را به همراه مواد معدنی و انرژی شیمیایی لازم برای حیات فراهم میکنند.
فضاپیمای کاسینی چه نقشی در کشف انسلادوس داشت؟
کاسینی، از سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۷، زحل و قمرهای آن را مورد مطالعه قرار داد و فورانهای انسلادوس، اقیانوس زیرسطحی، مواد آلی، دانههای سیلیکا و سرانجام فسفات را کشف کرد. این فضاپیما با عبور مستقیم از حلقه E زحل، نمونههایی از اقیانوس عمیق انسلادوس جمعآوری نمود.
چه ماموریتهایی برای بازگشت به انسلادوس برنامهریزی شدهاند؟
طرحهای پیشنهادی شامل ماموریتهایی مانندEnceladus Life Finder و Enceladus Orbilander هستند که هدف آنها نمونهبرداری دقیقتر از فورانها، جستجوی نشانگرهای زیستی و نقشهبرداری از ضخامت پوسته یخی است. همچنین ماموریتEuropa Clipper میتواند اطلاعات مقایسهای ارزشمندی از قمر یخی مشتری ارائه دهد.
چگونه آب در انسلادوس زیر یخ مایع باقی مانده است؟
گرمایش جزر و مدی ناشی از رزونانس مداری با قمر دیونه، انرژی لازم برای حفظ اقیانوس مایع زیر پوسته یخی را فراهم میکند. هر بار که دیونه یک بار به دور زحل میچرخد، انسلادوس دو بار میچرخد و این تعامل گرانشی باعث تغییر شکل و گرمایش داخلی آن میشود.
آیا در انسلادوس مولکولهای آلی یافت شدهاند؟
بله، کاسینی مجموعهای از مولکولهای آلی شامل استیلن، آمونیاک، دیاکسید کربن، متان و ترکیبات حامل نیتروژن را شناسایی کرد. چگالی این مواد آلی حدود ۲۰ برابر بیش از پیشبینیها بود که جذابیت زیستشناختی این قمر را دوچندان میکند.
بزرگترین چالشهای نمونهبرداری از انسلادوس چیست؟
چالشهای اصلی شامل فاصله ۱.۴ میلیارد کیلومتری از زمین، محدودیت انرژی در نزدیکی زحل، سرعت بالای فورانها، حفظ سلامت نمونههای یخی، جلوگیری از آلودگی زیستی و تفسیر صحیح دادههای شیمیایی برای تشخیص منشأ زیستی یا غیرزیستی مولکولها است.
منابع
مقالات انسلادوس و جهان های اقیانوسی - NASA
مقاله حیات در قمر زحل - national geographic
کشف تازهای در ۱۲۴ سال نوری؛ قدم بعدی سفر علمی شما اینجاست
اگر انسلادوس شما را به هیجان آورده، کشف سیاره K2-18b و شواهد احتمالی از ترکیبات زیستی در جو آن، شما را یک گام عمیقتر به مرزهای حیات فرازمینی میبرد.
مطالعه مقاله سیاره K2-18b