Na Enceladu jsou komplexní organické látky!

Výtrysky nad měsícem Enceladus

Před rokem 2005 jsme toho o Saturnově měsíci Enceladu mnoho nevěděli. V daném roce kolem něj poprvé prolétla sonda Cassini a od té doby se stal vděčným zdrojem překvapení. Jeho tajemství odhalujeme i dnes, ačkoliv sonda Cassini zanikla v atmosféře Saturnu již před rokem, její data však mohou přinášet stále nové objevy. Jedním z nejzajímavějších je detekce komplexních organických molekul, které jsou vyvrhovány z Enceladu. Tento objev posiluje dřívější spekulace o tom, že by podpovrchový oceán na tomto měsíci mohl disponovat podmínkami, které umožňují vznik života.

Během mnohaleté služby Cassini se pětisetkilometrový Enceladus stal vděčným cílem výzkumu. Díky opakovaným průletům se podařilo zjistit, že se pod tlustou ledovou krustou ukrývá podpovrchový oceán. Podařilo se objevit i důkazy mocných hydrotermálních vývěrů na mořském dně, které promíchávají vodu z pórovitého jádra měsíce, které je prosyceno s vodou z oceánu. Cassini objevila i výrazné gejzíry, které vyvrhují směs vodní páry a ledových krystalků – materiál z podpovrchového oceánu se tak skrz praskliny v ledu (takzvané tygří pruhy)  dostává na povrch a vysoko nad něj – část materiálu skončí až na jednom ze Saturnových prstenců.

Vnitřní struktura měsíce Enceladus.

Vnitřní struktura měsíce Enceladus.
Zdroj: https://www.nasa.gov
Překlad: Autor

Vědci tedy moc dobře věděli, že je Enceladus zajímavý a nový objev jejich domněnky jen potvrzuje. Tým vedený Frankem Postbergem a Nozairem Khawajou z univerzity v německém Heidelbergu objevil na vyvržených ledových krystalech úlomky velkých organických molekul. Specialisté publikovali své výsledky v prestižním časopise Nature. „Jedná se o vůbec první objev komplexních organických látek z mimozemského vodního světa,“ prezentuje Postberg. „Objevili jsme velké molekulární fragmenty, které obsahují struktury typické pro velmi komplexní organické molekuly,“ doplňuje jej Khawaja a dodává: „Tyto obří molekuly jsou tvořeny komplexní sítí často až ze stovek atomů uhlíku, vodíku, kyslíku a pravděpodobně i dusíku, které tvoří prstencovité i řetězcovité podstruktury.“

Přístroj INMS ze sondy Cassini.

Přístroj INMS ze sondy Cassini.
Zdroj: https://attic.gsfc.nasa.gov/

Úlomky, které dosahují až 200 jednotek molekulové hmotnosti, vznikly ve chvíli, kdy ledové krystaly narazily do přístroje, který na sondě Cassini sloužil k vyhodnocení prachových zrnek. Ke kolizi došlo při vzájemné rychlosti zhruba 30 000 km/h, ale výzkumníci věří, že před nárazem obsahovala zrnka i původní, větší molekuly s molekulovou hmotností v řádu tisíců jednotek. Objev se podařilo uskutečnit díky dvojici přístrojů Cosmic Dust Analyzer (CDA) a Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) – ty zkoumaly nejen vyvržený materiál z gejzíru, ale i Saturnův prstenec E, který je tvořen právě z materiálu vyvrženého z Enceladu.

Přístroj CDA (Cosmic Dust Analyzer)

Přístroj CDA (Cosmic Dust Analyzer)
Zdroj: http://saturn.jpl.nasa.gov/

„Tato studie nám ukazuje význam spolupráce. Týmy kolem přístrojů INMS a CDA pracovaly společně s cílem pochopit hlouběji organické chemie podpovrchového oceánu na Enceladu, což by nebylo možné jen s daty z jednoho přístroje. Enceladus nám už zase vyrazil dech. Dříve jsme objevovali jen ty nejjednodušší organické molekuly s pár atomy uhlíku, ale i to bylo velmi zajímavé,“ vzpomíná Christopher Glein ze Southwest Research Institute, který se specializuje na mimozemské oceánografické chemické procesy a kromě jiného je i spoluautorem studie, a dodává: „Molekulová hmotnost nad 200 jednotkami znamená, že se jedná o molekulu zhruba 10× těží než metan. Díky objevu komplexních organických látek ve zdejším oceánu je tento měsíc kromě Země jediným místem, které simultánně splňuje všechny základní požadavky pro život, jak jej známe.“

Dříve se Cassini podařilo objevit na Enceladu jen velmi lehké molekuly, které byly mnohem menší než nyní objevené úlomky. Takto velké molekuly mohou vzniknout pouze vlivem komplexních chemických procesů včetně těch, které souvisí s životem. Ale nic není jisté – látky mohou pocházet z prvotního materiálu, který nacházíme na asteroidech, nebo mohly vzniknout hydrotermální činností, což je pravděpodobnější možnost. Stejně jako vždy, u podobných témat je nutné zdůraznit, že organická látka se nerovná důkazu existence života. To nám jen naši předkové, kteří tvořili nová slova, zadělali na pěkně zamotané dědictví.

Organická chemie je mimořádně bohatý obor s ohromným množstvím sloučenin.

Organická chemie je mimořádně bohatý obor s ohromným množstvím sloučenin.
Zdroj: https://images-na.ssl-images-amazon.com/

Organická chemie je mimořádně bohaté odvětví, které však obsahuje i látky, které s životem nemají vůbec nic společného. Co tedy dává molekule právo být označována jako organická? Pravidlo je jednoduché – molekula musí být tvořena v základu uhlíkem a vodíkem, které mohou doplňovat i další látky. Zjednodušeně řečeno – organická chemie studuje uhlovodíky a jejich deriváty. Mnoho z těchto látek nějak souvisí s živými organismy, ale dokud nemáme v ruce přesvědčivý důkaz, musíme být obezřetní.

Za příklad nám může posloužit nejjednodušší z uhlovodíků – metan tvořený jedním atomem uhlíku a čtyřmi atomy vodíku. Tento plyn vzniká v trávicím traktu živočichů, produkují jej bakterie, ale na druhou stranu jej dokáží vytvořit i geologické procesy. Objev organické látky tedy neříká nic o tom, zda vznikla s přispěním života, nebo ne. Z vědeckého hlediska je ale jejich objev mimořádně důležitý, protože jejich přítomnost může naznačit, jak je na tom dané prostředí s příhodností k životu. Je jasné, že když někde organické látky jsou, může se tam životu dařit lépe, než v nějaké vyprahlé pustině, kde o organickou molekulu ani nezavadíte.

Výtrysky na Enceladu

Výtrysky na Enceladu
Zdroj: http://www.esa.int

„Podle mého názoru mají tyto objevené fragmenty hydrotermální původ a byly vytvořeny v hydrotermálně aktivním jádru Enceladu – pod vysokými tlaky a za vyšších teplot, které tam očekáváme, si myslíme, že tam mohou tyto komplexní organické molekuly vznikat,“ popisuje Postberg. Nedávné simulace ukázaly, že slapové tření by při přítomnosti porézního jádra měsíce, kterým může protékat voda, dokázalo vytvořit dostatek tepla k pohonu hydrotermální aktivity po dobu desítek milionů let.

Vizualizace místa, kde dochází k výtryskům, včetně pravděpodobné podoby podpovrchového oceánu na Enceladu

Vizualizace místa, kde dochází k výtryskům, včetně pravděpodobné podoby podpovrchového oceánu na Enceladu
Zdroj: http://www.nasa.gov/

Podle tohoto scénáře by byl organický materiál vyvržen do oceánu hydrotermálními výtrysky na dně oceánu. V podstatě by šlo o analogii k hydrotermálním vývěrům, které známe i z pozemských oceánů – jen tak mimochodem jsou tato místa mnohými vědci považována za horké kandidáty pro vznik prvních pozemských forem života. V našich oceánech se organické látky z větších hloubek shromažďují na stěnách stoupajících vzduchových bublin, které je přenáší k povrchu. Tady jsou látky  uvolněny do okolí ve chvíli, kdy bublina praskne.

Vědci si představují, že by podobný proces mohl probíhat i na Enceladu. Plynové bubliny, které stoupají desítky kilometrů hlubokým oceánem mohou vynášet organický materiál z hlubin, kde vznikl, až k povrchu. Na „hladině“ pod ledem by se tyto látky usazovaly a vytvářely tenký film. Když bublina na povrchu praskne, pomůže uvolnit některé organické látky společně se slanou oceánskou vodou. Drobné kapičky rozptýleného organického materiálu jsou při vyvržení pokryté ledem, jelikož na jejich povrchu zmrzne vodní pára a společně se zmrzlými úlomky ledu ze slané vody jsou gejzírem dopraveny nad povrch měsíce, kde je zaznamená Cassini.

Možný princip, jak se organické látky dostanou do výtrysků.

Možný princip, jak se organické látky dostanou do výtrysků.
Zdroj: https://www.nasa.gov
Překlad: Autor

Tento objev je posledním z dlouhé série poznání, které Cassini učinila a které vykreslily Enceladus jako potenciálně obyvatelný vodní svět. Data z Cassini však sama o sobě nestačí k potvrzení původu těchto látek, jejichž úlomky se podařilo objevit. Ostatně jejich velikost byla na horním limitu citlivosti daného přístroje. „Kdybychom mohli Enceladus navštívit ještě jednou, vzali bychom s sebou přístroje, které dokáží vidět celou molekulu, nejen její úlomky. Díky tomu bychom mohli přesně říct, co je to zač a jak to vzniklo,“ uvádí Postberg.

Sonda Juice se vydá zkoumat Jupiter a jeho měsíce

Sonda Juice se vydá zkoumat Jupiter a jeho měsíce
Zdroj: http://www.esa.int/

„Zdá se, že tento tajemný měsíc si svá tajemství ještě nějakou chvíli uchová, ale ty objevy jsou dosažitelné pro nějakou budoucí misi k Enceladu, která by vyřešila část této skládačky,“ doplnil Khawaja. Evropa navíc chce zkušeností ze sondy Cassini využít při chystané misi JUICE. Ta sice nepoletí k Saturnu, ale k Jupiteru. I u této planety je však bohatý systém měsíců, z nichž tři velké – Europa, Ganymed a Callisto – by měly mít také podpovrchový oceán. „Díky zkušenostem z mise Cassini už víme, na co se dívat a jak to studovat,“ popisuje Nicolas Altobelli, hlavní vědecký pracovník zodpovědný za vědeckou činnost JUICE a dodává: „Tato mise bude pokračovat ve výzkumu potenciálně obyvatelných světů tím, že prozkoumá podmínky, kde se ve Sluneční soustavě mohl vyvinout život.“

Jupiter se tedy dočká mise, která bude zaměřená na vodní světy, ale Saturn zřejmě na mnoho let osiří. Žádná z kosmických agentur totiž ve svých programech nemá schválenou misi, která by mohla tuto planetu a její měsíce zkoumat. Je tedy velmi pravděpodobné, že do roku 2025 neodstartuje k Saturnu žádná vědecká mise, která by mohla na odkaz Cassini navázat a prozradit nám další zajímavosti o Enceladu a o dalších měsících, které krouží kolem planety s prstencem.

Zdroje informací:
http://www.esa.int/
https://www.swri.org/
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
http://www.esa.int/…/2014/04/enceladus_plumes/14362064-1-eng-GB/Enceladus_plumes.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/enceladus_cross-section.jpg
https://attic.gsfc.nasa.gov/inms/images/inms-instrument.jpg
http://saturn.jpl.nasa.gov/…/instrumentscassinicda/images/cda2b.jpg
https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/71SuqYUrrxL.jpg
http://www.esa.int/…/17568049-1-eng-GB/Enceladus_jets_and_shadows.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia20013niebur-1.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/enceladus20180627b-16.jpg
http://www.esa.int/…/2017/07/exploring_jupiter/17065944-1-eng-GB/Exploring_Jupiter.jpg

Na Enceladu jsou komplexní organické látky!, 5.0 out of 5 based on 20 ratings
Pin It
(Visited 4 040 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (20 votes cast)
(Visited 4 040 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


26 komentářů ke článku “Na Enceladu jsou komplexní organické látky!”

  1. pbpitko napsal:

    Keďže som bol vedeckým pracovníkom na chémiu, hoci len fyzikálnu, nie špeciálne na organickú, zaujímalo by ma o aké konkrétne organické zlúčeniny ide.
    pb 🙂

  2. pbpitko napsal:

    Názov článku je trochu zavádzajúci, nejedná sa o komplexné organické zlúčeniny, ale iba o ich fragmenty, a to je obrovský rozdiel.

    • Dušan Majer napsal:

      Ty fragmenty detekovaly až přístroje, což znamená, že na Enceladu jsou původní, větší molekuly.

      • pbpitko napsal:

        To je jasné, ale veľa toho o pôvodných molekulách to nehovorí. K jednému fragmentu je možné priradiť trebárs aj stovky pôvodných molekúl, ale kľudne aj tisíce. Ak je to napr. povedzme benzén a jeho deriváty tak to môžu byť kľudne aj milióny.

  3. Spytihněv napsal:

    Díky za zajímavý a optimistický článek. Ale bez mise cílené na Enceladus se specializovanými přístroji můžeme sice přesněji, ale pořád jen spekulovat. Škoda, že JWST se stále prodražuje. Možná by bylo možné prostředky nalité do něj využít na přípravu takové mise, což mohlo probíhat už řadu let, třeba i společně s Europa Clipper. Nevím jak vypadají okna k Saturnu, ale do nějakého bychom se určitě trefili. Jo a připomněl bych, že Cosmic Dust Analyzer má na sobě výraznou českou stopu.

  4. Vít napsal:

    Pokud chcete celou (26stran) pdf verzi clanku z nature, napiste mi na vit bodka grossmann mail od google…

  5. pbpitko napsal:

    „v hydrotermálně aktivním jádru Enceladu – pod vysokými tlaky”.
    Tie tlaky na dne oceánu zase nebudú až tak moc veľké. Gravitačné zrýchlenie na povrchu Enceladu je 0,0113 oproti Zemi, t.j. zhruba 1/100, to znamená že v hĺbke 100 km je to trochu viac ako na Zemi v hĺbke 1 km. Závisí to aj od obsahu solí, ak bude ich obsah vyšší ako na Zemi, tak tlak bu bude o niečo vyšší. S hĺbkou ale bude gravitačné zrýchlenie klesať, takže tlak bude stúpať o to pomalšie.

  6. Vít napsal:

    Jako předplatitel Nature si dovolím nasdílet na tomto webu link na placený článek, jelikož jednoduchá interpretace “co se tam vlastně našlo” v pár větách není podle mě možná:

    https://rdcu.be/18B0

    Jen poznámka – to co se našlo, je “dopočítaným výsledkem” vzhledem k omezeným funkcím spektrometru na palubě (byť se jedná ve všech smyslech slova o vesmírnou technologii).

    Výsledné analýzy vzorků (po 10-14 letech!) jsou také ověřené/odvozené od experimentů na zemi provedených tímto přístrojem:
    https://www.geow.uni-heidelberg.de/researchgroups/postberg/facilities.html

  7. Vít napsal:

    Konečně jsem našel prezentaci, která to velmi pěkně shrnuje a popisuje (nevím jestli všechny aktuální poznatky, snad ano):

    https://www.cosmos.esa.int/documents/1566003/1580285/06dec1455_Khawaja_ESLAB_2017_ESTEC_02.pdf/0b680a4d-9b54-fa73-de4e-f5a6c9680797

  8. Alois napsal:

    K Saturnu se dá letět každých 10 let, stejně jako k Jupiteru. Jupiter má takovou sílu, že sondu pošle k Saturnu ať je kdekoli. Příkladem je Pioneer-11, kdy Jupiter poslal sondu k Saturnu přes celou Sluneční soustavu ačkoli byl Saturn v maximálně nevýhodné pozici. Předpokládám ovšem přímý let k Jupiteru, ne nějaké desetileté žabaření u Venuše a Země.

  9. Racek napsal:

    No, konečně nadějné zprávy. Objev mimozemského života zřejmě již nestihnu, ale vypadá to, že tendence posledních let hledat ho právě na ledových (spíše vodních) světech je asi správná. Holt co se týče Marsu, jsem už naději ztratil.
    No jo, člověk nemůže mít všechno, že :-))

Zanechte komentář