سرعت آهسته تخریب اسید آمینه در نمونههای بیولوژیکی در شرایط سطحی مانند اروپا و انسلادوس، اندازهگیریهای تشخیص حیات آینده توسط مأموریتهای فرودگر را تقویت میکند.
اگر حیات در قمرهای یخی اقیانوسی انسلادوس و اروپا وجود داشته باشد، مولکول های ردیابی قابل تشخیص می توانند درست در زیر سطوح یخ زده خود زنده بمانند.
دانشمندان مدتها است که این نظریه را مطرح کردهاند که هم انسلادوس، یکی از ۱۴۶ قمر شناختهشده زحل، و هم اروپا، یکی از چهار قمر بزرگ گالیله مشتری در میان مجموع ۹۵ قمر آن، میتوانند میزبان اقیانوسهای آب مایع گستردهای باشند که دارای حیات هستند. اگر چنین باشد، پس مولکولهای آلی پیچیده مانند اسیدهای آمینه و اسیدهای نوکلئیک، که بلوکهای سازنده حیات آنگونه که ما میشناسیم، میتوانند بهعنوان «امضای زیستی» حیات در جهان عمل کنند.
با این حال، مشکل این است که هم اروپا و هم انسلادوس توسط تشعشعات شدید خورشید بمباران می شوند که به طور بالقوه می تواند مولکول های آلی پیچیده را در سطوح خود نابود کند. اما تحقیقات جدید امیدی را در این زمینه ایجاد میکند و نشان میدهد که این امضاهای زیستی اگر در پوستههای یخی قمرها حفظ شوند، واقعاً میتوانند زنده بمانند.
و اگر این درست باشد، این مولکولها میتوانند آنقدر نزدیک به سطح بنشینند که فرودگرهای روباتیک آینده بتوانند آنها را آزاد کنند. در انسلادوس، در واقع، این حفاری ممکن است حتی مورد نیاز نباشد. مولکول های امضای زیستی می توانند در یخ های کم عمق تر از اروپا زنده بمانند.
بر اساس آزمایشهای ما، عمق نمونهبرداری «ایمن» برای اسیدهای آمینه در اروپا تقریباً ۸ اینچ (۲۰ سانتیمتر) در عرضهای جغرافیایی بالای نیمکره دنبالهدار است، نیمکره مخالف جهت حرکت اروپا به دور مشتری، در ناحیهای که الکساندر پاولوف، رهبر تحقیقات از مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرینبلت، مریلند، در بیانیهای گفت: سطح زمین توسط برخورد شهابسنگها آشفته نشده است. نمونهبرداری زیرسطحی برای تشخیص اسیدهای آمینه در انسلادوس لازم نیست – این مولکولها در هر مکانی از سطح انسلادوس کمتر از یک دهم اینچ (زیر چند میلیمتر) از سطح، از تجزیه رادیویی، تجزیه توسط تشعشع جان سالم به در خواهند برد.
تودههای دراماتیکی که از میان پوسته یخی انسلادوس فوران میکنند میتواند به این معنا باشد که ماموریتهای روباتیک در حال چرخش میتوانند این مولکولهای امضای زیستی را از اطراف قمر زحل بدون نیاز به بازدید از سطح ربوده باشند.
زندگی در اعماق قمرهای یخی جریان خواهد داشت
اگرچه اروپا و انسلادوس اغلب به عنوان دو مورد از محتملترین جهانها برای نگهداری حیات در سایر نقاط منظومه شمسی ذکر میشوند، اما بعید است که این حیات در سطح این قمرها ساکن شود. دلیل آن این است که نه تنها آنها عملاً بدون جو و منجمد هستند، بلکه توسط ذرات پرانرژی و تشعشعات خورشید و پرتوهای کیهانی ناشی از رویدادهای قدرتمندی مانند ابرنواخترهای فراسوی منظومه شمسی نیز کمربند دارند.
با این حال، اعتقاد بر این است که هر دو اروپا و انسلادوس دارای اقیانوس های آب مایع در زیر سطوح ضخیم خود هستند که مانند پوسته های یخی هستند. بنابراین، این اقیانوسها از چنین ذرات محافظت میشوند و توسط گرمای زمینگرمایی تولید شده توسط کشش گرانشی سیارات والدین این قمرها و قمرهای خواهر و برادرشان روی آنها گرم میشوند.
این بدان معناست که تا زمانی که این اقیانوسهای زیرسطحی دارای مواد شیمیایی مناسب و منبع انرژی باشند، حیات میتواند در آنها ساکن شود.
برای بررسی این موضوع، پاولوف و همکارانش اسیدهای آمینه را در حالی که تحت تجزیه رادیویی قرار می گرفتند، آزمایش کردند. اگرچه آمینو اسیدها را می توان هم توسط موجودات زنده و هم توسط فرآیندهای غیر بیولوژیکی ایجاد کرد، اما مشاهده آنها در اروپا یا انسلادوس نشانه بالقوه ای از حیات است، صرفاً به این دلیل که آنها برای زندگی روی زمین به عنوان یک جزء کلیدی پروتئین سازی مهم هستند. آمینو اسیدها را میتوان از اقیانوسهای اعماق این قمرها، به لطف فعالیت آبفشانها، یا بهوسیله حرکت کوبنده پوستههای بیرونی یخی به دست آورد.
این تیم نمونههای اسید آمینه را گرفتند، آنها را در ویالهای بدون هوا بستند و آنها را تا دمای منفی ۳۲۱ درجه فارنهایت (منفی ۱۹۶ درجه سانتیگراد) سرد کردند. سپس محققان آمینو اسیدها را با نور پرانرژی به نام ‘اشعه گاما’ در شدت های مختلف بمباران کردند تا قابلیت بقای مولکول ها را آزمایش کنند.
محققان همچنین آزمایش کردند که اسیدهای آمینه چقدر می توانند در باکتری های مرده بسته شده در یخ اروپا و انسلادوس زنده بمانند و بررسی کردند که مخلوط شدن آنها با مواد شهاب سنگ چه تأثیری بر بقای آنها خواهد داشت.
با فاکتورگیری در عصر یخ در اروپا و انسلادوس، علاوه بر در نظر گرفتن محیطهای تشعشعی در اطراف هر دو قمر، این تیم قادر به محاسبه عمق حفاری و مکانهایی بود که ۱۰ درصد از اسیدهای آمینه از تخریب رادیولیتیک جان سالم به در میبردند.
آزمایشهایی از این نوع قبلاً انجام شده بود، اما دو بار برای اولین بار این آزمایش خاص ارائه شد.
این اولین باری بود که محققان دوزهای کمتری از تابش را روی این مولکولها در نظر گرفتند، که اسیدهای آمینه را کاملاً از هم جدا نمیکند، با این استدلال که تیم مولکولهای آسیبدیده یا تخریبشده همچنان میتوانند به عنوان نشانگرهای زیستی عمل کنند. و همچنین این اولین باری بود که چنین آزمایشی بقای اسید آمینه را در ارتباط با گرد و غبار شهاب سنگ در نظر گرفت.
این تیم دریافتند که اسیدهای آمینه زمانی که با سیلیکا مخلوط می شوند سریعتر تجزیه می شوند، مشابه آنهایی که در گرد و غبار شهاب سنگ ها یافت می شوند. با این حال، اسیدهای آمینه موجود در میکروباکتری های مرده با سرعت کمتری نسبت به میانگین تجزیه می شوند. این ممکن است به این دلیل باشد که مواد سلولی باکتری از اسیدهای آمینه در برابر ترکیبات واکنشی ایجاد شده توسط بمباران تشعشع محافظت می کند که در غیر این صورت تجزیه آنها را تسریع می کند.
پاولوف گفت: نرخ آهسته تخریب اسیدهای آمینه در نمونههای بیولوژیکی تحت شرایط سطحی اروپا و انسلادوس مانند اندازهگیریهای تشخیص حیات آینده توسط مأموریتهای فرودگر اروپا و انسلادوس را تقویت میکند. نتایج ما نشان میدهد که نرخ تخریب مولکولهای زیستی آلی بالقوه در مناطق غنی از سیلیس در اروپا و انسلادوس بالاتر از یخ خالص است و بنابراین، مأموریتهای احتمالی آینده به اروپا و انسلادوس باید در نمونهبرداری از مکانهای غنی از سیلیس در هر دو ماه یخی محتاط باشند.
مقاله این تیم روز پنجشنبه (۲۸ تیر) در مجله Astrobiology منتشر شد.
