Κρύσταλλοι αλάτων ίσως κρύβουν ίχνη ζωής κάτω από τους πάγους του Εγκέλαδου
Προηγούμενα πειράματα στη Γη προσφέρουν ενδείξεις για το τι άλλο θα μπορούσε να παγιδευτεί στο εσωτερικό τους
Snapshot
- Ο ωκεανός κάτω από τον Εγκέλαδο καλύπτεται από παχύ στρώμα πάγου, αλλά πίδακες εκτοξεύουν υδρατμούς και παγωμένα σωματίδια στην επιφάνεια, επιτρέποντας τη μελέτη του χωρίς διάτρηση του πάγου.
- Κρύσταλλοι νάτρον, ένα ορυκτό ανθρακικού νατρίου, μπορούν να παγιδεύουν μικροσκοπικές ποσότητες νερού κατά τη διαδικασία ψύξης, διατηρώντας πληροφορίες για τη χημική σύσταση του ωκεανού.
- Οι μεγαλύτεροι κρύσταλλοι νάτρον περιέχουν εγκλείσματα ρευστού που θα μπορούσαν να προστατεύουν βιολογικό υλικό από την επιβλαβή ακτινοβολία, αν και η δυνατότητα διατήρησης ζωής παραμένει άγνωστη.
- Η σύσταση του παγιδευμένου νερού μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τη διαδικασία σχηματισμού των κρυστάλλων, προσφέροντας πληροφορίες για την αρχική σύσταση και τις αλλαγές λόγω ψύξης.
- Μελλοντικές διαστημικές αποστολές πρέπει να εξοπλιστούν με όργανα υπέρυθρης ακτινοβολίας για τον εντοπισμό νάτρον κοντά στα ανοίγματα των πιδάκων, όπου οι κρύσταλλοι είναι πιθανότερο να διατηρούν ανέπαφα δείγματα από το εσωτερικό του Εγκέλαδου.
Ο ωκεανός κάτω από την επιφάνεια του Εγκέλαδου, ενός από τους δορυφόρους του Κρόνου, καλύπτεται από στρώματα πάγου πάχους αρκετών χιλιομέτρων. Ωστόσο, ορισμένα από τα συστατικά του καταφέρνουν να φτάσουν στην επιφάνεια.
Πίδακες κοντά στον νότιο πόλο εκτοξεύουν υδρατμούς και παγωμένα σωματίδια, προσφέροντας στους επιστήμονες τη δυνατότητα να μελετήσουν τον κρυμμένο ωκεανό χωρίς να χρειάζεται να διαπεράσουν το παχύ στρώμα πάγου.
Το ζητούμενο είναι να προσδιοριστεί ποιο υλικό μπορεί να διατηρήσει τα σημαντικότερα στοιχεία για τη σύστασή του. Μια νέα εργαστηριακή μελέτη υποδεικνύει έναν πιθανό υποψήφιο: κρυστάλλους αλάτων, οι οποίοι κατά τη διαδικασία της ψύξης παγιδεύουν στο εσωτερικό τους μικροσκοπικές ποσότητες νερού.
Ο Liam Perera, από το ερευνητικό κέντρο Diamond Light Source στο Ηνωμένο Βασίλειο, και οι συνεργάτες του εντόπισαν τέτοιου είδους εγκλείσματα στον νάτρον, ένα ορυκτό ανθρακικού νατρίου που εκτιμάται ότι θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί στον Εγκέλαδο. Τα ευρήματα, τα οποία δημοσιεύτηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Communications Earth & Environment, υποδεικνύουν ότι αυτοί οι κρύσταλλοι θα μπορούσαν να διατηρούν πληροφορίες για τη χημική σύσταση του ωκεανού και, ενδεχομένως, ίχνη ζωής, εφόσον αυτή υπάρχει.
Πώς παγιδεύεται το νερό στους κρυστάλλους αλάτων
Για να διαπιστώσουν ποιο ορυκτό της επιφάνειας θα μπορούσε να αποδειχθεί καταλληλότερο για τη μελέτη, οι ερευνητές ψύξαν ένα διάλυμα που περιείχε χλωριούχο νάτριο και ανθρακικό νάτριο και παρακολούθησαν τη διαδικασία πήξης με τη βοήθεια ισχυρών ακτίνων Χ.
Οι τρισδιάστατες απεικονίσεις τούς επέτρεψαν να παρατηρήσουν την ανάπτυξη των κρυστάλλων και την εσωτερική δομή τους, ενώ η ανάλυση της σκέδασης των ακτίνων Χ βοήθησε στον προσδιορισμό των ορυκτών που σχηματίστηκαν.
Καθώς σχηματιζόταν ο νάτρον, εγκλώβιζε στο εσωτερικό του μικρές ποσότητες από το περιβάλλον υγρό. Οι μεγαλύτεροι κρύσταλλοι ήταν πιθανότερο να περιέχουν τέτοια εγκλείσματα, τα οποία ήταν επίσης μεγαλύτερα. Μόνο περίπου το 3% από τους σχεδόν 3.800 κόκκους που εξετάστηκαν περιείχε αυτό που οι ερευνητές αποκαλούν «εγκλείσματα ρευστού». Ωστόσο, το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό εντοπίστηκε και στους 29 κόκκους της μεγαλύτερης κατηγορίας μεγέθους.
Αυτό καθιστά τους κρυστάλλους πιθανούς φυσικούς αποθηκευτικούς χώρους: κάθε έγκλεισμα θα μπορούσε να διατηρεί ένα μικροσκοπικό δείγμα του νερού που υπήρχε τη στιγμή του σχηματισμού του.
Προηγούμενα πειράματα στη Γη προσφέρουν ενδείξεις για το τι άλλο θα μπορούσε να παγιδευτεί στο εσωτερικό τους. Μελέτες σε αρχαία κοιτάσματα αλάτων έχουν εντοπίσει πιθανές ενδείξεις μικροβιακών κυττάρων που διατηρήθηκαν μέσα σε εγκλείσματα ρευστού, τα οποία σχηματίστηκαν κατά την εξάτμιση του νερού.
Παρότι το νέο πείραμα αποδεικνύει ότι ο νάτρον μπορεί να παγιδεύει υγρά κατά την ψύξη, παραμένει άγνωστο αν μπορεί επίσης να εγκλωβίσει και να διατηρήσει βιολογικό υλικό. Οι συγγραφείς της μελέτης εκτιμούν ότι το ορυκτό που περιβάλλει τα εγκλείσματα θα μπορούσε να προστατεύει αυτό το υλικό από την επιβλαβή ακτινοβολία.
Τι είδους νερό θα μπορούσε να παγιδευτεί σε έναν κρύσταλλο
Ένα παγιδευμένο δείγμα, ωστόσο, δεν θα αντιπροσώπευε απαραίτητα ένα αναλλοίωτο τμήμα του ωκεανού του Εγκέλαδου.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα διάλυμα με συγκέντρωση περίπου πενταπλάσια από εκείνη που εκτιμάται βάσει των σωματιδίων που συνέλεξε το διαστημικό σκάφος Cassini της NASA. Με αυτόν τον τρόπο κατάφεραν να δημιουργήσουν κρυστάλλους αρκετά μεγάλους ώστε να μπορούν να εξεταστούν.
Σε αυτό το συμπυκνωμένο μείγμα, οι κρύσταλλοι νάτρον άρχισαν να σχηματίζονται πριν από τον πάγο, παγιδεύοντας στο εσωτερικό τους ένα υγρό που εκτιμάται ότι διατήρησε σύσταση κοντά στην αρχική.
Σε ένα πιο αραιό διάλυμα, παρόμοιο με εκείνο του ωκεανού του Εγκέλαδου, είναι πιθανό να σχηματιζόταν πρώτα πάγος. Καθώς ο πάγος αναπτυσσόταν, τα διαλυμένα άλατα θα παρέμεναν στο υγρό που δεν είχε παγώσει, αυξάνοντας τη συγκέντρωσή τους στο νερό που απέμενε. Ο νάτρον, σχηματιζόμενος αργότερα, θα παγίδευε τελικά αυτό το πιο αλμυρό υγρό.
Και τα δύο σενάρια θα μπορούσαν να προσφέρουν πολύτιμες πληροφορίες στους επιστήμονες. Το πρώτο θα παρείχε μια πιο πιστή καταγραφή της αρχικής σύστασης του νερού, ενώ το δεύτερο θα αποκάλυπτε πώς η διαδικασία της ψύξης την τροποποίησε.
Το σχήμα των κρυστάλλων και τα υλικά που τους περιβάλλουν θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ερευνητές να διακρίνουν αυτές τις διαφορετικές διαδρομές σχηματισμού. Στις θερμοκρασίες που επικρατούν στην επιφάνεια του Εγκέλαδου, το παγιδευμένο νερό θα βρισκόταν επίσης σε στερεή μορφή.
Πού πρέπει να αναζητήσουν οι επιστήμονες
Παρότι ο νάτρον αποτελεί έναν ιδιαίτερα ενδιαφέροντα υποψήφιο για την αστροβιολογική έρευνα, η παρουσία του στην επιφάνεια του Εγκέλαδου δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί.
Η ερευνητική ομάδα προτείνει οι μελλοντικές διαστημικές αποστολές να εξοπλιστούν με ευαίσθητα όργανα υπέρυθρης ακτινοβολίας, τα οποία θα μπορούν να εντοπίζουν το συγκεκριμένο ορυκτό και να καθοδηγούν τις προσπάθειες συλλογής δειγμάτων.
Ιδιαίτερα υποσχόμενα θα μπορούσαν να είναι τα πρόσφατα σχηματισμένα αποθέματα κοντά στα ανοίγματα από τα οποία εκτοξεύονται οι πίδακες. Τα μεγαλύτερα σταγονίδια θα ψύχονταν πιο αργά, δίνοντας στους κρυστάλλους τον χρόνο και τον χώρο που χρειάζονται για να αναπτυχθούν. Αντίθετα, η εξαιρετικά γρήγορη ψύξη θα μπορούσε να εμποδίσει τον σχηματισμό κρυστάλλων νάτρον.
Οι ερευνητές εκτιμούν επίσης ότι τα μεγαλύτερα σωματίδια, τα οποία είναι πλούσια σε άλατα, έχουν περισσότερες πιθανότητες να καταλήγουν κοντά στα ανοίγματα των πιδάκων.
Επομένως, ο εντοπισμός του ορυκτού θα αποτελούσε μόνο ένα μέρος της έρευνας. Η θέση του και η κατάσταση διατήρησής του θα διαδραμάτιζαν επίσης καθοριστικό ρόλο.
Ο νάτρον θα μπορούσε να παραμένει σταθερός στο ακραίο ψύχος του δορυφόρου. Ωστόσο, οι υψηλότερες θερμοκρασίες σε περιοχές κοντά στα ανοίγματα των πιδάκων ενδέχεται να προκαλέσουν σταδιακή απώλεια νερού από την κρυσταλλική δομή του.
Έτσι, οι κρύσταλλοι που έχουν εναποτεθεί σχετικά πρόσφατα θα μπορούσαν να προσφέρουν τον ιδανικό συνδυασμό: υλικό που προέρχεται από το εσωτερικό του Εγκέλαδου, με τις μικροσκοπικές κοιλότητές του να παραμένουν ακόμη άθικτες.
