أخبار رائعة من إنسيلادوس: أصبح القمر الجليدي التابع لكوكب زحل أكثر واعدة للحياة

تُظهر الصورة التي رسمها هذا الفنان قمر زحل الجليدي إنسيلادوس. الائتمان: التكوين الرسومي: وكالة الفضاء الأوروبية؛ السطح: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Lunar and Planetary Institute تشير دراستان جديدتان إلى أن قمر زحل إنسيلادوس قد يكون هدفًا أكثر إلحاحًا في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض. إذا أراد العلماء البحث في محيط غريب عن الحياة، فإن إنسيلادوس يقدم ميزة نادرة: يرسل المحيط عينات إلى الفضاء. يخفي قمر زحل الجليدي محيطًا عالميًا تحت سطحه المتجمد، لكن الباحثين لا يحتاجون بالضرورة إلى الحفر عبر كيلومترات من الجليد للدراسة. ذلك. تندلع أعمدة قوية من الشقوق بالقرب من القطب الجنوبي، وتحمل بخار الماء والمواد المتجمدة من المحيط على ارتفاع مئات الكيلومترات (مئات الأميال) فوق السطح، حيث يمكن للمركبة الفضائية أخذ عينات منها مباشرة. والآن، تشير دراستان منشورتان في مجلة Science Advances إلى أن إنسيلادوس قد يكون أكثر ملاءمة للبحث عن الحياة مما كان يُعتقد سابقًا. يظهر أحدهما أن عملية تكوين جزيئات عمودها تفصل بشكل طبيعي وتركز المواد الكيميائية من المحيط. أما الآخر فيوضح أن الكائنات الحية الدقيقة المنتجة للميثان من الأرض يمكن أن تظل نشطة في ظل ظروف معملية مصممة لتشبه كيمياء القمر غير العادية. أصبح المحيط الذي يأتي إلى المركبة الفضائية إنسيلادوس أحد الأماكن الرائدة لاستكشاف البيئات التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن خارج الأرض. على الرغم من أن سطحه متجمد، إلا أن تفاعلات الجاذبية داخل نظام زحل تولد تسخينًا داخليًا يساعد في الحفاظ على الماء سائلاً تحت القشرة. ويُعتقد أن هذا المحيط يقع فوق منطقة داخلية صخرية، مما يخلق فرصًا لتفاعل الماء والصخور. ويمكن لعمليات مماثلة على الأرض توفير الطاقة الكيميائية للأنظمة البيئية التي تعيش بدون ضوء الشمس. في الفتحات الحرارية المائية في قاع البحر العميق، تعيش الكائنات الحية الدقيقة عن طريق استغلال التفاعلات الكيميائية بدلاً من التمثيل الضوئي. غيرت مهمة كاسيني التابعة لناسا فهم العلماء للقمر إنسيلادوس من خلال الطيران المتكرر عبر أعمدة القطب الجنوبي. اكتشفت الأجهزة الموجودة على متن المركبة الفضائية أملاحًا ومركبات عضوية ومواد أخرى مرتبطة بالمحيط تحت السطح. وقد قدمت بيانات كاسيني أيضًا أدلة تتفق مع النشاط الحراري المائي في قاع المحيط. وهذا ما يجعل إنسيلادوس استثنائيًا بين عوالم المحيطات المعروفة. بدلًا من طلب مهمة الهبوط والحفر عبر الجليد السميك والوصول إلى الماء أدناه، يقوم القمر باستمرار بإخراج المواد من محيطه إلى الفضاء. حبيبات الجليد قد يتم فرزها بشكل طبيعي قاد البروفيسور فرانك بوستبيرج، عالم الكواكب في جامعة برلين الحرة، فريقًا دوليًا يحقق في ما يحدث لتلك المواد المحيطية قبل وصولها إلى الفضاء. وقد جمعت دراستهم بين قياسات كاسيني والتجارب المعملية والنمذجة النظرية. وأعاد الباحثون بناء عملية تبدأ على سطح المحيط. ترتفع فقاعات الغاز عبر الماء وتنفجر منتجة قطرات صغيرة. ويحمل بخار الماء تلك القطرات إلى الأعلى من خلال شقوق في الجليد المغطي. والاكتشاف المهم هو أن القطرات على ما يبدو لا تتجمد دفعة واحدة. ويقذف إنسيلادوس جزيئات الجليد مئات الكيلومترات إلى الفضاء. وينتج عن ذلك فصل الأملاح والمواد العضوية وتوزيعها في مواقع مختلفة داخل كل قطرة. الائتمان: البروفيسور فرانك بوستبيرج مع تقدم عملية التجميد، يمكن أن تنفصل المواد الذائبة في الماء وتتركز في مناطق مختلفة من كل قطرة. وبالتالي فإن الأملاح والمواد العضوية والمركبات الأخرى التي بدأت مختلطة معًا قد ينتهي بها الأمر إلى توزيع غير متساوٍ عبر الجليد الناتج. كما يمكن للأملاح المختلفة أن تنفصل عن بعضها البعض. على سبيل المثال، يمكن فصل كلوريد الصوديوم (ملح الطعام) عن كربونات الصوديوم. هذا الفرز الفيزيائي يمكن أن يجعل العمود أكثر إفادة بكثير من مجموعة من حبيبات الجليد الموحدة كيميائيًا. الاصطدامات الصغيرة تخلق عينات مركزة تمر القطرات بتحول آخر أثناء تحركها نحو الفضاء. يمكنها أن تتسارع إلى سرعات تصل إلى 1000 كم / ساعة (حوالي 620 ميلاً في الساعة) أثناء السفر عبر الشقوق الجليدية. عندما تصطدم القطرات المجمدة بالجدران، يمكن أن تتحطم إلى أجزاء لا يتجاوز عرضها بضعة ميكرومترات (حوالي 0.0001 بوصة). وبالتالي، قد تحتوي بعض هذه الشظايا على كميات عالية التركيز من المواد التي تم تخفيفها في الأصل في جميع أنحاء مياه المحيط. يقول بوستبرغ، الذي قاد الدراسة: “في الواقع، يقوم إنسيلادوس بالكثير من العمل لنا في إعداد العينات للتحليل، الأمر الذي يتطلب عادةً الكثير من الجهد في المختبرات الكيميائية على الأرض”. “يتم فصل المكونات المحيطية عن بعضها البعض وتتركز في وقت واحد في جزيئات جليدية فردية.” لماذا يمكن أن يكون للجسيم النادر أهمية؟ يمكن أن تنطبق العملية نفسها على المواد التي تنشأ من الكائنات الحية الدقيقة. إذا كانت القطرة تحتوي على قطع من خلية أو مادة أخرى مرتبطة بيولوجيا، فإن التجميد يمكن أن يفصل تلك المادة عن الأملاح والمواد الكيميائية المحيطة بها. وقد يؤدي التشظي بعد ذلك إلى حصره في عدد صغير نسبيًا من حبيبات الجليد. وقد لا تحتوي معظم الجسيمات على أي شيء بيولوجي على الإطلاق. لكن حبة نادرة تحمل مادة ميكروبية يمكن أن تحتوي عليها بتركيز أعلى بكثير مما كان موجودًا في مياه المحيط الأصلية. يقول بوستبيرج: “هذه أخبار رائعة في البحث عن الحياة”. “سيتعين على المركبات الفضائية المستقبلية تحليل العديد من جزيئات الجليد الفردية في العمود. ولكن إذا عثروا على واحدة تحتوي على مادة ميكروبية، فيمكنهم تحديد البصمات الحيوية في الجسيم بسهولة نسبيًا باستخدام التكنولوجيا المتاحة بالفعل. “وبدلاً من تحليل التركيبة المتوسطة للعمود فقط، قد تستفيد الأدوات من فحص أعداد كبيرة من الجسيمات الفردية. يمكن أن تحتوي حبة غير عادية على معلومات قد تختفي إذا تم مزج آلاف الجزيئات في قياس واحد. وقد أظهر مختبر بوستبيرج في جامعة برلين الحرة في تجارب سابقة أن الأدوات المتخصصة يمكنها اكتشاف المواد الخلوية الميكروبية في الجزيئات الفردية التي تشبه تلك الموجودة في أعمدة إنسيلادوس. وبالتالي يمكن أن تؤثر النتائج على البعثات المستقبلية المصممة للبحث في القمر عن علامات الحياة، بما في ذلك مفاهيم الاستكشاف الأوروبية المقترحة التي تركز على إنسيلادوس. المشكلة. يجب على العلماء أيضًا تحديد ما إذا كان إنسيلادوس قادرًا على توفير بيئة يمكن للكائنات الحية أن تعمل فيها في المقام الأول. تناولت دراسة ثانية لمؤسسة Science Advances هذا السؤال بشكل تجريبي. قام الباحثون في جامعة لودفيغ ماكسيميليانز-جامعة ميونيخ (LMU)، بمساهمات من عالم بوستبيرج وجامعة فريي الدكتور نذير خواجة، بإعادة إنشاء جوانب مهمة من كيمياء محيطات إنسيلادوس في المختبر. ركزت الدراسة على بيئة مختلفة تمامًا عن بيئة إنسيلادوس. أكثر النظم البيئية شيوعًا على الأرض. يُعتقد أن محيط إنسيلادوس يحتوي على القليل جدًا من الأكسجين وكميات كبيرة من الكربونات. كما أنها قلوية بقوة (مع قيم الرقم الهيدروجيني 10 أو 11). أعاد الباحثون خلق تلك الظروف بينما قاموا أيضًا بمحاكاة التفاعلات بين مياه المحيط والجزء الداخلي الصخري للقمر. ثم قدموا Methanothermococcus okinawensis، وهو كائن أثري تم العثور عليه بالقرب من الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار على الأرض. هذا الكائن الحي لا يعتمد على الأكسجين. وبدلاً من ذلك، يمكنها الحصول على الطاقة باستخدام الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون أثناء إنتاج الميثان، وهي عملية تعرف باسم توليد الميثان. تعتبر عملية توليد الميثان مثيرة للاهتمام علميًا في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض لأنها تمثل شكلاً بسيطًا من التمثيل الغذائي الذي يمكن أن يعمل بدون ضوء الشمس أو الأكسجين. قد توجد ظروف مشابهة لتلك المطلوبة لمثل هذه التفاعلات عندما يلامس محيط إنسيلادوس قاع البحر الصخري. تجربة ذات نتيجة غير متوقعة ظهرت الكائنات الحية الدقيقة في البداية غير مناسبة لإحدى السمات الرئيسية لكيمياء القمر. عند درجة الحموضة العالية جدًا ومع توفر القليل من ثاني أكسيد الكربون المذاب، فشلت في النمو في وسط مختبري مناسب. ومع ذلك، تغيرت النتيجة عندما وضعها الباحثون في محاكاة إنسيلادوس الأكثر اكتمالا. وهناك، استمر الكائن في النمو وإنتاجه الميثان. تم توليد الهيدروجين اللازم لعملية التمثيل الغذائي من خلال التفاعلات التي تشمل الماء والصخور، في حين تكيفت الكائنات الحية الدقيقة مع التوافر المحدود للغاية لثاني أكسيد الكربون. وقال خواجة: “لقد كانت هذه مفاجأة حقيقية لنا”. ما يجعل إنسيلادوس مقنعًا بشكل خاص هو مزيج من الماء السائل، والطاقة الكيميائية، وقاع البحر الصخري المتفاعل، والمواد العضوية، والآلية الطبيعية التي تنقل باستمرار عينات المحيط إلى الفضاء. يقول بوستبرغ: “على إنسيلادوس، قد تسمح الظروف الجيوكيميائية المحددة لأحد أقدم أنظمة التمثيل الغذائي المعروفة على الأرض بالعمل، حتى في البيئات القلوية للغاية”. “على الرغم من أن هذا لا يعني أن هناك حياة على قمر زحل، إلا أن دراستنا الأولى تظهر أنه – في حالة وجود حياة – قد يكون لدى البعثات الفضائية المستقبلية فرصة جيدة للعثور على آثار إذا قاموا بتحليل حبيبات الجليد الفردية من عمود إنسيلادوس.” المراجع: “تلاحظ كاسيني CDA الفصل التركيبي لحبيبات إنسيلادوس الجليدية من التجمد البطيء وتفتيت الرذاذ المحيطي” بقلم فرانك بوستبيرج، زينغوي زو، ياسوهيتو سكيني، مينوري كوجا، يورغن شميدت، مارك فوكس باول، فابيان كلينر، جون ك. هيلير، نوزير خواجة، توشيهيكو كادونو، مليح تشاكار، ساشا كيمبف ورالف سراما، 25 سبتمبر 2026، Science Advances.DOI: 10.1126/sciadv.aee7256 “الكيمياء الجيولوجية الشبيهة بإنسيلادوس تغذي عملية توليد الميثان في ظل قيود شديدة على ثاني أكسيد الكربون” بقلم فانيسا هيمبرشت، وفرانك بوستبيرج، ونوزير خواجة، وروبرت رايشيلت، وفريدر كلاين، ودينا جروهمان، وويليام دي أورسي، 25 سبتمبر 2026، Science Advances.DOI: 10.1126/sciadv.aei0167لا تفوت أي إنجاز: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily. تابعنا على Google وأخبار Google.