Các Cassini quỹ đạo tiết lộ nhiều điều hấp dẫn về hệ thống Sao Thổ trước khi nhiệm vụ kết thúc vào tháng 9 năm 2017. Ngoài việc tiết lộ nhiều về vành đai Sao Thổ và bề mặt và bầu khí quyển của Titan (mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ), nó cũng chịu trách nhiệm cho việc phát hiện ra các luồng nước sắp tới từ vùng cực nam của Enceladus. Việc phát hiện ra những chuỗi này đã gây ra một cuộc tranh luận rộng rãi về sự tồn tại có thể có của sự sống trong nội thất mặt trăng.
Điều này một phần dựa trên bằng chứng cho thấy các chuỗi này kéo dài đến tận ranh giới lõi / lớp phủ mặt trăng và chứa các yếu tố thiết yếu cho sự sống. Nhờ một nghiên cứu mới do các nhà nghiên cứu từ Đại học Heidelberg, Đức dẫn đầu, giờ đây đã xác nhận rằng các chuỗi chứa các phân tử hữu cơ phức tạp. Đây là lần đầu tiên các chất hữu cơ phức tạp được phát hiện trên một cơ thể khác ngoài Trái đất và củng cố trường hợp cho mặt trăng hỗ trợ sự sống.
Nghiên cứu có tiêu đề Hợp chất hữu cơ Macromolecular từ độ sâu của Enceladus đã xuất hiện gần đây trên tạp chí Thiên nhiên. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Frank Postberg và Nozair Khawaja thuộc Viện Khoa học Trái đất tại Đại học Heidelberg, và bao gồm các thành viên của Viện Sửa đổi Bề mặt Leibniz (IOM), Viện Nghiên cứu Tây Nam (SwRI), Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA, và nhiều trường đại học.
Sự tồn tại của một đại dương nước lỏng trong nội địa Enceladus, là chủ đề của cuộc tranh luận khoa học kể từ năm 2005, khi Cassini lần đầu tiên quan sát thấy các luồng nước chứa hơi nước phun ra từ mặt trăng phía nam qua các vết nứt trên bề mặt (biệt danh là Tiger Tigereseses). Theo các phép đo được thực hiện bởi Cassini-Huygens Đầu dò, những khí thải này bao gồm chủ yếu là hơi nước và chứa nitơ phân tử, carbon dioxide, metan và các hydrocarbon khác.
Phân tích kết hợp hình ảnh, quang phổ khối và dữ liệu từ tính cũng chỉ ra rằng các chùm cực nam quan sát được phát ra từ các buồng dưới áp suất. Điều này đã được xác nhận bởi Cassini Nhiệm vụ vào năm 2014 khi tàu thăm dò tiến hành các phép đo trọng lực chỉ ra sự tồn tại của một đại dương dưới nước ở cực nam với độ dày khoảng 10 km.
Ngay trước khi tàu thăm dò lao vào bầu khí quyển Sao Thổ, tàu thăm dò cũng thu được dữ liệu chỉ ra rằng đại dương bên trong đã tồn tại một thời gian. Nhờ các bài đọc trước đó cho thấy sự hiện diện của hoạt động thủy nhiệt trong phần bên trong và mô phỏng mô hình bên trong, các nhà khoa học kết luận rằng nếu lõi đủ xốp, hoạt động này có thể cung cấp đủ nhiệt để duy trì một đại dương bên trong trong hàng tỷ năm.
Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu trước đây về Cassini dữ liệu chỉ có thể xác định các hợp chất hữu cơ đơn giản trong vật liệu chùm, với khối lượng phân tử chủ yếu dưới 50 đơn vị khối lượng nguyên tử. Vì lợi ích của nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã quan sát bằng chứng về vật liệu hữu cơ đa phân tử phức tạp trong các hạt băng giá hạch có khối lượng trên 200 đơn vị khối lượng nguyên tử.
Điều này tạo thành sự phát hiện đầu tiên của các chất hữu cơ phức tạp trên cơ thể ngoài trái đất. Như Tiến sĩ Khawaja đã giải thích trong một thông cáo báo chí ESA gần đây:
Chúng tôi đã tìm thấy các phân tử lớn cho thấy các cấu trúc điển hình cho các phân tử hữu cơ rất phức tạp. Những phân tử khổng lồ này chứa một mạng lưới phức tạp thường được xây dựng từ hàng trăm nguyên tử carbon, hydro, oxy và nitơ có khả năng hình thành các cấu trúc hình vòng và dạng chuỗi.
Các phân tử được phát hiện là kết quả của các hạt băng bị đẩy vào thiết bị phân tích bụi trên tàu Cassini với tốc độ khoảng 30.000 km / giờ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tin rằng đây chỉ là những mảnh phân tử lớn hơn chứa bên dưới bề mặt băng giá của Enceladus. Khi họ nêu trong nghiên cứu của họ, dữ liệu cho thấy rằng có một bộ phim giàu hữu cơ mỏng trên đỉnh đại dương.
Những phân tử lớn này sẽ là kết quả của các quá trình hóa học phức tạp, có thể là những quá trình liên quan đến sự sống. Thay phiên, chúng có thể được bắt nguồn từ vật liệu nguyên thủy tương tự như những gì đã được tìm thấy trong một số thiên thạch hoặc (như nhóm nghi ngờ) được tạo ra bởi hoạt động thủy nhiệt. Postberg giải thích:
Theo tôi, các mảnh vỡ mà chúng tôi tìm thấy có nguồn gốc thủy nhiệt, đã được xử lý bên trong lõi hoạt động thủy nhiệt của Enceladus: trong áp suất cao và nhiệt độ ấm áp mà chúng tôi mong đợi ở đó, có thể các phân tử hữu cơ phức tạp có thể phát sinh.
Như đã lưu ý, các mô phỏng gần đây cho thấy mặt trăng có thể tạo ra đủ nhiệt thông qua hoạt động thủy nhiệt cho đại dương bên trong của nó tồn tại hàng tỷ năm. Nghiên cứu này theo sát kịch bản đó bằng cách chỉ ra làm thế nào vật chất hữu cơ có thể được bơm vào đại dương bằng các lỗ thông thủy nhiệt. Điều này tương tự như những gì xảy ra trên Trái đất, một quá trình mà các nhà khoa học tin rằng có thể đã đóng một vai trò quan trọng trong nguồn gốc của sự sống trên hành tinh của chúng ta.
Trên trái đất, các chất hữu cơ có thể tích tụ trên các bức tường của bọt khí tăng lên được tạo ra bởi các lỗ thông thủy nhiệt, sau đó nổi lên trên bề mặt và bị phân tán bởi phun nước biển và bong bóng vỡ. Các nhà khoa học tin rằng một quá trình tương tự đang xảy ra trên Enceladus, nơi các bong bóng khí nổi lên trên đại dương có thể mang vật liệu hữu cơ đi lên từ ranh giới lớp phủ lõi lên bề mặt băng giá.
Khi những bong bóng này vỡ ở bề mặt, nó giúp phân tán một số chất hữu cơ mà sau đó trở thành một phần của nước xịt mặn đi qua vết nứt của hổ. Vòi phun này sau đó đóng băng thành các hạt băng giá khi nó bay vào không gian, gửi vật liệu hữu cơ và băng trên khắp Hệ thống Sao Thổ, nơi nó đã được phát hiện. Nếu nghiên cứu này là chính xác, thì một thành phần cơ bản khác cho sự sống có mặt trong nội thất Enceladus, làm cho trường hợp ở đó mạnh mẽ hơn nhiều.
Đây chỉ là mới nhất trong một loạt các khám phá dài được thực hiện bởi Cassini, nhiều trong số đó chỉ ra sự tồn tại tiềm năng của sự sống trên hoặc trong một số mặt trăng Saturn. Ngoài việc xác nhận các phân tử hữu cơ đầu tiên trong một thế giới đại dương của hệ thống mặt trời của chúng tôi, Cassini còn tìm thấy bằng chứng thuyết phục về một môi trường giàu sinh học và hóa học hữu cơ trên Titan.
Trong tương lai, nhiều nhiệm vụ dự kiến sẽ quay trở lại những mặt trăng này để thu thập thêm bằng chứng về cuộc sống tiềm năng, chọn nơi đáng kính Cassini rời khỏi. Lâu quá Cassini, và cảm ơn vì đã rạo rực một con đường!
