دانشمندان فسفر، یکی از عناصر کلیدی حیات را در قمر سیاره زحل کشف کردند

برای اولین‌بار، فسفر در یک اقیانوس بیگانه کشف شده است. کشف آن در قمر زحل، انسلادوس، احتمال حضور حیات را روی این قمر کوچک یخ‌زده افزایش می‌دهد.

یک تیم بین‌المللی به سرپرستی «فرانک پُستبرگ» (Frank Postberg)، دانشمند سیاره‌ای دانشگاه آزاد برلین، در بخار فوران‌یافته در انسلادوس ترکیبات حامل فسفر شناسایی کرده‌اند. انسلادوس بزرگ‌ترین نسبت آب مایع به جرم را در کل منظومه شمسی دارد. مقادیر کشف‌شده فسفر می‌توانند نشان از آن باشند که فراوانی این عنصر در انسلادوس احتمالاً بیش از ۱۰۰ برابر فراوانی آن روی زمین است.

این یعنی ما سرنخی تازه برای فهم سیاره‌های اقیانوسی در منظومه شمسی و فراتر از آن داریم. از آن‌جا که فسفر یکی از شش عنصر ضروری برای حیات مبتنی بر آب و شیمی ارگانیک است، کشف آن امید برای یافتن حیات در انسلادوس را به‌طور معناداری افزایش می‌دهد.

پژوهشگران در مقاله خود نوشته‌اند: «فسفر عنصری ضروری برای سکونت‌پذیری سیاره‌ای است، اما تا به امروز، در هیچ اقیانوسی خارج از زمین کشف نشده بود. مدل‌سازی‌های ژئوشیمیایی گذشته نشان می‌دادند که فسفر احتمالاً در اقیانوس‌های انسلادوس و دیگر دنیاهای اقیانوسی کمیاب است.»

«ما در این پژوهش، طیف‌های جرمی CDA [ابزار آنالیزور غبار کیهانی فضاپیمای کاسینی] یک نمونه دانه‌های یخ حلقه E [زحل] را ارائه می‌دهیم که حضور سدیم فسفات را نشان می‌دهد. سپس تست‌های آنالوگ آزمایشگاهی اجرا می‌کنیم تا به‌طور کمی ثابت کنیم اقیانوس انسلادوس غنی از فسفات محلول است.»

انسلادوس، با بزرگی تنها یک‌هفتم ماه زمین، شاید در نگاه اول چیز خاصی به‌نظر نرسد، اما چیزهای زیادی زیر پوسته منجمد آن در جریان است. وقتی فضاپیمای کاسینی، کاوشگر زحل، آبفشان‌های انسلادوس را کشف کرد، حضور یک اقیانوس سرتاسری در آن اثبات شد. اندرکنش‌های گرانشی پیوسته قمر با زحل باعث ایجاد گرمایی می‌شود که این اقیانوس را مایع نگه می‌دارد.

زحل، و به این ترتیب انسلادوس، از گرمای حیات‌بخش خورشید بسیار دورند؛ گرمایی که اکثریت بزرگ شبکه‌های غذایی زمین بر آن متکی هستند. اما این‌جا روی زمین، در نقاط بسیار تاریک و سرد اعماق دریا، جایی که تابش خورشید به آن نفوذ نمی‌کند، شبکه‌های غذایی مبتنی بر شیمی در اطراف منافذ گرمایی کف اقیانوس رونق دارند.

چنین چیزی می‌تواند در انسلادوس نیز وجود داشته باشد؛ اما این‌طور نیست که بتوانیم به‌سادگی حفره‌ای روی آن حفر کنیم و یک زیردریایی را از پوسته منجمد با ضخامت ۲۰ کیلومتر به پایین بفرستیم تا نگاهی بیندازد.

از شانس ما، انسلادوس یک جانور خرابکار کوچک است. آبفشان‌ها پدیده‌ای فعال و دائمی هستند؛ درحقیقت، آنها دومین حلقه بیرونی زحل، حقله E، را می‌سازند و حفظ می‌کنند. این حلقه یک دونات محو است که عمدتاً از ذرات میکروسکوپی یخ تشکیل شده و انسلادوس با آرامش در آن قرار دارد.

و کاسینی، پیش از ورود دراماتیکش به اعماق ابرهای زحل در پایان سال ۲۰۱۷، از ذرات درخشنده یخ درون این حلقه نمونه‌برداری کرد.

در بازی‌های ظریف نور، جزئیات شیمی می‌توانند آشکار شوند. عناصر و ترکیب‌ها برخی طول موج‌ها را جذب می‌کنند و بقیه را بازتاب می‌دهند. با شکستن نور به طیف رنگین‌کمانی‌اش و بررسی بخش‌های روشن و تاریک، دانشمندان می‌توانند تعیین کنند چه عناصری موجود هستند؛ مانند اثرانگشت شیمیایی.

پستبرگ و همکارانش این کار را انجام دادند، با استفاده از داده‌های ابزار آنالیزور غبار کیهانی کاسینی و تحلیل جامع ۳۴۵ ذره. در نُه عدد از این ذره‌ها، آنها خصوصیات طیفی یکتای سدیم فسفات را پیدا کردند؛ ترکیبی از سدیم و فسفر.

سپس، آنها آزمایشی را در تلاش برای بازتولید طیف اجرا کردند؛ شلیک لیزر به یک ستون آب که در آن سدیم اُرتوفسفات و دی‌سدیم هیدروژن فسفات حل شده بود. آنها توانستند اثر انگشت شیمیایی یافته‌شده در دانه‌های یخ حلقه E را دوباره تولید کنند. و فراوانی این عناصر لازم برای بازتولید طیف نشان از فراوانی بالای سدیم در اقیانوس انسلادوس دارد.

پژوهشگران می‌نویسند: «تشخیص دانه‌های یخ با غلظت بالای فسفات‌ها با CDA نشان می‌دهد که فسفر در بالای اقیانوس انسلادوس (یعنی ناحیه منشأ انفجارها) به‌سادگی در دسترس است. حتی با یک حاشیه محافظه‌کارانه، تخمین‌های ما غلظت‌هایی با مرتبه حداقل صدها میکرومولار را نشان می‌دهد، چندصد برابر بیشتر از میانگین فراوانی فسفات در اقیانوس‌های زمین.»

خب فسفر از کجا می‌آید؟ گمان‌ها بر این است که پایین اقیانوس مایع انسلادوس، هسته‌ای از جنس سنگ کُندریت کربنات قرار دارد. تیم پژوهشی آزمایش‌هایی در این رابطه انجام دادند و دریافتند که فسفر یک محصول اجتناب‌ناپذیر اندرکنش‌های بین آب اقیانوس قلیایی و غنی از کربن با این سنگ است.

پس نه‌تنها فراوانی فسفر در انسلادوس احتمالاً بالاست، منبعی محتمل نیز برای آن وجود دارد.

پنج عنصر دیگر از شش عنصر ضروری حیات ــ کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و گوگرد ــ قبلاً در فوران‌های انسلادوس کشف شده بودند، گرچه کشف گوگرد همچنان تضمینی نیست.

با این حال، پُتسبرگ سال گذشته در کنگره علمی یوروپلنت (Europlanet) گفته بود: «انسلادوس حالا یکی از سخت‌ترین ملزومات حیات را برآورده می‌کند.» پس می‌شود به آن‌جا بریم؟ لطفاً؟