ปฏิกิริยาเคมีเชิงซ้อนบนเอนเซลาดัส
นักวิทยาศาสตร์ได้เจาะลึกเข้าไปในข้อมูลที่ยานคาสสินีรวบรวมได้ ได้พบโมเลกุลอินทรีย์เชิงซ้อนชนิดใหม่ๆ ที่พ่นออกจากดวงจันทร์เอนเซลาดัสของดาวเสาร์ นี่เป็นสัญญาณที่ชัดเจนที่สุดว่ากำลังเกิดปฏิกิริยาเคมีเชิงซ้อนขึ้นภายในมหาสมุทรใต้ผิวน้ำแข็งนี้ ปฏิกิริยาเหล่านี้บางส่วนก็อาจเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่ปฏิกิริยาที่นำไปสู่โมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้น กระทั่งเป็นโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับชีววิทยา
การค้นพบล่าสุดเผยแพร่ใน Nature Astronomy วันที่ 1 ตุลาคม ได้ยิ่งเน้นให้ถึงความจำเป็นในปฏิบัติการขององค์กรอวกาศยุโรปจะไปโคจรและร่อนลงบนดวงจันทร์เอนเซลาดัส
ในปี 2005 คาสสินีได้พบหลักฐานแรกที่บอกใบ้ว่าเอนเซลาดัสมีมหาสมุทรซ่อนอยู่ใต้พื้นผิวน้ำแข็งของมัน เมื่อพบไอพ่นน้ำปะทุออกจากรอยแตกใกล้กับขั้วใต้ของดวงจันทร์ ยิงเกล็ดน้ำแข็งขึ้นสู่อวกาศ อนุภาคน้ำแข็งที่เล็กกว่าเม็ดทรายเหล่านี้บางส่วนก็ตกกลับสู่พื้นผิวดวงจันทร์ ในขณะที่บางส่วนก็หนีไปและก่อตัวเป็นวงแหวน รอบดาวเสาร์ตามเส้นทางวงโคจรของเอนเซลาดัส
ภาพถ่ายความเปรียบต่างจากยานคาสสินีแสดงพวยพุที่พุ่งขึ้นจากรอยแตกใกล้ขั้วใต้ดวงจันทร์เอนเซลาดัส โดยพวยพุอาบแสงอาทิตย์ทำให้มองเห็นได้อย่างชัดเจน ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดงพวยพุที่พ่นออกจากรอยแตก “ลายพาดกลอน” บนเอนเซลาดัส
Nozair Khawaja ผู้เขียนนำจากมหาวิทยาลัยอิสระแห่งเบอร์ลิน และมหาวิทยาลัยชตุดการ์ด ในเจอรมนี อธิบายสิ่งที่เราทราบ คาสสินีได้ตรวจสอบตัวอย่างจากเอนเซลาดัสได้ตลอดเวลาที่มันบินผ่านวงแหวนอีของดาวเสาร์ เราได้พบโมเลกุลอินทรีย์มากมายในเม็ดน้ำแข็งเหล่านี้ซึ่งรวมถึงสารตั้งต้นสำหรับกรดอะมิโนด้วย
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเม็ดน้ำแข็งในวงแหวนอาจมีอายุได้หลายร้อยปี เมื่อพวกมันมีอายุมากขึ้น ก็อาจจะมีกระบวนการ “สภาวะอวกาศ” อนุภาคมีประจุที่ถูกดักจับไว้ในมักนีโตสเฟียร์ของดาวเสาร์จะระดมชนกับเม็ดน้ำแข็งในวงแหวนอี เหนี่ยวนำปฏิกิริยาเคมีได้ และมีการเปลี่ยนแปลงจากการแผ่รังสีที่รุนแรงในอวกาศไปเรียบร้อยแล้ว
นักวิทยาศาสตร์อยากจะตรวจสอบเม็ดน้ำแข็งใหม่ที่เพิ่งออกมาเมื่อให้ทราบว่าในมหาสมุทรของเอนเซลาดัสกำลังเกิดอะไรขึ้นกันแน่ โชคช่วยที่เรามีข้อมูลเหล่านี้อยู่แล้ว
ย้อนกลับไปในปี 2008 คาสสินีได้บินผ่านไอพ่นน้ำแข็ง เม็ดน้ำแข็งในสภาพดั้งเดิมที่เพิ่งถูกยิงออกมาเพียงไม่กี่นาทีก่อนที่จะชนกับเครื่องมือ CDA(Cosmic Dust Analyzer) บนยานด้วยความเร็ว 18 กิโลเมตรต่อวินาที มีความเร็วมากที่สุดและยังอาจหมายความว่าพวกมันเป็นเม็ดน้ำแข็งที่สดใหม่ที่สุดด้วย และข้อมูลจากการบินผ่านยังมีสัญญาณรบกวนสูงกว่าทำให้วิเคราะห์ได้ยากกว่า
ภาพจากคาสสินีแสดงเอนเซลาดัสในวงแหวนอี ปรากฏพวยพุสว่างด้วย
ความเร็วนี้มีความสำคัญ Khawaja อธิบายสาเหตุว่า เม็ดน้ำแข็งไม่เพียงแต่มีน้ำในสภาพเยือกแข็งอยู่ แต่ยังมีโมเลกุลอื่นๆ ซึ่งรวมถึงสารอินทรีย์ ถ้าการชนมีความเร็วต่ำ น้ำแข็งจะแตกร้าว สัญญาณจากกลุ่มโมเลกุลน้ำจะสามารถซ่อนสัญญาณจากโมเลกุลอินทรีย์บางชนิดได้ แต่เมื่อเม็ดน้ำแข็งชนกับ CDA อย่างรวดเร็ว โมเลกุลน้ำไม่ได้กระจุกตัว เราจึงมีโอกาสได้เห็นสัญญาณที่เคยถูกซ่อนไว้เหล่านั้น
ต้องใช้เวลาหลายปีเพื่อสั่งสมความรู้จากการบินผ่านก่อนหน้านั้นและจากนั้นก็ปรับใช้ในการแปลผลข้อมูลนี้ ด้วยการใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่พัฒนาขึ้นใหม่ ซึ่งรวมถึงการจับคู่สเปคตรัมในห้องทดลองจากฐานข้อมูลเปิดขนาดใหญ่ ทีมก็สามารถตัดสัญญาณรบกวนออก เผยชนิดของโมเลกุลที่มีอยู่ในเม็ดน้ำแข็งสดใหม่ พวกเขาได้เห็นโมเลกุลอินทรีย์ที่เคยแยกแยะได้ในวงแหวนอีก่อนหน้านี้ก็ปรากฏในเม็ดน้ำแข็งสดใหม่นี้ด้วย ซึ่งยืนยันว่าพวกมันถูกสร้างภายในมหาสมุทรของเอนเซลาดัส
ทีมยังพบโมเลกุลใหม่เอี่ยมที่ไม่เคยพบเห็นมาก่อนในเม็ดน้ำแข็งเอนเซลาดัส ชิ้นส่วนโมเลกุลที่พบใหม่รวมถึง อะลิฟาติก(aliphatic; ไฮโดรคาร์บอนสายตรงยาว), เอสเตอร์/อัลคีนที่มีวงแหวนซึ่งมีอะตอมธาตุอื่นที่ไม่ใช่คาร์บอนด้วย(heterocyclic ester/alkenes), อีเธอร์/เอธิล และพบร่องรอยของ สารประกอบที่มีไนโตรเจนและออกซิเจน บนโลก โมเลกุลเหล่านี้เกี่ยวข้องกับห่วงโซ่ปฏิกิริยาเคมีที่สุดท้ายจะนำไปสู่โมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นที่มีความจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต
ภาพกราฟฟิคแสดงว่าโมเลกุลอินทรีย์ควบแน่นเข้าสู่เม็ดน้ำแข็งเมื่อพวกมันก่อตัวเป็นพวยพุที่พุ่งขึ้นจากรอยแตกลายพาดกลอน
รวมกับการค้นพบของคาสสินีก่อนหน้านี้ ทั้งเกลือ, ไฮโดรเจนและฟอสเฟต นี่หมายความว่า ได้พบธาตุหลักห้าจากหกธาตุ(CHNOPS) ที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต ยกเว้นกำมะถัน โมเลกุลอินทรีย์ที่เราได้พบในข้อมูลคาสสินีมีเส้นทางที่เป็นไปได้หลายทางที่จะกลายเป็นสารประกอบที่จำเป็นในทางชีวภาพ ซึ่งน่าจะยิ่งเพิ่มความน่าจะเป็นที่ดวงจันทร์นี้จะเอื้ออาศัยได้ Khawaja กล่าว ในข้อมูลยังมีอะไรที่เรากำลังสำรวจเพิ่มเติมอีกมาก ดังนั้นเราจึงรอคอยที่จะได้พบอะไรใหม่ๆ ในอนาคตอันใกล้นี้
Frank Postberg ผู้เขียนร่วม กล่าวเสริมว่า โมเลกุลที่เราพบในสสารที่ถูกยิงออกมาใหม่ๆ ได้พิสูจน์ว่าโมเลกุลอินทรีย์เชิงซ้อนที่คาสสินีได้พบที่วงแหวนอี ไม่ใช่แค่เป็นผลผลิตจากการเปลี่ยนแปลงในอวกาศมายาวนาน แต่มีอยู่เรียบร้อยแล้วในมหาสมุทรของเอนเซลาดัส
Nicolas Altobelli นักวิทยาศาสตร์โครงการคาสสินีที่อีซา กล่าวเสริมว่า เป็นเรื่องมหัศจรรย์ที่ได้เห็นการค้นพบใหม่ๆ จากข้อมูลคาสสินีเกือบยี่สิบปีหลังจากที่รวบรวมมาได้ ซึ่งเน้นให้เห็นผลกระทบในระยะยาวของปฏิบัติการอวกาศ ผมรอคอยที่จะเปรียบเทียบข้อมูลจากคาสสินี กับข้อมูลจากปฏิบัติการอื่นๆ ของอีซาที่จะไปเยี่ยมเยือนดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวเสาร์และพฤหัส
การค้นพบจากคาสสินีมีประโยชน์ในการวางแผนปฏิบัติการในอนาคตของอีซาที่อุทิศให้กับการสำรวจเอนเซลาดัส การศึกษาเพื่อปฏิบัติการที่ทะเยอทะยานนี้ได้เริ่มต้นแล้ว แผนการคือจะบินผ่านไอพ่นและแม้แต่ร่อนลงจอดบนพื้นที่ขั้วใต้ของดวงจันทร์เพื่อเก็บตัวอย่าง ทีมวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้เลือกเครื่องมือวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ที่ยานจะนำไปด้วยเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ผลสรุปล่าสุดโดย CDA จะช่วยนำทางการตัดสินใจนี้
อย่างไรก็ตาม งานวิจัยอีกชิ้นที่นำโดย Grace Richards จากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แห่งชาติ (INAF) ในโรมได้พบว่า การแผ่รังสีรุนแรงที่นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าเปลี่ยนแปลงวัสดสารในวงแหวนอีเอง ก็ยังสร้างโมเลกุลอินทรีย์บนพื้นผิวเอนเซลาดัสได้ด้วย ซึ่งรวมถึงบนพื้นภายในและรอบๆ รอยแตกที่เรียกว่า ลายพาดกลอน(tiger stripes) ที่เป็นแหล่งของพุน้ำแข็ง
ถ้าทีมของ Richard ยืนยันได้ ก็น่าจะเป็นเรื่องที่จะสร้างความสับสนอย่างรุนแรงให้กับแหล่งที่มาของสารอินทรีย์เหล่านั้น และไม่น่าจะมีทางใดที่จะทราบว่าโมเลกุลอินทรีย์ที่พบโดยคาสสินีในพวยพุมาจากมหาสมุทร หรือถูกสร้างโดยรังสีในลายพาดกลอน และถูกลากขึ้นสู่อวกาศโดยพวยพุ ซึ่งต้องพึ่งพาการร่อนลงจอดบนเอนเซลาดัสและเก็บตัวอย่างเม็ดน้ำแข็งโดยตรง อีซาวางแผนว่าจะไปถึงเอนเซลาดัสในปี 2054
เอนเซลาดัสมีทุกอย่างสำหรับสภาพแวดล้อมที่เอื้ออาศัยได้ซึ่งอาจจะค้ำจุนชีวิต ทั้งการมีน้ำในสภาพของเหลว, แหล่งของพลังงาน, ธาตุทางเคมีและโมเลกุลอินทรีย์เชิงซ้อนชุดที่จำเพาะ ปฏิบัติการจะทำการตรวจสอบจากพื้นผิวดวงจันทร์โดยตรง, ค้นหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตซึ่งจะผลักดันให้ยุโรปขึ้นไปอยู่แถวหน้าในงานวิทยาศาสตร์ระบบสุริยะ
กระทั่งแม้จะไม่พบสิ่งมีชีวิตบนเอนเซลาดัสก็ยังเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่เนื่องจาก มันได้สร้างคำถามที่น่าตระหนกอย่างยิ่งว่า เพราะเหตุใดจึงไม่มีสิ่งมีชีวิตอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมด้วยประการทั้งปวงแบบนี้ Khawaja กล่าว
แหล่งข่าว phys.org : Cassini proves complex chemistry in Enceladus ocean
space.com : Saturn’s moon Enceladus is shooting out organic molecules that could help create life
sciencealert.com : fresh evidence of complex chemistry found in the alien ocean of Saturn’s moon
- 2
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
