שני מחקרים חדשים על אנצלדוס מציעים כי חללית תוכל לגלות סימני חיים בקלות רבה יותר, אם קיימים כאלה

חיפוש אחר חיים על הירח המושלג של שבתאי, אנצרלדוס, עשוי להיות יותר מציאותי ממה שהמדע העריך עד כה, על פי שני מחקרים שפורסמו באותו יום ב-Science Advances והוכרזו ב-25 בספטמבר על ידי אוניברסיטת ברלין החופשית. המחקר הראשון מציע כי המאווררים הטבעיים של הירח מבודדים ומרכזים חומרים כימיים מתוך אוקיינוס נסתר תת-קרקעי, דבר שעלול להקל על זיהוי אותות כימיים חלשים על ידי חללית שעוברת במקום. המחקר השני מראיין כי מיקרוביום מפיק מתאן מ-Earth יכול לגדול בסביבת מעבדה המדמה את אותו אוקיינוס תת-קרקעי.

שני המחקרים אינם מצביעים על קיום חיים בפועל על אנצרלדוס. יחד הם עוסקים בשאלות מעשיות: האם משימה עתידית תוכל לזהות ראיות לקיום חיים באותות המגיעים מן המאווררים של הירח, והאם הכימיה של האוקיינוס תאפשר קיום מיקרובים מוכרים.

אנצרלדוס הפך לאחד היעדים המרכזיים במאמץ לחפש חיים מחוץ לכדור הארץ, כיוון שהוא משפריץ חומר מתוך אוקיינוס תת-קרקעי עולמי ישירות לחלל הריק. זהו האוקיינוס היחיד מחוץ לכדור הארץ שהחוקרים ניתחו ישירות את דגמיו, שנאספו על ידי חללית קאסיני של נאס"א.

ירח שמכין את הדגימות שלו בעצמו

מ־2004 ועד 2017, מכשיר ניתוח עפר קוסמי על קאסיני מדד חלקיקי קרח בשרשרת E של שבתאי, שניזונה מחומרים שמתפרצים מאנצרלדוס. צוות בראשות פרנק פוסטברג מאוניברסיטת ברלין בחן 961 ספקטרומים של חלקיקים עשירים במלח, ומצא שהם משתנים במבנה ובהרכב הכימי. חלקם היו עשירים במלח בקלוריה נתרן, בעוד אחרים הכילו יותר פחמימות, פוספטים או אשלגן כלורי.

כדי להסביר את התעלומה הזו, יסוהיטו סוקיינה וחברי צוות ממכון מדעי החיים בהירושימה במכון טוקיו, הקרירו טיפות מעבדה שמכילות מלח שנחשב כי קיים באוקיינוס של אנצרלדוס. כשטיפות בקוטר של כ־200 מיקרומטר קפאו באיטיות, המלח התפצל לאזורים שונים. כשקפאו במהירות, הרכיבים נותרו מעורבבים.

סוקיינה הסביר שהטיפות מקורן באותה מים תת־קרקעיים של אותו אוקיינוס. המחקר המנוהל על ידי פוסטברג מציע כי תרסיסי האוקיינוס מקררים באיטיות כשהם עוברים בסדקים בקרום הקרח, ומשם הם שוברים אל תוך קירות המפלטים, ומבשילים חלקיקים קטנים יותר, שכל אחד מהם מכיל חומרים מרוכזים שונים. מחקרים קודמים הראו כי תרכובות אורגניות יכולות להיפרד ולהתרכז באותו אופן, וגם תוצאות מקאסיני מצאו חומרים אורגניים מורכבים באותות המגיעים מהן. למעשה, אנצרלדוס מבצעת את שלב ההפרדה והריכוז שהמעבדה על כדור הארץ מבצעת לפני ניתוח דגימה.

פוסטברג הסביר, כי אם טיפה כלשהי נשאה חומרי חיים כלשהם, היא עלולה להיקלט בריכוז נמוך של חלקי הקרח, בחומרים טהורים יחסית.

מיקרוב שמתמגן במים המדמים אוקיינוס תת־קרקעי

המחקר השני, בהובלת ונסה העלברכט מאוניברסיטת מינכן עם פוסטברג ו-Nozair Khawaja, בחן את היכולת של מיקרוב מסוג אראכאה שמתנגד לחומציות קיצוניות, לגדול בסביבת אוקיינוס המדמה את זה של אנצרלדוס. מיקרוב זה מושתת חיים בסמוך ל"גאומות תרמיות" באוקיינוסים עולמיים, ואף אינו זקוק לחמצן, ומייצר מתאן מחומצה הידרוגנית ודו־פחמן.

הצוות שיקף תכונות חשובות של אוקיינוס אנצרלדוס, ביניהן חוסר חמצן, תכולת פחמימות גבוהה, מים בסיסיים מאוד עם pH של 10 או 11, ותגובות בין מים לסלעים בקרקעית האוקיינוס. המיקרוב נכשל בגדילה עם תוויה אופטימלית במעבדה במים בעלי pH גבוה, שבה היה חסר פחמן דו-חומני מומס. באנטוס המדהים שנוצר במעבדה, המיקרוב המשיך לגדול וליצור מתאן תוך כדי ניצול של ההידרוגן שנוצר מתגובות החומצה עם הסלעים, והסתגל לסביבת חומציות נמוכה.

קוואג'יה אמר, שהצוות לא ציפה לתוצאה כה מצליחה.

הגבלות על ההוכחות והסקנות

שני המחקרים כוללים מגבלות משמעותיות. הראשון מבוסס על ניסויי הקפאה במעבדה ופרשנות מחודשת של נתוני המשימה קאסיני. הוא מציע הסבר פיזיקלי לשונות בין חלקי הקרח, אך אינו מהווה הוכחה שהתהליך אכן מתרחש בדיוק כך בתוך הירח.

השני הוא ניסוי במעבדה של מיקרוב אחד מ-Earth בסביבות המדומות שנוצרו, ובזמן שזוהה מתאן באותות המגיעים מאנצרלדוס, מקורו – ביולוגי או אחר – עדיין לא ברור. ההדגמה שמיקרוב כזה יכול לייצר מתאן בתנאים המדומים אינה מעידה בוודאות כי מיקרובים אכן חיים שם. פוסטברג הסביר כי אוקיינוס אנצרלדוס עשוי להכיל גם חומרים המעכבים או מחלישים את הגדילה המיקרובית, ואף שהתנאים עשויים להשתנות בין הקרקעית לבין המים הקרובים לקרום הקרח. משימות עתידיות יזדקקו לבדוק את התנאים באופן ישיר.

משימות שיכולות לבדוק את ההשערות

התוצאות ממחישות כיצד עיצבו את טכנולוגיות העתיד. נאס"א חקרה קונספט של חללית שמבוססת על תכנית Enceladus Orbilander, שתחוג את הירח ותיקח דגימות מאותות המגיעים ממנה, לפני שתנחת ליד הקוטב הדרומי. באירופה, באוניברסיטת ברלין החופשית מציינים כי המשימה L4 של ESA, שנערכת לתכנון, תתמקד בזיהוי סימנים לחיים על הירח.

אף אחת מהמשימות הללו לא שוגרה עדיין, והגעה לשבתאי תתבצע ככל הנראה בעוד יותר מעשור. המחקרים החדשים מצביעים שהכלים המדעיים צריכים לנתח חלקיקים בודדים, שבהם יתכן שהמרכיבים המרכזיים מרוכזים, במקום להסתמך רק על דגימות ממוצעות של המאווררים. פוסטברג אמר כי חלליות עתידיות יוכלו לזהות סימנים לחיידקים באמצעות טכנולוגיות שכבר הקיימות.

להערכתו, המסקנה המעשית היא מוגבלת אך משמעותית: אם אכן קיימים חיים באוקיינוס של אנצרלדוס, הירח עשוי להקל על זיהויים—אך התשובה דורשת חללית שתעבור דרך המאווררים כדי למצוא אותות חיים בפועל.

מה הקוראים שואלים?

האם מדענים מצאו חיים על אנצרלדוס?

לא. שני המחקרים מרמזים כי מציאת חיים עשויה להיות קלה יותר אם הם קיימים, ושווה למיקרוב מ-Earth לגדול בסביבה המדומה של האוקיינוס. עם זאת, לא נמצאה עד כה הוכחה קונקרטית לחיים שם.

מה מצא המחקר הראשון?

הוא מצא כי טיפות מים באוקיינוס סביר להקפיא באיטיות ואז להתפרק, וליצור חלקי קרח עם חומרים מרוכזים שונים, אשר יוכלו להקל על זיהוי אותות כימיים חלשים.

איזה מיקרוב נוסה?

נבדק מיקרוב בשם Methanothermococcus okinawensis, אראכאה שמייצרת מתאן ומתאימה לאוקיינוסים תת־קרקעיים קיצוניים.

למה המתאן חשוב?

קאסיני זיהתה מתאן באותות המגיעים מאנצרלדוס. המקור שלו – ביולוגי או אחר – עדיין לא ברור. הניסוי מדגים שמיקרוב כזה יכול לייצר מתאן בתנאים המדומים, אך אין זה מעיד בהכרח שהם אכן חיים שם.

היכן פורסמו המחקרים?

שני המחקרים פורסמו ב-Science Advances באותו יום והוכרזו על ידי אוניברסיטת ברלין החופשית ב-25 בספטמבר.

מתי יוכלו משימות עתידיות לבדוק תוצאות אלה?

נאס"א חקרה קונספט של חללית שמסוגלת להקיף את אנצרלדוס ולבצע דגימות מאותות, ו-ESA מתכננת משימה גדולה לירח – אך אף אחת מהן עדיין לא שוגרה, והגעה לשבתאי תקרה ככל הנראה בעוד יותר מעשור.