تصور هذا الفنان يصور مركبة كاسيني الفضائية التابعة لناسا وهي تحلق عبر عمود مائي مستنتج يخرج من سطح قمر إنسيلادوس التابع لكوكب زحل. الائتمان: ناسا

ناسا وقد وجد الباحثون ذلك أحماض أمينيةالمؤشرات المحتملة للحياة قد تعيش بالقرب من السطح أوروبا وإنسيلادوس الأقمار يوم الخميس و قعد على التوالى.

تشير التجارب إلى أن هذه الجزيئات العضوية يمكنها تحمل الإشعاع تحت الجليد، ويمكن أن تكون في متناول مركبات الهبوط الآلية المستقبلية دون حفر عميق.

استكشاف إمكانية الحياة على الأقمار الجليدية

أوروبا، وقمر المشتري، وقمر زحل إنسيلادوس لديهم أدلة على وجود محيطات تحت قشورهم الجليدية. تشير تجارب وكالة ناسا إلى أنه إذا كانت هذه المحيطات تدعم الحياة، فإن بصمات تلك الحياة على شكل جزيئات عضوية (مثل الأحماض الأمينية والأحماض النووية وما إلى ذلك) يمكن أن تعيش تحت الجليد السطحي على الرغم من الإشعاع المكثف على هذه العوالم. إذا تم إرسال مركبات الهبوط الآلية إلى هذه الأقمار للبحث عن علامات الحياة، فلن تضطر إلى الحفر عميقًا للعثور على الأحماض الأمينية التي تم تغييرها أو تدميرها بواسطة الإشعاع.

“استنادًا إلى اختباراتنا، يبلغ عمق أخذ العينات “الآمن” للأحماض الأمينية على يوروبا حوالي 8 بوصات (حوالي 20 سم) عند خطوط العرض العالية في نصف الكرة الأرضية الرجعي (نصف الكرة المعاكس لاتجاه حركة يوروبا حول كوكب المشتري) حيث لم يعد السطح موجودًا. وقال جودارد من ناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند: “لقد تأثرت بشكل كبير بتأثيرات النيزك”. وقال ألكسندر بافلوف من مركز رحلات الفضاء. الفلك. “لا يتطلب اكتشاف الأحماض الأمينية على إنسيلادوس عينة سطحية، فهذه الجزيئات تنجو من التجزئة الإشعاعية (التحلل الإشعاعي) في أي مكان على سطح إنسيلادوس ضمن بوصة واحدة (أقل من بضعة ملليمترات) من السطح.”

أعمدة كبيرة وصغيرة ترش جليد الماء وبخار الماء من مواقع متعددة على طول “خطوط النمر” الشهيرة بالقرب من القطب الجنوبي لقمر زحل إنسيلادوس. المصدر: ناسا/مختبر الدفع النفاث/معهد علوم الفضاء

تعتبر الأسطح الجليدية لهذه الأقمار الخالية من الهواء تقريبًا غير صالحة للسكن بسبب الإشعاع الصادر عن الجسيمات عالية السرعة المحاصرة في المجالات المغناطيسية للكوكب المضيف والأحداث القوية في الفضاء السحيق مثل انفجار النجوم. ومع ذلك، يحتوي كلاهما على محيطات تحت أسطحهما الجليدية يتم تسخينها بواسطة موجات الجاذبية من الكوكب المضيف والأقمار المجاورة. إذا كانت هذه المحيطات الجوفية لها احتياجات أخرى، مثل إمدادات الطاقة والعناصر والمركبات المستخدمة في الجزيئات البيولوجية، فإنها يمكن أن تحتوي على الحياة.

النهج والنتائج التجريبية

استخدم فريق البحث الأحماض الأمينية في تجارب النشاط الإشعاعي كممثلين محتملين للجزيئات الحيوية الموجودة على الأقمار الجليدية. يمكن تصنيع الأحماض الأمينية عن طريق الكائنات الحية أو عن طريق الكيمياء غير البيولوجية. ومع ذلك، فإن العثور على أنواع معينة من الأحماض الأمينية على أوروبا أو إنسيلادوس سيكون علامة محتملة على وجود الحياة، حيث يتم استخدامها على الأرض كحجر بناء لبناء البروتينات. تُستخدم البروتينات لصنع الإنزيمات وبناء الهياكل التي تعمل على تسريع أو تنظيم التفاعلات الكيميائية. قد يتم إحضار الأحماض الأمينية والمركبات الأخرى من المحيطات الجوفية إلى السطح عن طريق نشاط السخان أو الحركة البطيئة للقشرة الجليدية.

تم التقاط هذا المنظر لقمر المشتري الجليدي أوروبا بواسطة JunoCam، كاميرا المشاركة العامة الموجودة على مركبة جونو الفضائية التابعة لناسا، أثناء التحليق القريب للمهمة في 29 سبتمبر 2022. الفيلم عبارة عن مزيج من أفلام Junocom الثاني والثالث والرابع. عند مشاهدته من منظور الفيلم الرابع. الشمال على اليسار. تبلغ دقة الصور 0.5 إلى 2.5 ميل لكل بكسل (1 إلى 4 كيلومترات لكل بكسل). مثل القمر والأرض، يواجه أحد جوانب أوروبا دائمًا كوكب المشتري، وهذا الجانب من أوروبا مرئي هنا. يتقاطع سطح يوروبا مع الشقوق والتلال والأشرطة التي أدت إلى تآكل المناظر الطبيعية منذ حوالي 90 مليون سنة. عالم المواطن كيفن م. قام جيل بمعالجة الصور لتحسين اللون والتباين. حقوق الصورة: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS، Kevin M. Gill CC BY 3.0

ولتقييم بقاء الأحماض الأمينية على هذه العوالم، قام الفريق بخلط عينات من الأحماض الأمينية مع الثلج المبرد إلى حوالي 321 درجة تحت الصفر. فهرنهايت (-196 درجة مئوية) يتم قصف قوارير محكمة الغلق بجرعات مختلفة من أشعة جاما، وهو نوع من الضوء عالي الطاقة. ولأن المحيطات يمكن أن تستضيف حياة مجهرية، فقد قاموا باختبار بقاء الأحماض الأمينية في البكتيريا الميتة في الجليد. أخيرًا، قاموا باختبار عينات من الأحماض الأمينية في الجليد الممزوج بغبار السيليكات للنظر في خلط المواد من داخل النيازك أو الجليد السطحي.

الآثار المترتبة على البعثات الفضائية المستقبلية

قدمت التجارب بيانات مهمة لتحديد المعدلات التي تتحلل بها الأحماض الأمينية، والمعروفة باسم ثوابت التحليل الإشعاعي. بالإضافة إلى ذلك، استخدم الفريق عمر السطح الجليدي والبيئة الإشعاعية على أوروبا وإنسيلادوس لحساب عمق الاختراق والمكان الذي نجت فيه 10% من الأحماض الأمينية من التدمير الإشعاعي.

على الرغم من إجراء تجارب لاختبار بقاء الأحماض الأمينية في الجليد من قبل، إلا أن هذا هو أول من استخدم جرعة إشعاع منخفضة لا تفصل الأحماض الأمينية تمامًا، لأنها كافية لتغييرها أو تحليلها. إذا كانت علامات محتملة للحياة. هذه هي أول تجربة تستخدم ظروف أوروبا/إنسيلادوس لتقييم بقاء هذه المركبات في الميكروبات، وأول تجربة لاختبار بقاء الأحماض الأمينية المغبرة.

ووجد الفريق أن الأحماض الأمينية تتحلل بشكل أسرع عندما تختلط بالغبار، وأبطأ عندما تأتي من الميكروبات.

تُظهر هذه الصورة عينات اختبار تم تحميلها في ديوار مصمم خصيصًا، والذي يتم ملؤه بالنيتروجين السائل بعد فترة قصيرة من الزمن ووضعه تحت إشعاع غاما. لاحظ أن أنابيب الاختبار محكمة الغلق باللهب مغطاة بالقطن، حيث تطفو أنابيب الاختبار في النيتروجين السائل وتبدأ في الطفو في فتحة التهوية، مما يتداخل مع التعرض الإشعاعي المناسب. الائتمان: كانديس دافيسون

“معدلات بطيئة من الأمينو حامض وقال بافلوف إن تدمير العينات البيولوجية في ظل ظروف سطحية مماثلة لتلك الموجودة في أوروبا وإنسيلادوس يعزز الحجة لإجراء قياسات مستقبلية للكشف عن الحياة من خلال بعثات الهبوط على أوروبا وإنسيلادوس. كل من أوروبا وإنسيلادوس أعلى مما هي عليه في الجليد النقي، وبالتالي، تشير نتائجنا إلى أن البعثات المستقبلية إلى أوروبا وإنسيلادوس يجب أن تتوخى الحذر في أخذ عينات من المناطق الغنية بالسيليكا. قمرين جليديين.”

أحد التفسيرات المحتملة لسبب بقاء الأحماض الأمينية لفترة أطول في البكتيريا يتضمن مسارات إشعاعات أيونية يغير الجزيئات – يغير أو يكسر الجزيء محل الاهتمام إما بشكل مباشر عن طريق كسر روابطها الكيميائية أو بشكل غير مباشر عن طريق تكوين مركبات تفاعلية قريبة. تتمتع المواد الخلوية البكتيرية بالقدرة على حماية الأحماض الأمينية من المركبات التفاعلية التي ينتجها الإشعاع.

المرجع: “الخسائر المتغيرة والكبيرة في المؤشرات الحيوية التشخيصية بعد محاكاة التعرض للإشعاع الكوني في الطين والكربونات الغنية يوم الثلاثاء عينات تناظرية” – أنس روسيل، إيمي سي. ماك آدم، أليكس أ. بافلوف، كريستين أ. كنوتسون، شيري إن. أخيل، ديونيسيس آي. فوستوكوس، جيسون بي. دوركين، إس. أندريكوفيكوفا، تينا إم. باور، وسارة ستيوارت جونسون 18 يوليو 2024, الفلك.
دوى: 10.1089/ast.2023.0123

تم دعم هذا البحث من خلال جائزة ناسا رقم 80GSFC21M0002، وبرنامج تمويل العلماء الداخلي التابع لقسم علوم الكواكب التابع لناسا من خلال مجموعة عمل البحوث المخبرية الأساسية في جودارد، وعلم الأحياء الفلكي التابع لناسا. نفولد جائزة 80NSSC18K1140.