أعمدة إنسيلادوس قد تكشف عن علامات الحياة بسهولة أكبر من المتوقع

قمر لا يتوقف عن إعادة كتابة القواعد

أصبح إنسيلادوس، أحد الأقمار العديدة التي تدور حول زحل، واحداً من أكثر الوجهات إثارة في مجال علم الأحياء الفلكي. وهو ينتمي إلى مجموعة مختارة من "عوالم المحيطات" المنتشرة في أنحاء النظام الشمسي — أجسام يختبئ فيها محيط سائل تحت قشرة جليدية. وفي إنسيلادوس، يقع ذلك المحيط بين القشرة المتجمدة أعلاه والنواة الصخرية المعدنية أدناه. ولأن القمر محتجز في شدّ جاذبي متبادل مع زحل، فإن الانثناء المدّي يعجن داخله باستمرار، مولّداً الحرارة. وتحرّك تلك الحرارة نشاطاً حرمائياً عند الحدود التي يلتقي فيها المحيط بالنواة، مما يخلق ظروفاً يمكن، من حيث المبدأ، أن تدعم الحياة.

حوّلت مهمة كاسيني-هويغنز إنسيلادوس من مجرد فضول علمي إلى هدف ذي أولوية. وخلال سلسلة من التحليقات الجريئة، حلّقت المركبة مباشرة عبر أعمدة متصاعدة من المنطقة القطبية الجنوبية للقمر — نفاثات من جزيئات الجليد تنطلق مئات الكيلومترات في الفضاء. وفي تلك الأعمدة، رصدت كاسيني أملاحاً ومركبات عضوية، وكلاهما مؤشر قوي على أن المحيط الجوفي يحتوي على المكونات التي تحتاجها الحياة.

الآن، تشير دراستان جديدتان من مجموعة علوم الكواكب والاستشعار عن بعد في جامعة برلين الحرة إلى أن اكتشاف أدلة على الحياة في إنسيلادوس قد يكون أسهل بكثير مما افترضه العلماء سابقاً. وقاد العمل الأستاذ فرانك بوستبرغ من معهد العلوم الجيولوجية في جامعة برلين الحرة والدكتورة فانيسا هيلمبريشت من قسم علوم الأرض والبيئة في جامعة لودفيغ ماكسيميليان. وقد نُشرت الورقتان في مجلة Science Advances.

دراستان، سؤال محوري واحد

تعالج الورقتان معاً مشكلة عملية في تخطيط المهام: إذا أُرسلت مركبة فضائية لأخذ عينات من أعمدة إنسيلادوس، فما مدى وضوح قدرتها على تحديد بصمة حيوية فعلاً؟ افترضت التقديرات السابقة أن أي مادة بيولوجية موجودة في المحيط ستكون مخففة بشدة بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى مسبار عابر. ويتحدى البحث الجديد ذلك الافتراض من اتجاهين — فيزياء كيفية تجمد قطرات الأعمدة، وبيولوجيا ما قد ينجو داخل القمر.

التجمد الأبطأ يركّز الأدلة

فحصت الدراسة الأولى ما يحدث لقطرات المحيط عندما تُدفع صعوداً عبر شقوق في القشرة الجليدية لإنسيلادوس. ووجد الفريق أن هذه القطرات تتجمد بشكل أبطأ مما تنبأت به النماذج السابقة. ولهذا الوقت الإضافي أهمية هائلة. فبينما تتصلب القطرة تدريجياً، لا تُحبس الأملاح والمركبات العضوية المذابة داخلها بشكل موحد في مكانها. بل تهاجر وتتوزع إلى مناطق متمايزة داخل الحبيبة المتجمدة.

وعندما تُسرَّع تلك الحبيبات بعد ذلك إلى الفضاء، يمكن أن تتفتت. والنتيجة هي مجموعة من جزيئات الجليد تحمل بعض حبيباتها تركيزات عالية جداً من المواد ذاتها التي يريد العلماء العثور عليها. وبدلاً من أن تكون موزعة بشكل رقيق عبر عمود بأكمله، يمكن أن تكون البصمات الحيوية معبأة داخل حبيبات فردية — حزم صغيرة سريعة الحركة من الأدلة يمكن لجهاز أن يكتشفها بحساسية أكبر بكثير مما تسمح به عينة مخففة.

وهذا تحول كبير في التفكير. فهو يعني أن العمود ليس مجرد صدى خافت للمحيط أدناه. ففي ظل الظروف المناسبة، يمكن أن يعمل كمركّز طبيعي، يحافظ على البصمات الكيميائية للداخل ويضخّمها.

الميثانوجينات في ظروف إنسيلادوس المحاكاة

تناولت الدراسة الثانية السؤال من الجانب البيولوجي. وفحص الباحثون ما إذا كانت الكائنات الدقيقة المنتجة للميثان — الميثانوجينات — قادرة على البقاء ومواصلة إنتاج الميثان في ظروف مصممة لمحاكاة تلك الموجودة في إنسيلادوس. وتشير نتائجهم إلى أن هذه الكائنات يمكن أن تستمر وتبقى نشطة استقلابياً، مولّدة الميثان كمنتج ثانوي.

وهذه النتيجة ذات أهمية لأن الميثان رُصد بالفعل في أعمدة إنسيلادوس. وإذا كانت الميثانوجينات قادرة على الازدهار في بيئات تشبه محيط القمر، فإن الميثان الذي يرصده مسبار مستقبلي يصبح بصمة حيوية محتملة — وإن لم تكن قاطعة — بدلاً من مجرد ناتج عن الكيمياء الجيولوجية. وتعزز الدراستان إحداهما الأخرى: إحداهما تُظهر أن الإشارات البيولوجية يمكن أن تخرج من المحيط سليمة، والأخرى تُظهر أن بيولوجيا من نوع أرضي معروف يمكن أن توجد هناك بشكل معقول في المقام الأول.

ما تحمله الأعمدة فعلاً

الأعمدة المتصاعدة من المنطقة القطبية الجنوبية لإنسيلادوس هي مفتاح أي مهمة للكشف عن الحياة. فهي توفر شيئاً نادراً في استكشاف الكواكب: وصولاً مباشراً إلى محيط داخلي دون الحاجة إلى الهبوط على السطح أو الحفر عبره. وقد أثبتت كاسيني ذلك بالتحليق عبر الأعمدة عدة مرات، وتذوّق محتوياتها بأجهزتها على متنها وإعادة بيانات أعادت تشكيل فهمنا للقمر.

ومن بين أهم الاكتشافات من تلك التحليقات كانت الأملاح والمركبات العضوية. فقد أشارت الأملاح إلى محيط مالح ملامس للصخور — بيئة غنية كيميائياً. وأشارت المركبات العضوية إلى وجود كيمياء قائمة على الكربون بوفرة. ومعاً، رسما صورة لبحر جوفي صالح للسكنى، أو على الأقل يحتمل أن يكون صالحاً للسكنى.

• يحتضن إنسيلادوس محيطاً عالمياً بين قشرته الجليدية ونواته الصخرية.
• التسخين المدّي الناتج عن زحل يحرّك النشاط الحرماني عند حدود قاع المحيط.
• تطلق الأعمدة جزيئات جليد على ارتفاع مئات الكيلومترات فوق المنطقة القطبية الجنوبية.
• أخذت كاسيني عينات من تلك الأعمدة مباشرة ووجدت أملاحاً وجزيئات عضوية.
• تشير النمذجة الجديدة إلى أن حبيبات الأعمدة يمكن أن تركّز تلك المواد بدلاً من تخفيفها.

لماذا يهم هذا في تصميم المهام

بالنسبة لأي شخص يخطط لمهمة مخصصة إلى إنسيلادوس، فإن التداعيات مشجعة. فالأجهزة مقيدة دائماً بالكتلة والطاقة والحساسية. والبصمة الحيوية الموزعة بشكل رقيق عبر عمود تتطلب حدود كشف استثنائية؛ أما البصمة ذاتها مركّزة في حبيبات جليد فردية فهي هدف أكثر قابلية للمعالجة بكثير.

ويساعد البحث أيضاً في تحديد ما ينبغي للمسبار أن يبحث عنه وأين. فإذا تفتتت الحبيبات إلى قطع متمايزة كيميائياً أثناء تسارعها إلى الفضاء، فإن استراتيجية أخذ العينات والتوقيت وتوجيه الأجهزة تصبح كلها أكثر استنارة. وبدلاً من التعامل مع العمود كسحابة متجانسة، يمكن لمخططي المهام أن يتوقعوا مجموعة متنوعة من الجزيئات، قد يكون بعضها غنياً بشكل غير عادي بالمركبات الأكثر أهمية.

الطريق إلى الأمام

لا شيء من هذا يشكل بعد دليلاً على وجود الحياة. فنجاة الميثانوجينات في محاكاة مخبرية ليست كعيش الميثانوجينات في محيط غريب، كما أن المركبات العضوية المركّزة يمكن أن تنشأ من كيمياء غير بيولوجية أيضاً. لكن ما يثبته البحث الذي قادته برلين هو أن مشكلة الكشف قد تكون أقل صعوبة مما كان مفترضاً — وأن فيزياء تكوّن الأعمدة وبيولوجيا الكائنات المرشحة يعملان معاً لصالح فرص مركبة فضائية مستقبلية.

يبقى إنسيلادوس كما كان منذ أول تحليق لكاسيني عبر أعمدة: قمر صغير ساطع ببحر خفي، ينفث أسراره في الفضاء. وتشير الدراسات الجديدة إلى أنه عندما ينطلق مسبار مخصص أخيراً لجمعها، فقد تكون الأدلة التي يحتاجها في انتظاره بالفعل في شكل مركّز بشكل غير عادي.

يعتمد هذا المقال على تقرير من Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.