Wetenschappers bouwen de oceaan van Enceladus na in het lab en doen verrassende vondst

Onder de bevroren korst van Saturnusmaan Enceladus bevindt zich een uitgestrekte oceaan. Onderzoekers hebben nu in het laboratorium nagebootst welke chemische processen daar zouden kunnen plaatsvinden. Wat ze ontdekten: de bouwstenen van het leven.

Enceladus is een ijsmaan die rond Saturnus draait en al jaren de aandacht trekt van wetenschappers. Uit scheuren in de ijskorst bij de zuidpool spuiten enorme fonteinen van waterdamp en ijsdeeltjes de ruimte in. Met behulp van oude data van het ruimtevaartuig Cassini, dat jarenlang door het Saturnus-systeem vloog, ontdekten onderzoekers vorig jaar dat deze geisers afkomstig zijn van een oceaan die zich kilometers diep onder het ijs bevindt.

Die ondergrondse zee is niet zomaar een plas water. Het is een volwaardige oceaan die in contact staat met een rotsachtige kern waar waarschijnlijk hydrothermale activiteit plaatsvindt. En juist die combinatie maakt Enceladus zo interessant in de zoektocht naar buitenaards leven.

Wat zit er in die waterfonteinen?

Cassini vond in de uitgestoten ijsdeeltjes allerlei stoffen die wetenschappers opgewonden maakten. Er zat niet alleen water en zout, maar ook koolstofverbindingen, waaronder behoorlijk ingewikkelde moleculen met ringstructuren. Dat is het soort chemie dat wetenschappers associëren met leven.

Maar waar komen die stoffen vandaan? Zijn ze ontstaan in de oceaan van Enceladus zelf? Of zijn het restanten van het oorspronkelijke materiaal waaruit de maan miljarden jaren geleden is gevormd?

Onderzoekers van het Earth-Life Science Institute in Tokyo probeerden deze vragen te beantwoorden door een cocktail van stoffen te mixen die zowel in kometen als in de pluim van Enceladus zijn aangetroffen. Vervolgens deden ze twee dingen met die vloeistof. Ten eerste: flink verhitten onder hoge druk, om de omstandigheden bij hete bronnen op de oceaanbodem na te bootsen. Ten tweede: invriezen, om te simuleren wat er gebeurt wanneer zeewater vastvriest aan de onderkant van de ijskorst.

Bouwstenen van leven verschijnen

Nadat de vloeistof werd verhit, verschenen er aminozuren, de bouwstenen waaruit eiwitten zijn opgebouwd. Dit zijn moleculen die essentieel zijn voor het leven zoals wij dat kennen. Hoe warmer de vloeistof werd, hoe meer aminozuren er ontstonden. Maar zelfs zonder verhitting, tijdens het bevriesexperiment, vonden de onderzoekers glycine, het eenvoudigste aminozuur.

Niet alles lukt

Er is wel een probleem. Cassini vond ook veel complexere moleculen in de pluim van Enceladus. Het gaat om zware verbindingen met lange koolstofketens en ringstructuren. Die wilden in het lab maar niet ontstaan.

Dit betekent dat er wellicht meer aan de hand is. Mogelijk zijn die complexe stoffen overblijfselen van het oorspronkelijke materiaal waaruit Enceladus is ontstaan. Of ze vormen zich alleen bij nog hogere temperaturen, of met hulp van mineralen in de rotsachtige kern van de maan die als versneller werken.

Wat kunnen we hieruit concluderen?

Het goede nieuws is dat de omstandigheden in Enceladus’ oceaan geschikt zijn voor de vorming van belangrijke biomoleculen. Aminozuren kunnen daar spontaan ontstaan uit eenvoudige stoffen, zonder dat er leven aan te pas komt. Maar het minder goede nieuws is dat niet alles wat Cassini vond, kan worden verklaard door deze chemie. De complexe moleculen moeten ergens anders vandaan komen.

Hoe betrouwbaar is dit?

Zoals bij elk experiment zijn er onbeantwoorde vragen. De onderzoekers werkten met reactietijden van hooguit enkele dagen, terwijl chemische processen in Enceladus miljoenen jaren de tijd hebben gehad.

De grote vraag blijft: heeft de chemie daar ooit de stap naar biologie gemaakt? Dat kunnen alleen toekomstige ruimtemissies beantwoorden. Tot die tijd blijven laboratoria op aarde onze beste manier om te begrijpen wat zich afspeelt in de oceaan van Enceladus.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Saturnus’ ijsmaan Enceladus straalt veel meer warmte uit dan gedacht. En dat maakt hem een stuk geschikter voor leven en Is er leven onder het ijs van Enceladus? Saturnusmaan bruist van complexe chemie. Of lees dit artikel: Europa heeft waarschijnlijk geen actieve zeebodem en dat is slecht nieuws voor leven.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: