Geweldig nieuws van Saturnusmaan Enceladus in de zoektocht naar leven in de ruimte

Planetaire wetenschappers van de Freie Universität Berlin hebben twee nieuwe studies gepubliceerd in Science Advances met veelbelovende ontdekkingen over het potentieel voor leven op een van de ijzige manen van Saturnus. Nieuw bewijs wijst erop dat Enceladus mogelijk geschikter is voor leven dan voorheen werd aangenomen. Sterker nog, ruimtesondes die al in de planning staan, zouden kunnen worden ingezet om bewijzen voor leven daar veel gemakkelijker te identificeren dan voorheen gedacht, mocht dit leven inderdaad bestaan.

Een foto van de ijzige maan Enceladus, genomen door de ruimtesonde Cassini. (Beeldcredits: NASA/JPL/Space Science Institute)

Wat zijn de kansen om buitenaards leven in ons zonnestelsel te vinden? Professor Frank Postberg, planetaire wetenschapper aan de Freie Universität Berlin, heeft samen met een team van internationale onderzoekers een studie gepubliceerd in Science Advances. Hierin presenteren zij nieuw bewijs dat het makkelijker is om de bestanddelen van de oceaan die verborgen ligt onder het ijzige oppervlak van Enceladus te bepalen dan voorheen werd aangenomen. Postberg maakte ook deel uit van een tweede studie die op dezelfde dag werd gepubliceerd, waaraan hij en een andere planetaire wetenschapper van de Freie Universität, Dr. Nozair Khawaja, hebben bijgedragen. Dit onderzoek onthult dat bepaalde micro-organismen de omstandigheden in de oceaan van Enceladus eigenlijk beter kunnen verdragen dan voorheen werd gedacht. Deze resultaten verhogen de waarschijnlijkheid om bewijzen voor leven op de maan van Saturnus te vinden.

Wat maakt Enceladus zo aantrekkelijk in de zoektocht naar leven in de ruimte?

Enceladus wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende plaatsen om naar buitenaards leven in ons zonnestelsel te zoeken. Onderzoekers vermoeden dat er onder de ijzige korst van de maan een wereldwijde oceaan van vloeibaar water bevindt en daaronder een rotsachtige kern. Door cryovulkanische activiteit breken gigantische pluimen door scheuren in de korst bij de zuidpool van de maan, waarbij ijsdeeltjes honderden kilometers de ruimte in worden geslingerd.

NASA's Cassini-ruimtesonde is meerdere keren door deze pluimen gevlogen om de samenstelling ervan te analyseren. De oceaan van Enceladus is het enige buitenaardse "waterlichaam" waarvan wetenschappers direct monsters hebben kunnen analyseren. De monsters onthulden sporen van diverse zouten en organische verbindingen. Bovendien gaven eerdere analyses door Cassini aanwijzingen voor hydrothermale processen op de oceaanbodem en andere omstandigheden die essentieel zijn voor het ondersteunen van leven.

Ijspluimen van Enceladus scheiden en sorteren de componenten van de oceaan

De studie van Postberg, getiteld "Cassini CDA Observes Compositional Segregation of Enceladus’ Ice Grains from Slow Freezing and Fragmentation of Oceanic Spray", bevat verrassende bevindingen over wat er gebeurt met het oceaanwater op weg naar de ruimte. Het internationale team van wetenschappers maakte gebruik van Cassini-data, langdurige laboratoriumexperimenten en theoretische modellen om het proces te reconstrueren.

Druppels vormen zich aan het oppervlak van de oceaan wanneer gasbellen opstijgen en knappen. Waterdamp transporteert deze druppels vervolgens via scheuren in de ijskap naar de ruimte. Tot nu toe geloofden wetenschappers dat ze onmiddellijk bevroren, maar deze nieuwe bevindingen onthullen dat ze langzaam bevriezen. Door dit langzame proces scheiden de meeste componenten (inclusief opgeloste stoffen) zich van elkaar. Zouten en organische materialen worden zo op verschillende locaties binnen elke bevriezende druppel verdeeld. Ook verschillende soorten eerder opgeloste zouten worden in dit proces gescheiden; natriumchloride (keukenzout) scheidt zich bijvoorbeeld van natriumcarbonaat.

Enceladus slingert ijsdeeltjes honderden kilometers de ruimte in. Dit resulteert erin dat zouten en organische materialen worden gescheiden en verdeeld op verschillende locaties binnen elke druppel. (Beeldcredits: Professor Frank Postberg)

Tijdens hun opwaartse reis worden de bevroren druppels versneld tot snelheden van maximaal 1.000 km/u. Als ze tegen de wanden van de ijzige scheuren botsen, breken ze in fragmenten van slechts enkele micrometers groot voordat ze de ruimte in schieten. Hierdoor bestaan de ijsdeeltjes vaak uit slechts één sterk geconcentreerde, eerder gescheiden substantie.

"Enceladus doet eigenlijk een groot deel van het werk voor ons bij het voorbereiden van monsters voor analyse, wat in chemische laboratoria op aarde normaal gesproken veel moeite kost," zegt Postberg, die de studie leidde. "De oceaanbestanddelen worden van elkaar gescheiden en gelijktijdig geconcentreerd in individuele ijsdeeltjes."

Het makkelijker maken om tekenen van leven te vinden

Bij het onderzoeken van de pluimen van Enceladus is dit mechanisme niet alleen nuttig om de oceaan te karakteriseren als een potentieel leefgebied, maar is het ook bijzonder interessant in de zoektocht naar biosignaturen: meetbare aanwijzingen voor leven. Als een van deze oceaan druppels componenten van buitenaardse microben bevat, zouden deze tijdens het vriesproces kunnen worden gescheiden van andere componenten. Na de fragmentatie zou het microbiële materiaal potentieel slechts in een klein fractie van de ijsdeeltjes aanwezig zijn; echter, in die specifieke ijsdeeltjes zou het in hoge concentratie en in relatief zuivere vorm worden aangetroffen.

"Dat is geweldig nieuws in de zoektocht naar leven," zegt Postberg. "Toekomstige ruimtesondes zullen veel individuele ijsdeeltjes in de pluim moeten analyseren. Maar als ze er een tegenkomen met microbiële materialen, zouden ze met reeds beschikbare technologie relatief eenvoudig biosignaturen in het deeltje kunnen identificeren."

Deze ontdekking kan belangrijke implicaties hebben voor toekomstige ruimtemissies naar Enceladus, zoals de L4-missie van de ESA, die momenteel in planning is. Deze missie zal specifiek zoeken naar tekenen van leven op de maan van Saturnus. Het laboratorium van Postberg aan de Freie Universität Berlin heeft eerder laboratoriumstudies uitgevoerd die de capaciteit van gespecialiseerde instrumenten aantoonden om microbiële celmaterialen in individuele deeltjes uit de ijspluimen te detecteren.

Zou er echt leven kunnen bestaan op Enceladus?

Een recente studie biedt nieuwe inzichten in deze vraag. Op dezelfde dag dat het artikel van Postberg in Science Advances verscheen, werd een ander artikel in hetzelfde tijdschrift gepubliceerd door wetenschappers van de Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU): "Enceladus-Like Geochemistry Fuels Methanogenesis under Extreme CO₂-Limitation". Postberg en een andere collega van de Freie Universität Berlin, Dr. Nozair Khawaja, droegen bij aan deze studie.

Hierin slaagden wetenschappers erin de omstandigheden van de oceaan van Enceladus in een laboratorium te reproduceren. De oceaan heeft een zeer lage concentratie zuurstof, een zeer hoge concentratie carbonaat en is zeer alkalisch (met pH-waarden van 10 of 11). Na het recreëren van deze omstandigheden, inclusief de hydrothermale interactie met de rotsachtige oceaanbodem, introduceerden zij Methanothermococcus okinawensis in de gecontroleerde omgeving. Dit micro-organisme is een methaanproducerende archaeon die normaal gesproken leeft nabij diepzee-hydrothermale bronnen op aarde. Ze hebben geen zuurstof nodig om te overleven, wat zeldzaam is op Enceladus. In plaats daarvan vereist hun metabolisme alleen waterstof en kooldioxide.

De resultaten waren verrassend: het organisme groeide niet in een optimaal laboratoriummedium bij een dergelijke hoge pH-waarde waarbij opgeloste kooldioxide ontbrak. Daarentegen bleef het in de Enceladus-simulatie groeien, waarbij het methaan produceerde met behulp van waterstof die werd gegenereerd door water-rotsreacties. Onder de gesimuleerde Enceladus-omstandigheden waren de micro-organismen zelfs in staat hun metabolisme aan te passen aan de lage hoeveelheden kooldioxide. "Dit was echt een verrassing voor ons," zei Khawaja. "Dit was een experiment waarvan we niet hadden verwacht dat het zo succesvol zou zijn."

Samen werpen de twee studies in Science Advances een nieuw licht op de zoektocht naar buitenaards leven. "Op Enceladus zouden de specifieke geochemische omstandigheden een van de oudste bekende metabole systemen op aarde kunnen laten werken, zelfs in zeer alkalische omgevingen," zegt Postberg. "Hoewel dat niet betekent dat er leven is op de maan van Saturnus, laat onze eerste studie zien dat – in het geval dat dat wel zo is – toekomstige ruimtemissies een goede kans hebben om sporen te vinden als ze individuele ijskorrels uit de pluim van Enceladus analyseren."

Onderzoekers van de Freie Universität onderzoeken het ontstaan van leven in de ruimte

Wat zijn de voorwaarden waaronder planeten en manen geschikte omstandigheden bieden voor de vorming en het behoud van leven? Dit is een centraal onderzoeksonderwerp voor planetaire wetenschappers aan de Freie Universität Berlin. In juli 2026 is een nieuw Collaborative Research Center gestart, gefinancierd door de Duitse Onderzoeksstichting (DFG): CRC 1759 "Habitability as a Fundamental Planetary Process". Het onderzoekscentrum wordt geleid door Professor Lena Noack met Professor Frank Postberg als haar plaatsvervanger, beiden planetaire wetenschappers aan de Freie Universität Berlin. Het onderzoekscentrum zal de processen bestuderen die het mogelijk zouden hebben gemaakt dat leven in de ruimte is ontstaan, zowel op Enceladus als op andere hemellichamen, in ons zonnestelsel en daarbuiten.

Verdere informatie

Publicaties

Contact

  • Prof. Dr. Frank Postberg, Hoofd Planetaire Wetenschappen en Remote Sensing, Institute of Geological Sciences, Department of Earth Sciences, Freie Universität Berlin, E-mail: frank.postberg@fu-berlin.de
  • Dr. Nozair Khawaja, Research Group Leader at the DLR Institute of Space Research and the Institute of Geological Science, Freie Universität Berlin, E-mail: nozair.khawaja@fu-berlin.de