एन्सेलॅडसवरील सूक्ष्मजीव प्राचीन सेंद्रिय पदार्थांवर जगू शकतील का?

एन्सेलॅडस हा शनीचा एक छोटा, बर्फाळ चंद्र आहे. NASA च्या कॅसिनी मोहिमेने उघड केले की तो आपल्या बर्फाखाली संपूर्ण गोलाला वेढणारा द्रव पाण्याचा महासागर लपवून आहे, आणि हे यान त्याच्या दक्षिण ध्रुवातून उसळणाऱ्या फवाऱ्यांमधून उडाले — पृथ्वीबाहेरील द्रव-पाण्याच्या वातावरणातील पदार्थाचे हे पहिलेवहिले विश्लेषण होते. फवाऱ्यांमध्ये भरपूर हायड्रोजन (H₂) आणि मिथेन (CH₄) होते.

प्रमुख स्पष्टीकरण चंद्राच्या खडकाळ गाभ्याशी संबंधित आहे. पृथ्वीवर गरम पाणी विशिष्ट खडकांशी अभिक्रिया करते — याला सर्पेंटिनीकरण (serpentinisation) म्हणतात — तेव्हा हायड्रोजन मुक्त होतो, आणि जलऔष्णिक मुखांजवळ मिथेनोजेन नावाचे सूक्ष्मजीव तो हायड्रोजन कार्बन डायऑक्साइडशी जोडून मिथेन तयार करतात. एन्सेलॅडसवरही असेच घडू शकते.

पण एक अडचण आहे. अब्जावधी वर्षे फवाऱ्यांतून गमावला जाणारा हायड्रोजन पुरवत राहण्यासाठी खडकांची अभिक्रिया खूप दीर्घकाळ जोमात चालू राहायला हवी — तर ती वापरत असलेली खनिजे त्याहून खूप आधीच संपू शकतात. मग महासागराला दुसरे काही अन्न पुरवत असेल का?

सूर्यमालेच्या सुरुवातीपासूनचे अन्न

बाह्य सूर्यमालेतील पिंड धूमकेतू आणि कार्बन-समृद्ध उल्कांसारख्या सेंद्रिय पदार्थांनी समृद्ध पदार्थांपासून तयार झाले असावेत असे मानले जाते. बेन्नू आणि र्युगू या लघुग्रहांवरून आणलेल्या नमुन्यांमध्ये अमिनो आम्ले, शर्करा आणि इतर सेंद्रिय पदार्थ आहेत. एन्सेलॅडसच्या गाभ्यातही असे पदार्थ असू शकतात, जे हळूहळू महासागरात विरघळत असतील.

प्रकाश आणि ऑक्सिजन नसलेल्या महासागरात सेंद्रिय पदार्थांवर जगण्याचा एक मार्ग म्हणजे किण्वन (fermentation), ज्यातून “श्वसनासाठी” ऑक्सिजन किंवा बाहेरचे दुसरे रसायन न लागता ऊर्जा मुक्त होते. ॲरिझोना विद्यापीठाचे सॅम नस्रेल्दीन (Sam Nasreldine) आणि रेजिस फेरिएर (Régis Ferrière) यांनी, ETH झुरिक, क्वीन मेरी युनिव्हर्सिटी ऑफ लंडन, लंडनमधील नॅचरल हिस्टरी म्युझियम, एक्स-मार्से विद्यापीठ आणि पॅरिसमधील राष्ट्रीय नैसर्गिक इतिहास संग्रहालयातील सहकाऱ्यांसह, एक साधे चाचणी-उदाहरण निवडले: ग्लायसीन, सर्वात साधे अमिनो आम्ल. त्याच्या किण्वनातून हायड्रोजन, ॲसिटेट आणि अमोनिया तयार होतात. ग्लायसीनचे किण्वन करणारे सूक्ष्मजीव पृथ्वीवरील खोल समुद्रातील मुखांजवळ आढळतात.

तीन प्रकारच्या सूक्ष्मजीवांसह एक आभासी मुख

चमूने एन्सेलॅडसच्या समुद्रतळावरील एका जलऔष्णिक मुखाभोवती, जिथे गरम द्रव महासागराच्या पाण्यात मिसळतो, तिथे राहणाऱ्या एका छोट्या समुदायाचे सिम्युलेशन केले:

• ग्लायसीन-किण्वक, जे हायड्रोजन आणि ॲसिटेट तयार करतात;
• हायड्रोजन खाणारे मिथेनोजेन, जे हायड्रोजन आणि CO₂ यांचे मिथेनमध्ये रूपांतर करतात;
• ॲसिटेट खाणारे मिथेनोजेन, जे ॲसिटेटचे मिथेनमध्ये रूपांतर करतात.

मॉडेल प्रत्येक गट किती ऊर्जा मिळवू शकतो, त्याची वाढ, आणि तो इतरांसाठी पाणी कसे बदलतो याचा मागोवा घेते. चमूने तीन परिदृश्यांपैकी प्रत्येकासाठी — खडकांतून जवळजवळ हायड्रोजन किंवा मिथेन नाही, मर्यादित पुरवठा, किंवा अधिक जोरदार पुरवठा — परिस्थितींचे 30,000 यादृच्छिक संच चालवले, आणि बाहेर जाणाऱ्या वायूंची तुलना कॅसिनीने मोजलेल्या मूल्यांशी केली: दरवर्षी सुमारे 1.2 ते 7.4 अब्ज मोल हायड्रोजन आणि 0.3 ते 1.6 अब्ज मोल मिथेन.

गृहीतक: समुद्रतळावर आदिम सेंद्रिय पदार्थांचे किण्वन करणारे सूक्ष्मजीव मिथेन-निर्मिती करणाऱ्या साथीदारांना अन्न पुरवतात (a); मॉडेलमध्ये सूक्ष्मजीवांचे तीन गट कसे जोडलेले आणि मांडलेले आहेत (b). — आकृती 1, Nasreldine et al. (2026), arXiv:2610.13434.

ॲसिटेट खाणारे जिंकतात

• खडकांकडून जवळजवळ काहीच मदत नसताना, केवळ किण्वनाने कॅसिनीची दोन्ही वायू-मापने पुन्हा निर्माण केली — मात्र ग्लायसीनसारखे पुरेसे पदार्थ मुखापर्यंत पोहोचले पाहिजेत.
• मर्यादित खडक-पुरवठ्यासह, 30,000 पैकी ॲसिटेट खाणाऱ्यांच्या 91 धावा आणि तिन्ही गट असलेल्या 91 धावा दोन्ही वायूंशी जुळल्या. फक्त हायड्रोजन खाणारे असलेली एकही धाव जुळली नाही. सांख्यिकीय तुलनेने 90% पेक्षा अधिक प्रकरणांमध्ये ॲसिटेट खाणारे असलेल्या समुदायांना पसंती दिली.

कारण सोपे आहे: हायड्रोजन खाणारे तोच हायड्रोजन वापरून टाकतात जो फवाऱ्यांमध्ये निसटायला हवा. ॲसिटेट खाणारे त्याला हात न लावता मिथेन तयार करतात. मर्यादित-पुरवठ्याच्या परिदृश्यात, प्रत्येक धावेत हायड्रोजन खाणारे अंतिम समुदायातून बाहेर ढकलले गेले.

मॉडेल हेही दाखवते की जीवन स्वतःचा अधिवास बदलते: पहिल्या परिदृश्यातील दोन-तृतीयांश धावांमध्ये किण्वनामुळे मुखाभोवती नवीन जागा खुल्या झाल्या, जिथे मिथेनोजेन वाढू शकले.

अन्न किती आहे?

एका ढोबळ उच्च अंदाजानुसार एन्सेलॅडसवरील ग्लायसीनचा मूळ साठा सुमारे 1.3 × 10¹⁷ किलोग्रॅम पर्यंत असू शकतो — तो सर्व सूक्ष्मजीवांना उपलब्ध असल्यास, निरीक्षित हायड्रोजन 0.2 ते 1.4 अब्ज वर्षे पुरवण्यास पुरेसा.

अडचण अशी: सर्वोत्तम काम करणाऱ्या सिम्युलेशन्सना बेन्नूच्या नमुन्यांतील ग्लायसीन-पातळी परवानगी देते त्यापेक्षा जास्त विरघळलेले सेंद्रिय पदार्थ लागतात. ते सर्व विरघळले तरी संहती मॉडेलला लागणाऱ्या पातळीखालीच राहील. त्यामुळे हा परिदृश्य किण्वन होऊ शकणारी इतर संयुगे उपस्थित असण्यावर, किंवा खडकांतून अजूनही काही अतिरिक्त हायड्रोजन येत असण्यावर अवलंबून आहे.

तपासता येणारे भाकीत

लेखक किण्वनाला जीवनाचा पुरावा म्हणून नव्हे, तर तपासता येणारा पर्याय म्हणून मांडतात. ते घडत असेल, तर फवाऱ्यांमध्ये ॲसिटेट आणि अमोनियम देखील असले पाहिजेत, आणि मिथेनच्या कार्बन समस्थानिकांवर त्याची छाप दिसली पाहिजे. ते आपल्या मॉडेलच्या मर्यादांवर भर देतात: किण्वकाचा एकच प्रकार, समुद्रतळापासून फवाऱ्यांपर्यंतच्या प्रवासाचे सिम्युलेशन नाही, पोषक द्रव्ये पुरेशी असल्याचे गृहीत — आणि निर्जीव रसायनशास्त्रही तेच वायू तयार करू शकते ही वस्तुस्थिती.