Esta figura ilustra una sección transversal de Encélado, mostrando un resumen de los procesos que los científicos del SwRI modelaron en la luna de Saturno. Los oxidantes producidos en el hielo superficial cuando las moléculas de agua se rompen por la radiación pueden combinarse con reductores producidos por la actividad hidrotermal y otras reacciones de roca-agua, creando una fuente de energía para la vida potencial en el océano. Crédito: Los modelos SwRI
Apuntan a un Menú Metabólico Potencialmente Diverso en Encélado
Utilizando datos de la nave espacial Cassini de la NASA, los científicos del Instituto de Investigación del Suroeste (SwRI) modelaron procesos químicos en el océano subsuperficial de Encélado, la luna de Saturno. Los estudios indican la posibilidad de que un menú metabólico variado pudiera soportar una comunidad microbiana potencialmente diversa en el océano de agua líquida debajo de la fachada helada de la luna.
Antes de su desorbitación en septiembre de 2017, Cassini tomó muestras de la columna de granos de hielo y vapor de agua que brotaban de grietas en la superficie helada de Encelado, descubriendo el hidrógeno molecular, una fuente potencial de alimento para microbios. Un nuevo artículo publicado en la revista de ciencia planetaria Icarus explora otras fuentes de energía potenciales.
«La detección de hidrógeno molecular (H2) en el penacho indicó que hay energía libre disponible en el océano de Encelado», dijo la autora principal Christine Ray, que trabaja a tiempo parcial en SwRI mientras cursa un doctorado. en física de la Universidad de Texas en San Antonio. «En la Tierra, las criaturas aeróbicas o que respiran oxígeno consumen energía en materia orgánica como glucosa y oxígeno para crear dióxido de carbono y agua. Los microbios anaeróbicos pueden metabolizar el hidrógeno para crear metano. Toda la vida se puede destilar a reacciones químicas similares asociadas con un desequilibrio entre los compuestos oxidantes y reductores.»
Este desequilibrio crea un gradiente de energía potencial, donde la química redox transfiere electrones entre especies químicas, la mayoría de las veces con una especie que sufre oxidación mientras que otra especie sufre reducción. Estos procesos son vitales para muchas funciones básicas de la vida, incluyendo la fotosíntesis y la respiración. Por ejemplo, el hidrógeno es una fuente de energía química que sustenta microbios anaeróbicos que viven en los océanos de la Tierra cerca de respiraderos hidrotermales. En el fondo oceánico de la Tierra, los respiraderos hidrotermales emiten fluidos calientes, ricos en energía y cargados de minerales que permiten que prosperen ecosistemas únicos llenos de criaturas inusuales. Investigaciones anteriores encontraron evidencia creciente de respiraderos hidrotermales y desequilibrio químico en Encélado, lo que sugiere condiciones habitables en su océano subsuperficial.
«Nos preguntamos si otros tipos de vías metabólicas también podrían proporcionar fuentes de energía en el océano de Encélado», dijo Ray. «Debido a que eso requeriría un conjunto diferente de oxidantes que aún no hemos detectado en el penacho de Encelado, realizamos modelos químicos para determinar si las condiciones en el océano y el núcleo rocoso podrían soportar estos procesos químicos.»
Por ejemplo, los autores analizaron cómo la radiación ionizante del espacio podría crear los oxidantes O2 y H2O2, y cómo la geoquímica abiótica en el océano y el núcleo rocoso podría contribuir a los desequilibrios químicos que podrían apoyar los procesos metabólicos. El equipo consideró si estos oxidantes podrían acumularse con el tiempo si los reductores no están presentes en cantidades apreciables. También consideraron cómo los reductores acuosos o los minerales del fondo marino podrían convertir estos oxidantes en sulfatos y óxidos de hierro.
«Comparamos nuestras estimaciones de energía libre con los ecosistemas de la Tierra y determinamos que, en general, nuestros valores para metabolismos aeróbicos y anaeróbicos cumplen o exceden los requisitos mínimos», dijo Ray. «Estos resultados indican que la producción de oxidantes y la química de oxidación podrían contribuir a mantener una posible vida y una comunidad microbiana metabólicamente diversa en Encélado.»
«Ahora que hemos identificado fuentes potenciales de alimentos para microbios, la siguiente pregunta es:» ¿cuál es la naturaleza de los compuestos orgánicos complejos que salen del océano?'», dijo el Director del Programa de SwRI, Dr. Hunter Waite, coautor del nuevo documento, haciendo referencia a un documento de Naturaleza en línea escrito por Postberg et al. en 2018. «¡Este nuevo documento es otro paso para entender cómo una pequeña luna puede sostener la vida de maneras que superan por completo nuestras expectativas!»
Los hallazgos del artículo también tienen gran importancia para la próxima generación de exploración.
«Una futura nave espacial podría volar a través del penacho de Encelado para probar las predicciones de este documento sobre la abundancia de compuestos oxidados en el océano», dijo el Dr. Christopher Glein, otro coautor del SwRI. «Debemos ser cautelosos, pero me parece estimulante reflexionar sobre si podría haber formas extrañas de vida que se aprovechen de estas fuentes de energía que parecen ser fundamentales para el funcionamiento de Encélado.”