Cette figure illustre une coupe transversale d’Encelade, montrant un résumé des processus modélisés par les scientifiques de SwRI dans la lune de Saturne. Les oxydants produits dans la glace de surface lorsque les molécules d’eau sont brisées par le rayonnement peuvent se combiner avec des réducteurs produits par l’activité hydrothermale et d’autres réactions eau-roche, créant une source d’énergie pour la vie potentielle dans l’océan. Crédit: Les modèles SwRI
Indiquent un menu métabolique Potentiellement diversifié à Encelade
En utilisant les données de la sonde spatiale Cassini de la NASA, les scientifiques du Southwest Research Institute (SwRI) ont modélisé les processus chimiques dans l’océan souterrain de la lune Encelade de Saturne. Les études indiquent la possibilité qu’un menu métabolique varié puisse soutenir une communauté microbienne potentiellement diversifiée dans l’océan d’eau liquide sous la façade glacée de la lune.
Avant sa désorbitation en septembre 2017, Cassini a échantillonné le panache de grains de glace et de vapeur d’eau sortant de fissures sur la surface glacée d’Encelade, découvrant de l’hydrogène moléculaire, une source de nourriture potentielle pour les microbes. Un nouvel article publié dans la revue scientifique planétaire Icarus explore d’autres sources d’énergie potentielles.
« La détection de l’hydrogène moléculaire (H2) dans le panache a indiqué qu’il y avait de l’énergie libre disponible dans l’océan d’Encelade”, a déclaré l’auteure principale Christine Ray, qui travaille à temps partiel à SwRI alors qu’elle poursuit un doctorat. en physique de l’Université du Texas à San Antonio. « Sur Terre, aérobies ou respirant de l’oxygène, les créatures consomment de l’énergie en matière organique telle que le glucose et l’oxygène pour créer du dioxyde de carbone et de l’eau. Les microbes anaérobies peuvent métaboliser l’hydrogène pour créer du méthane. Toute la vie peut être distillée à des réactions chimiques similaires associées à un déséquilibre entre les composés oxydants et réducteurs. »
Ce déséquilibre crée un gradient d’énergie potentielle, où la chimie redox transfère des électrons entre les espèces chimiques, le plus souvent avec une espèce subissant une oxydation tandis qu’une autre espèce subit une réduction. Ces processus sont essentiels à de nombreuses fonctions de base de la vie, y compris la photosynthèse et la respiration. Par exemple, l’hydrogène est une source d’énergie chimique soutenant les microbes anaérobies qui vivent dans les océans de la Terre près des cheminées hydrothermales. Au fond de l’océan terrestre, les cheminées hydrothermales émettent des fluides chauds, riches en énergie et chargés de minéraux qui permettent à des écosystèmes uniques regorgeant de créatures inhabituelles de prospérer. Des recherches antérieures ont révélé des preuves croissantes de sources hydrothermales et de déséquilibre chimique sur Encelade, ce qui laisse entrevoir des conditions habitables dans son océan souterrain.
« Nous nous sommes demandé si d’autres types de voies métaboliques pouvaient également fournir des sources d’énergie dans l’océan d’Encelade”, a déclaré Ray. « Parce que cela nécessiterait un ensemble différent d’oxydants que nous n’avons pas encore détectés dans le panache d’Encelade, nous avons effectué une modélisation chimique pour déterminer si les conditions de l’océan et du noyau rocheux pouvaient soutenir ces processus chimiques. »
Par exemple, les auteurs ont examiné comment les rayonnements ionisants de l’espace pouvaient créer les oxydants O2 et H2O2, et comment la géochimie abiotique dans l’océan et le noyau rocheux pouvait contribuer aux déséquilibres chimiques susceptibles de soutenir les processus métaboliques. L’équipe a examiné si ces oxydants pouvaient s’accumuler avec le temps si les réducteurs n’étaient pas présents en quantités appréciables. Ils ont également examiné comment les réducteurs aqueux ou les minéraux des fonds marins pouvaient convertir ces oxydants en sulfates et en oxydes de fer.
« Nous avons comparé nos estimations d’énergie libre aux écosystèmes sur Terre et déterminé que, dans l’ensemble, nos valeurs pour les métabolismes aérobies et anaérobies répondent ou dépassent les exigences minimales”, a déclaré Ray. « Ces résultats indiquent que la production d’oxydants et la chimie d’oxydation pourraient contribuer à soutenir la vie possible et une communauté microbienne métaboliquement diversifiée sur Encelade. »
« Maintenant que nous avons identifié des sources de nourriture potentielles pour les microbes, la prochaine question à se poser est « quelle est la nature des composés organiques complexes qui sortent de l’océan? » » a déclaré le directeur du programme SwRI, le Dr Hunter Waite, coauteur du nouvel article, faisant référence à un article sur la nature en ligne rédigé par Postberg et al. en 2018. « Ce nouvel article est une autre étape pour comprendre comment une petite lune peut soutenir la vie d’une manière qui dépasse complètement nos attentes! »
Les résultats de l’article ont également une grande importance pour la prochaine génération d’exploration.
« Un futur vaisseau spatial pourrait voler à travers le panache d’Encelade pour tester les prédictions de cet article sur l’abondance des composés oxydés dans l’océan”, a déclaré le Dr Christopher Glein, chercheur principal à l’IrSN, un autre coauteur. « Nous devons être prudents, mais je trouve exaltant de réfléchir à la possibilité qu’il y ait d’étranges formes de vie qui profitent de ces sources d’énergie qui semblent fondamentales pour le fonctionnement d’Encelade.”