Questa figura mostra una sezione trasversale di Encelado, che mostra un riepilogo dei processi SwRI scienziati modellato in Saturno luna. Gli ossidanti prodotti nel ghiaccio superficiale quando le molecole d’acqua vengono spezzate dalle radiazioni possono combinarsi con i riduttanti prodotti dall’attività idrotermale e da altre reazioni acqua-roccia, creando una fonte di energia per la vita potenziale nell’oceano. Credito: SwRI
I modelli indicano un menu metabolico potenzialmente diversificato a Encelado
Utilizzando i dati della sonda Cassini della NASA, gli scienziati del Southwest Research Institute (SwRI) hanno modellato i processi chimici nell’oceano sotterraneo della luna di Saturno Encelado. Gli studi indicano la possibilità che un variegato menu metabolico possa supportare una comunità microbica potenzialmente diversificata nell’oceano di acqua liquida sotto la facciata ghiacciata della luna.
Prima del suo deorbit a settembre di 2017, Cassini ha campionato il pennacchio di granelli di ghiaccio e vapore acqueo in eruzione da crepe sulla superficie ghiacciata di Encelado, scoprendo l’idrogeno molecolare, una potenziale fonte di cibo per i microbi. Un nuovo articolo pubblicato sulla rivista planetary science Icarus esplora altre potenziali fonti di energia.
“La rilevazione dell’idrogeno molecolare (H2) nel pennacchio ha indicato che c’è energia libera disponibile nell’oceano di Encelado”, ha detto l’autrice principale Christine Ray, che lavora part-time presso SwRI mentre persegue un dottorato di ricerca. in fisica presso l’Università del Texas a San Antonio. “Sulla Terra, aerobica, o ossigeno-respirazione, creature consumano energia in materia organica come glucosio e ossigeno per creare anidride carbonica e acqua. I microbi anaerobici possono metabolizzare l’idrogeno per creare metano. Tutta la vita può essere distillata a reazioni chimiche simili associate a uno squilibrio tra composti ossidanti e riducenti.”
Questo squilibrio crea un potenziale gradiente di energia, dove la chimica redox trasferisce elettroni tra specie chimiche, il più delle volte con una specie in fase di ossidazione mentre un’altra specie subisce una riduzione. Questi processi sono vitali per molte funzioni di base della vita, tra cui la fotosintesi e la respirazione. Ad esempio, l’idrogeno è una fonte di energia chimica che supporta i microbi anaerobici che vivono negli oceani della Terra vicino alle bocche idrotermali. Sul fondo dell’oceano terrestre, le bocche idrotermali emettono fluidi caldi, ricchi di energia e carichi di minerali che consentono a ecosistemi unici brulicanti di creature insolite di prosperare. Ricerche precedenti hanno trovato crescenti prove di prese d’aria idrotermali e disequilibrio chimico su Encelado, che suggerisce condizioni abitabili nel suo oceano sotterraneo.
“Ci siamo chiesti se altri tipi di vie metaboliche potrebbero anche fornire fonti di energia nell’oceano di Encelado”, ha detto Ray. “Poiché ciò richiederebbe un diverso insieme di ossidanti che non abbiamo ancora rilevato nel pennacchio di Encelado, abbiamo eseguito una modellazione chimica per determinare se le condizioni nell’oceano e nel nucleo roccioso potrebbero supportare questi processi chimici.”
Ad esempio, gli autori hanno esaminato come le radiazioni ionizzanti provenienti dallo spazio potrebbero creare gli ossidanti O2 e H2O2 e come la geochimica abiotica nell’oceano e nel nucleo roccioso potrebbe contribuire a squilibri chimici che potrebbero supportare i processi metabolici. Il team ha esaminato se questi ossidanti potrebbero accumularsi nel tempo se i riduttanti non sono presenti in quantità apprezzabili. Hanno anche considerato come riduttanti acquosi o minerali del fondo marino potrebbero convertire questi ossidanti in solfati e ossidi di ferro.
“Abbiamo confrontato le nostre stime di energia libera con gli ecosistemi sulla Terra e abbiamo determinato che, nel complesso, i nostri valori per i metabolismi aerobici e anaerobici soddisfano o superano i requisiti minimi”, ha detto Ray. “Questi risultati indicano che la produzione di ossidanti e la chimica dell’ossidazione potrebbero contribuire a sostenere la vita possibile e una comunità microbica metabolicamente diversa su Enceladus.”
“Ora che abbiamo identificato potenziali fonti di cibo per i microbi, la prossima domanda da porsi è” qual è la natura dei complessi organici che stanno uscendo dall’oceano?Hunter Waite, coautore del nuovo documento, facendo riferimento a un documento Nature online scritto da Postberg et al. nel 2018. “Questo nuovo documento è un altro passo nella comprensione di come una piccola luna può sostenere la vita in modi che superano completamente le nostre aspettative!”
I risultati del documento hanno anche un grande significato per la prossima generazione di esplorazione.
“Un futuro veicolo spaziale potrebbe volare attraverso il pennacchio di Encelado per testare le previsioni di questo documento sulle abbondanze di composti ossidati nell’oceano”, ha detto il ricercatore senior di SwRI Dr. Christopher Glein, un altro coautore. “Dobbiamo essere cauti, ma trovo esilarante riflettere se ci possano essere strane forme di vita che sfruttano queste fonti di energia che sembrano essere fondamentali per il funzionamento di Encelado.”