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    Metano nei pennacchi della luna di Saturno Encelado:possibili segni di vita?

    L'impressione di questo artista raffigura la navicella spaziale Cassini della NASA che vola attraverso un pennacchio di presunta acqua che erutta dalla superficie della luna di Saturno Encelado. Credito:NASA

    Un processo sconosciuto di produzione di metano è probabilmente all'opera nell'oceano nascosto sotto il guscio ghiacciato della luna di Saturno Encelado, suggerisce un nuovo studio pubblicato in Astronomia della natura da scienziati dell'Università dell'Arizona e della Paris Sciences &Lettres University.

    I pennacchi d'acqua giganti che eruttano da Encelado hanno a lungo affascinato sia gli scienziati che il pubblico, ispirando ricerche e speculazioni sul vasto oceano che si crede sia stretto tra il nucleo roccioso della luna e il suo guscio ghiacciato. Volare attraverso i pennacchi e campionare la loro composizione chimica, la sonda Cassini ha rilevato una concentrazione relativamente alta di alcune molecole associate a bocche idrotermali sul fondo degli oceani della Terra, in particolare diidrogeno, metano e anidride carbonica. La quantità di metano trovata nei pennacchi è stata particolarmente inaspettata.

    "Volevamo sapere:i microbi simili alla Terra che "mangiano" il diidrogeno e producono metano potrebbero spiegare la quantità sorprendentemente grande di metano rilevata da Cassini?" disse Regis Ferriere, professore associato presso il Dipartimento di ecologia e biologia evolutiva dell'Università dell'Arizona e uno dei due autori principali dello studio. "Alla ricerca di tali microbi, conosciuti come metanogeni, sul fondo del mare di Encelado richiederebbero missioni di immersione profonda estremamente impegnative che non saranno in vista per diversi decenni."

    Ferriere e il suo team hanno preso una decisione diversa, percorso più semplice:hanno costruito modelli matematici per calcolare la probabilità che processi diversi, compresa la metanogenesi biologica, potrebbe spiegare i dati di Cassini.

    Gli autori hanno applicato nuovi modelli matematici che combinano geochimica ed ecologia microbica per analizzare i dati del pennacchio di Cassini e modellare i possibili processi che spiegherebbero al meglio le osservazioni. Concludono che i dati di Cassini sono coerenti con l'attività microbica dello sfiato idrotermale, o con processi che non coinvolgono forme di vita ma sono diversi da quelli noti che si verificano sulla Terra.

    Sulla terra, l'attività idrotermale si verifica quando l'acqua di mare fredda penetra nel fondo dell'oceano, circola attraverso la roccia sottostante e passa vicino ad una fonte di calore, come una camera magmatica, prima di vomitare nuovamente nell'acqua attraverso le bocche idrotermali. Sulla terra, il metano può essere prodotto attraverso l'attività idrotermale, ma a un ritmo lento. La maggior parte della produzione è dovuta a microrganismi che sfruttano lo squilibrio chimico del diidrogeno prodotto idrotermicamente come fonte di energia, e producono metano dall'anidride carbonica in un processo chiamato metanogenesi.

    Il team ha esaminato la composizione del pennacchio di Encelado come il risultato finale di diversi processi chimici e fisici che si verificano all'interno della luna. Primo, i ricercatori hanno valutato quale produzione idrotermale di diidrogeno si adatterebbe meglio alle osservazioni di Cassini, e se questa produzione potrebbe fornire abbastanza "cibo" per sostenere una popolazione di metanogeni idrogenotrofi simili alla Terra. Fare quello, hanno sviluppato un modello per la dinamica di popolazione di un ipotetico metanogeno idrogenotrofico, la cui nicchia termica ed energetica è stata modellata su ceppi noti provenienti dalla Terra.

    Gli autori hanno quindi eseguito il modello per vedere se un determinato insieme di condizioni chimiche, come la concentrazione di diidrogeno nel fluido idrotermale, e la temperatura fornirebbe un ambiente adatto alla crescita di questi microbi. Hanno anche esaminato quale effetto avrebbe un'ipotetica popolazione di microbi sul suo ambiente, ad esempio sui tassi di fuga di diidrogeno e metano nel pennacchio.

    Questa vista in sezione della luna di Saturno Encelado è una rappresentazione artistica che raffigura la possibile attività idrotermale che potrebbe aver luogo sopra e sotto il fondo marino dell'oceano sotterraneo della luna, sulla base dei risultati della missione Cassini della NASA. Credito:NASA/JPL-Caltech

    "In sintesi, non solo potremmo valutare se le osservazioni di Cassini sono compatibili con un ambiente abitabile per la vita, ma potremmo anche fare previsioni quantitative sulle osservazioni attese, se la metanogenesi dovesse effettivamente verificarsi sul fondo marino di Encelado, "Spiega Ferriere.

    I risultati suggeriscono che anche la stima più alta possibile della produzione abiotica di metano, o della produzione di metano senza aiuti biologici, basata sulla chimica idrotermale nota è lungi dall'essere sufficiente per spiegare la concentrazione di metano misurata nei pennacchi. Aggiungendo la metanogenesi biologica al mix, però, potrebbe produrre abbastanza metano da corrispondere alle osservazioni di Cassini.

    "Ovviamente, non stiamo concludendo che la vita esiste nell'oceano di Encelado, " disse Ferriere. "Piuttosto, volevamo capire quanto fosse probabile che le bocche idrotermali di Encelado potessero essere abitabili da microrganismi simili alla Terra. Molto probabilmente, ci dicono i dati Cassini, secondo i nostri modelli.

    "E la metanogenesi biologica sembra essere compatibile con i dati. In altre parole, non possiamo scartare l'"ipotesi di vita" come altamente improbabile. Per rifiutare l'ipotesi di vita, abbiamo bisogno di più dati dalle missioni future, " Ha aggiunto.

    Gli autori sperano che il loro articolo fornisca una guida per studi volti a comprendere meglio le osservazioni fatte da Cassini e che incoraggi la ricerca a chiarire i processi abiotici che potrebbero produrre abbastanza metano per spiegare i dati.

    Per esempio, il metano potrebbe provenire dalla degradazione chimica della materia organica primordiale che potrebbe essere presente nel nucleo di Encelado e che potrebbe essere parzialmente trasformata in diidrogeno, metano e anidride carbonica attraverso il processo idrotermale. Questa ipotesi è molto plausibile se si scopre che Encelado si è formato attraverso l'accrescimento di materiale ricco di organico fornito dalle comete, ha spiegato Ferriere.

    "In parte si riduce a quanto sia probabile che crediamo siano per cominciare diverse ipotesi, " ha detto. "Per esempio, se riteniamo che la probabilità di vita in Encelado sia estremamente bassa, allora tali meccanismi abiotici alternativi diventano molto più probabili, anche se sono molto alieni rispetto a ciò che sappiamo qui sulla Terra."

    Secondo gli autori, un progresso molto promettente del documento risiede nella sua metodologia, in quanto non si limita a sistemi specifici come gli oceani interni delle lune ghiacciate e apre la strada alla gestione dei dati chimici provenienti da pianeti al di fuori del sistema solare non appena saranno disponibili nei prossimi decenni.


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