Nei corpi ghiacciati intorno al nostro sistema solare, le radiazioni emesse dai nuclei rocciosi potrebbero rompere le molecole d'acqua e supportare i microbi che mangiano idrogeno. Per affrontare questa possibilità cosmica, un team dell'Università del Texas a San Antonio (UTSA) e del Southwest Research Institute (SwRI) ha modellato un processo naturale di cracking dell'acqua chiamato radiolisi. Hanno quindi applicato il modello a diversi mondi con oceani interni noti o sospetti, inclusa la luna di Saturno Encelado, la luna di Giove Europa, Plutone e la sua luna Caronte, così come il pianeta nano Cerere.

"I processi fisici e chimici che seguono la radiolisi rilasciano idrogeno molecolare (H2), che è una molecola di interesse astrobiologico, " ha detto Alexis Bouquet, autore principale dello studio pubblicato nell'edizione di maggio di Lettere per riviste astrofisiche . Isotopi radioattivi di elementi come uranio, potassio, e il torio si trovano in una classe di meteoriti rocciosi noti come condriti. Si pensa che i nuclei dei mondi studiati da Bouquet e dai suoi coautori abbiano composizioni simili a condriti. L'acqua dell'oceano che permea la roccia porosa del nucleo potrebbe essere esposta a radiazioni ionizzanti e subire radiolisi, produzione di idrogeno molecolare e composti reattivi dell'ossigeno.

Mazzo, uno studente nel programma di dottorato congiunto tra il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'UTSA e la Divisione di Scienze e Ingegneria Spaziale di SwRI, ha spiegato che comunità microbiche sostenute da H2 sono state trovate in ambienti estremi sulla Terra. Questi includono un campione di acque sotterranee trovato a quasi 2 miglia di profondità in una miniera d'oro sudafricana e nelle bocche idrotermali sul fondo dell'oceano. Ciò solleva interessanti possibilità per la potenziale esistenza di microbi analoghi alle interfacce acqua-roccia di mondi oceanici come Encelado o Europa.

"Sappiamo che questi elementi radioattivi esistono all'interno di corpi ghiacciati, ma questo è il primo sguardo sistematico attraverso il sistema solare per stimare la radiolisi. I risultati suggeriscono che ci sono molti potenziali obiettivi per l'esplorazione là fuori, ed è eccitante, " dice il co-autore Dr. Danielle Wyrick, uno scienziato principale nella divisione di scienze spaziali e ingegneria della SwRI.

Una fonte frequentemente suggerita di idrogeno molecolare sui mondi oceanici è la serpentinizzazione. Questa reazione chimica tra roccia e acqua avviene, Per esempio, nelle bocche idrotermali sul fondo dell'oceano.

La scoperta chiave dello studio è che la radiolisi rappresenta una fonte aggiuntiva potenzialmente importante di idrogeno molecolare. Mentre l'attività idrotermale può produrre notevoli quantità di idrogeno, nelle rocce porose che si trovano spesso sotto i fondali marini, anche la radiolisi potrebbe produrre quantità abbondanti.

La radiolisi può anche contribuire alla potenziale abitabilità dei mondi oceanici in un altro modo. Oltre all'idrogeno molecolare, produce composti di ossigeno che possono reagire con alcuni minerali nel nucleo per creare solfati, una fonte di cibo per alcuni tipi di microrganismi.

"La radiolisi nel nucleo esterno di un mondo oceanico potrebbe essere fondamentale per sostenere la vita. Poiché le miscele di acqua e roccia sono ovunque nel sistema solare esterno, questa intuizione aumenta le probabilità di abbondanza di immobili abitabili là fuori, " disse Bouquet.

Co-autori dell'articolo, "Energia alternativa:produzione di H2 per radiolisi dell'acqua nei nuclei rocciosi di corpi ghiacciati, " sono il Dr. Christopher R. Glein di SwRI, Wyrick, e il dottor J. Hunter Waite, che serve anche come professore aggiunto UTSA.