Utilizzando i dati della sonda spaziale Cassini della NASA, gli scienziati del Southwest Research Institute (SwRI) hanno modellato i processi chimici nell'oceano sotto la superficie della luna di Saturno Encelado. Gli studi indicano la possibilità che un menu metabolico vario possa supportare una comunità microbica potenzialmente diversificata nell'oceano di acqua liquida sotto la facciata ghiacciata della luna.

Prima della sua deorbita nel settembre del 2017, Cassini ha campionato il pennacchio di granelli di ghiaccio e vapore acqueo che eruttavano dalle crepe sulla superficie ghiacciata di Encelado, scoperta dell'idrogeno molecolare, una potenziale fonte di cibo per i microbi. Un nuovo articolo pubblicato sulla rivista di scienze planetarie Icarus esplora altre potenziali fonti di energia.

"Il rilevamento di idrogeno molecolare (H2) nel pennacchio ha indicato che c'è energia libera disponibile nell'oceano di Encelado, " ha detto l'autore 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, aerobico, o respirazione di ossigeno, le creature consumano energia nella 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 in 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 che subisce ossidazione mentre un'altra specie subisce una riduzione. Questi processi sono vitali per molte funzioni fondamentali della vita, compresa la fotosintesi e la respirazione. Per esempio, l'idrogeno è una fonte di energia chimica che sostiene i microbi anaerobici che vivono negli oceani della Terra vicino alle bocche idrotermali. Sul fondo dell'oceano terrestre, le bocche idrotermali emettono caldo, ricco di energia, fluidi carichi di minerali che consentono a ecosistemi unici brulicanti di creature insolite di prosperare. Ricerche precedenti hanno trovato prove crescenti di bocche idrotermali e squilibrio chimico su Encelado, che suggerisce condizioni abitabili nel suo oceano sotto la superficie.

"Ci siamo chiesti se anche altri tipi di vie metaboliche potessero fornire fonti di energia nell'oceano di Encelado, " disse Ray. "Perché ciò richiederebbe un diverso insieme di ossidanti che non abbiamo ancora rilevato nel pennacchio di Encelado, abbiamo eseguito modelli chimici per determinare se le condizioni nell'oceano e nel nucleo roccioso potessero supportare questi processi chimici".

Per esempio, gli autori hanno esaminato come le radiazioni ionizzanti dallo spazio potrebbero creare gli ossidanti O2 e H2O2, e come la geochimica abiotica nell'oceano e nel nucleo roccioso potrebbe contribuire agli squilibri chimici che potrebbero supportare i processi metabolici. Il team ha valutato se questi ossidanti potrebbero accumularsi nel tempo se i riducenti non sono presenti in quantità apprezzabili. Hanno anche considerato come riducenti acquosi o minerali del fondo marino potrebbero convertire questi ossidanti in solfati e ossidi di ferro.

"Abbiamo confrontato le nostre stime sull'energia gratuita con gli ecosistemi sulla Terra e abbiamo stabilito che, globale, i nostri valori per il metabolismo sia aerobico che anaerobico 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 diversificata su Encelado".

"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 escono dall'oceano?" ha detto il direttore del programma SwRI, il dott. Hunter Waite, coautore del nuovo articolo, facendo riferimento a un online Natura articolo scritto da Postberg et al. nel 2018. "Questo nuovo documento è un altro passo avanti 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 esplorazioni.

"Una futura navicella spaziale potrebbe volare attraverso il pennacchio di Encelado per testare le previsioni di questo articolo sull'abbondanza di composti ossidati nell'oceano, " ha affermato il Dr. Christopher Glein, ricercatore senior della SwRI, un altro coautore. "Dobbiamo essere prudenti, ma trovo esilarante pensare se potrebbero esserci strane forme di vita che sfruttano queste fonti di energia che sembrano essere fondamentali per il funzionamento di Encelado."