Nel 2018, molecole organiche molto grandi sono state scoperte nelle particelle di ghiaccio sulla luna di Saturno Encelado. Non è ancora chiaro se indichino l'esistenza della vita o siano stati creati in qualche altro modo. Uno studio recente potrebbe aiutare a rispondere a questa domanda. È possibile che le condizioni che supportano o mantengono la vita negli oceani extraterrestri possano lasciare tracce molecolari nei granelli di ghiaccio.
La ricerca in merito è stata condotta presso la FU di Berlino e lo scienziato capo, il dottor Nozair Khawaja, si è recentemente trasferito all'Università di Stoccarda. Il lavoro è pubblicato sulla rivista Philosophical Transactions of the Royal Society A:Mathematical, Physical and Engineering Sciences .
La culla della vita sulla Terra era probabilmente situata in una sorgente di acqua calda sul fondo dell’oceano. "Nella ricerca parliamo anche di un campo idrotermale", spiega il dott. Nozair Khawaja dell'Istituto dei sistemi spaziali (IRS) dell'Università di Stoccarda. "Ci sono prove convincenti che in questi campi prevalgono condizioni importanti per l'emergere o il mantenimento di forme di vita semplici."
È possibile che tali prese d'aria esistano anche su un corpo celeste che non si trova molto lontano dal nostro pianeta natale secondo gli standard cosmici:Encelado, luna di Saturno. Questa luna misura circa 500 chilometri di diametro e la sua superficie è ricoperta da un guscio di ghiaccio spesso 30 chilometri.
Nel 2005, gli scienziati hanno scoperto un'enorme nuvola di particelle di ghiaccio sopra il Polo Sud. Tre anni dopo, la sonda spaziale Cassini della NASA ha volato attraverso questa nuvola. Gli strumenti di misurazione della sonda hanno rivelato qualcosa di sorprendente:la composizione delle particelle suggerisce fortemente la presenza di un oceano di acqua liquida sotto la crosta ghiacciata di Encelado.
Khawaja ha lavorato insieme al planetologo Professor Frank Postberg della Freie Universität (FU) di Berlino per analizzare in dettaglio i dati della missione Cassini. Spiegano:"Nel 2018 e nel 2019, abbiamo incontrato varie molecole organiche, comprese alcune che sono tipicamente elementi costitutivi di composti biologici."
I dati sono stati registrati con uno strumento di misura a bassa risoluzione della Cassini. Tuttavia, ciò potrebbe indicare che l’oceano su Encelado, luna di Saturno, è pieno di molecole organiche. "Ciò significa che è possibile che lì si svolgano reazioni chimiche che potrebbero portare alla vita."
I ricercatori sospettano anche che ci siano campi idrotermali situati sul fondo dell'oceano di Encelado. Finora non era chiaro se le molecole organiche scoperte si fossero formate in questi campi. Khawaja, insieme ai suoi colleghi Lucia Hortal e Thomas Sullivan, ha cercato un modo per rispondere a questa domanda.
"A tal fine, abbiamo simulato i parametri di un possibile campo idrotermale su Encelado nel laboratorio della FU di Berlino", dice Khawaja, che si è recentemente trasferito dalla FU di Berlino all'Università di Stoccarda. "Abbiamo quindi studiato quali effetti hanno queste condizioni su una semplice catena di aminoacidi". Gli aminoacidi sono gli elementi costitutivi delle proteine e la base di tutta la vita come la conosciamo.
Nell'apparecchio di prova prevalevano temperature comprese tra 80 e 150 gradi Celsius e una pressione compresa tra 80 e 100 bar, circa cento volte superiori a quelle della superficie terrestre. In queste condizioni estreme, le catene di aminoacidi sono cambiate in modo caratteristico nel tempo.
Ma è possibile rilevare questi cambiamenti con gli strumenti di misura delle sonde spaziali? In altre parole, lasciano un segno inequivocabile che dovremmo riuscire a trovare nei dati di Cassini (o delle future missioni spaziali)?
Lo strumento di misura a bordo della sonda spaziale Cassini, il Cosmic Dust Analyser, analizza le particelle di polvere e ghiaccio di Encelado nello spazio che viaggiano a velocità fino a 20 chilometri al secondo. Gli urti ad alta velocità tra queste particelle provocano la vaporizzazione del materiale e la frantumazione delle molecole in esso contenute. I frammenti perdono elettroni e si caricano positivamente. Possono essere attirati verso un elettrodo carico negativamente e più sono leggeri, più velocemente lo raggiungono.
È possibile ottenere un cosiddetto "spettro di massa" misurando il tempo di transito di tutti i frammenti. Questo può quindi essere utilizzato per trarre conclusioni sulla molecola originale.
Tuttavia, è difficile applicare questo metodo di misurazione in laboratorio. "Abbiamo invece utilizzato per la prima volta un metodo di misurazione alternativo chiamato LILBID su particelle di ghiaccio contenenti materiale alterato idrotermicamente", spiega Khawaja.
"Questo fornisce spettri di massa molto simili a quelli dello strumento Cassini. Lo abbiamo usato per misurare una catena di amminoacidi prima e dopo l'esperimento. Nel processo, ci siamo imbattuti in segnali caratteristici causati dalle reazioni nel nostro campo idrotermale simulato." I ricercatori ora ripeteranno questo esperimento con altre molecole organiche in condizioni geofisiche estese nell'oceano Encelado.
Le loro scoperte permettono di cercare tali marcatori nei dati Cassini (o nei dati di missioni future). Se trovata, questa sarebbe un’ulteriore prova dell’esistenza di un campo idrotermale su Encelado. Ciò aumenta anche la probabilità che la vita possa svilupparsi e sopravvivere su Encelado.
Ulteriori informazioni: Nozair Khawaja et al, Caratterizzazione di laboratorio di oligopeptidi trattati idrotermicamente nei granelli di ghiaccio emessi da Encelado ed Europa, Transazioni filosofiche della Royal Society A:Scienze matematiche, fisiche e ingegneristiche (2024). DOI:10.1098/rsta.2023.0201
Fornito dall'Università di Stoccarda
