Saturno ha 146 lune confermate, più di qualsiasi altro pianeta nel sistema solare, ma spicca quella chiamata Encelado. Sembra che abbia gli ingredienti per la vita.
Dal 2004 al 2017, Cassini, una missione congiunta tra NASA, Agenzia Spaziale Europea e Agenzia Spaziale Italiana, ha studiato Saturno, i suoi anelli e le sue lune. Cassini ha fornito risultati spettacolari. Encelado, con un diametro di soli 504 chilometri, ospita un oceano di acqua liquida sotto la sua crosta ghiacciata che si estende su tutta la luna.
I geyser al polo sud della Luna sparano nello spazio gas e granelli di ghiaccio formati dall'acqua dell'oceano.
Anche se gli ingegneri della Cassini non avevano previsto di analizzare i granelli di ghiaccio che Encelado stava emettendo attivamente, hanno comunque messo un analizzatore di polvere sulla navicella spaziale. Questo strumento ha misurato individualmente i granelli di ghiaccio emessi e ha fornito ai ricercatori informazioni sulla composizione dell'oceano sotterraneo.
Come scienziato planetario e astrobiologo che studia i granelli di ghiaccio di Encelado, sono interessato a sapere se c'è vita su questa o altre lune ghiacciate. Voglio anche capire come gli scienziati come me potrebbero rilevarlo.
Proprio come gli oceani della Terra, l'oceano di Encelado contiene sale, la maggior parte del quale è cloruro di sodio, comunemente noto come sale da cucina. L’oceano contiene anche vari composti a base di carbonio e ha un processo chiamato riscaldamento delle maree che genera energia all’interno della luna. L'acqua liquida, la chimica basata sul carbonio e l'energia sono tutti ingredienti chiave per la vita.
Nel 2023, io e altri scienziati abbiamo trovato il fosfato, un altro composto che supporta la vita, nei granelli di ghiaccio provenienti dall’oceano di Encelado. Il fosfato, una forma di fosforo, è vitale per tutta la vita sulla Terra. Fa parte del DNA, delle membrane cellulari e delle ossa. Questa è stata la prima volta che gli scienziati hanno rilevato questo composto in un oceano di acqua extraterrestre.
Il nucleo roccioso di Encelado probabilmente interagisce con l'acqua dell'oceano attraverso prese d'aria idrotermali. Queste strutture calde, simili a geyser, sporgono dal fondo dell'oceano. Gli scienziati prevedono che un ambiente simile potrebbe essere stato il luogo di nascita della vita sulla Terra.
A partire da ora, nessuno ha mai rilevato la vita oltre la Terra. Ma gli scienziati concordano sul fatto che Encelado sia un luogo molto promettente in cui cercare la vita. Quindi, come possiamo procedere alla ricerca?
In un articolo pubblicato nel marzo 2024, io e i miei colleghi abbiamo condotto un test di laboratorio per simulare se gli strumenti di analisi della polvere sui veicoli spaziali potessero rilevare e identificare tracce di vita nei granelli di ghiaccio emessi.
Per simulare il rilevamento dei granelli di ghiaccio mentre gli analizzatori di polvere li registrano nello spazio, abbiamo utilizzato un laboratorio sulla Terra. Utilizzando questa configurazione, abbiamo iniettato nel vuoto un minuscolo raggio d'acqua contenente cellule batteriche, dove il raggio si è disintegrato in goccioline. Ogni gocciolina conteneva, in teoria, una cellula batterica.
Quindi, abbiamo sparato un laser alle singole goccioline, che hanno creato ioni carichi dall’acqua e dai composti cellulari. Abbiamo misurato gli ioni carichi utilizzando una tecnica chiamata spettrometria di massa. Queste misurazioni ci hanno aiutato a prevedere cosa dovrebbero trovare gli strumenti di analisi della polvere su un veicolo spaziale se incontrassero una cellula batterica contenuta in un granello di ghiaccio.
Abbiamo scoperto che questi strumenti avrebbero fatto un buon lavoro identificando il materiale cellulare. Gli strumenti progettati per analizzare singoli granelli di ghiaccio dovrebbero essere in grado di identificare le cellule batteriche, anche se c'è solo lo 0,01% dei costituenti di una singola cellula in un granello di ghiaccio proveniente da un geyser simile a Encelado.
Gli analizzatori potrebbero rilevare una serie di potenziali firme dal materiale cellulare, inclusi aminoacidi e acidi grassi. Gli aminoacidi rilevati rappresentano frammenti delle proteine cellulari o metaboliti, che sono piccole molecole che partecipano alle reazioni chimiche all'interno della cellula. Gli acidi grassi sono frammenti di lipidi che compongono le membrane cellulari.
Nei nostri esperimenti abbiamo utilizzato un batterio chiamato Sphingopyxis alaskensis . Le cellule di questa coltura sono estremamente piccole, della stessa dimensione delle cellule che potrebbero essere in grado di adattarsi ai granelli di ghiaccio emessi da Encelado. Oltre alle loro piccole dimensioni, queste cellule amano gli ambienti freddi e hanno bisogno solo di pochi nutrienti per sopravvivere e crescere, in modo simile a come sarebbe probabilmente la vita adattata alle condizioni dell'oceano di Encelado.
L'analizzatore di polveri specifico su Cassini non aveva le capacità analitiche per identificare il materiale cellulare nei granelli di ghiaccio. Tuttavia, gli scienziati stanno già progettando strumenti con capacità molto maggiori per potenziali future missioni Encelado. I nostri risultati sperimentali informeranno la pianificazione e la progettazione di questi strumenti.
Encelado è uno degli obiettivi principali delle future missioni della NASA e dell'Agenzia spaziale europea. Nel 2022, la NASA ha annunciato che una missione su Encelado aveva la seconda priorità più alta nella scelta delle prossime grandi missioni:una missione su Urano aveva la priorità più alta.
L'agenzia europea ha recentemente annunciato che Encelado è l'obiettivo principale della sua prossima grande missione. Questa missione includerebbe probabilmente un analizzatore di polveri altamente capace per l'analisi dei granuli di ghiaccio.
Encelado non è l'unica luna con un oceano di acqua liquida. Anche Europa, la luna di Giove, ha un oceano che abbraccia l'intera luna sotto la sua crosta ghiacciata. I granelli di ghiaccio su Europa galleggiano sopra la superficie, e alcuni scienziati pensano che Europa possa persino avere geyser come Encelado che sparano granelli nello spazio. La nostra ricerca aiuterà anche a studiare i granelli di ghiaccio provenienti da Europa.
La missione Europa Clipper della NASA visiterà Europa nei prossimi anni. Il lancio di Clipper è previsto nell'ottobre 2024 e l'arrivo su Giove nell'aprile 2030. Uno dei due spettrometri di massa sulla navicella, il SUrface Dust Analyser, è progettato per l'analisi di singoli granelli di ghiaccio.
Il nostro studio dimostra che questo strumento sarà in grado di trovare anche minuscole frazioni di cellula batterica, se presenti solo in pochi granelli di ghiaccio emessi.
Con i piani per il prossimo futuro di queste agenzie spaziali e i risultati del nostro studio, le prospettive delle prossime missioni spaziali che visiteranno Encelado o Europa sono incredibilmente entusiasmanti. Ora sappiamo che con la strumentazione attuale e futura, gli scienziati dovrebbero essere in grado di scoprire se c'è vita su qualcuna di queste lune.
Fornito da The Conversation
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