Gli oceani incrostati di ghiaccio di alcune lune in orbita attorno a Saturno e Giove sono i principali candidati nella ricerca della vita extraterrestre. Un nuovo studio di laboratorio condotto dall’Università di Washington a Seattle e dalla Freie Universität di Berlino mostra che i singoli granelli di ghiaccio espulsi da questi corpi planetari potrebbero contenere materiale sufficiente affinché gli strumenti diretti lì in autunno possano rilevare segni di vita, se tale vita esiste. .
"Per la prima volta abbiamo dimostrato che anche una piccola frazione di materiale cellulare potrebbe essere identificata da uno spettrometro di massa a bordo di un veicolo spaziale", ha affermato l'autore principale Fabian Klenner, ricercatore post-dottorato dell'UW in Scienze della Terra e spaziali. "I nostri risultati ci danno più fiducia che, utilizzando i prossimi strumenti, saremo in grado di rilevare forme di vita simili a quelle sulla Terra, che crediamo sempre più potrebbero essere presenti sulle lune oceaniche."
Lo studio ad accesso libero è stato pubblicato su Science Advances . Altri autori del team internazionale provengono dalla Open University nel Regno Unito; il Laboratorio di Propulsione a Getto della NASA; l'Università del Colorado, Boulder; e l'Università di Lipsia.
La missione Cassini terminata nel 2017 ha scoperto crepe parallele vicino al polo sud della luna di Saturno Encelado. Da queste fessure escono pennacchi contenenti gas e granelli di ghiaccio. La missione Europa Clipper della NASA, il cui lancio è previsto per ottobre, trasporterà più strumenti per esplorare in modo ancora più dettagliato una luna ghiacciata di Giove, Europa.
Per prepararsi a questa missione, i ricercatori stanno studiando cosa potrebbe scoprire questa nuova generazione di strumenti. È tecnicamente proibitivo simulare direttamente granelli di ghiaccio che volano nello spazio a una velocità compresa tra 4 e 6 chilometri al secondo per colpire uno strumento di osservazione, poiché sarà la velocità di collisione effettiva.
Invece, gli autori hanno utilizzato un apparato sperimentale che invia un sottile raggio di acqua liquida nel vuoto, dove si disintegra in goccioline. Hanno quindi utilizzato un raggio laser per eccitare le goccioline e l'analisi spettrale di massa per imitare ciò che rileveranno gli strumenti sulla sonda spaziale.
I risultati appena pubblicati mostrano che gli strumenti previsti per le missioni future, come il SUrface Dust Analyser a bordo di Europa Clipper, sono in grado di rilevare materiale cellulare in uno su centinaia di migliaia di granelli di ghiaccio.
Lo studio si è concentrato sullo Sphingopyxis alaskensis, un batterio comune nelle acque al largo dell’Alaska. Sebbene molti studi utilizzino il batterio Escherichia coli come organismo modello, questo organismo unicellulare è molto più piccolo, vive in ambienti freddi e può sopravvivere con poche sostanze nutritive. Tutte queste cose lo rendono un candidato migliore per la potenziale vita sulle lune ghiacciate di Saturno o Giove.
"Sono estremamente piccoli, quindi in teoria sono in grado di adattarsi ai granelli di ghiaccio emessi da un mondo oceanico come Encelado o Europa", ha detto Klenner.
I risultati mostrano che gli strumenti possono rilevare questo batterio, o porzioni di esso, in un singolo granello di ghiaccio. Molecole diverse finiscono in granelli di ghiaccio diversi. La nuova ricerca mostra che l'analisi di singoli granelli di ghiaccio, dove può essere concentrato il biomateriale, ha più successo rispetto alla media su un campione più ampio contenente miliardi di singoli granelli.
Un recente studio condotto dagli stessi ricercatori ha mostrato prove della presenza di fosfato su Encelado. Questo corpo planetario ora sembra contenere energia, acqua, fosfato, altri sali e materiale organico a base di carbonio, il che lo rende sempre più probabile che possa ospitare forme di vita simili a quelle che si trovano sulla Terra.
Gli autori ipotizzano che se le cellule batteriche fossero racchiuse in una membrana lipidica, come quelle sulla Terra, allora formerebbero una pelle anche sulla superficie dell’oceano. Sulla Terra, la schiuma oceanica è una parte fondamentale degli spruzzi marini che contribuiscono all’odore dell’oceano. Su una luna ghiacciata in cui l’oceano è collegato alla superficie (ad esempio, attraverso fessure nel guscio di ghiaccio), il vuoto dello spazio esterno farebbe bollire questo oceano sotterraneo. Bolle di gas salgono attraverso l'oceano ed esplodono in superficie, dove il materiale cellulare viene incorporato nei granelli di ghiaccio all'interno del pennacchio.
"Qui descriviamo uno scenario plausibile su come le cellule batteriche possano, in teoria, essere incorporate nel materiale ghiacciato formato da acqua liquida su Encelado o Europa e poi essere emesse nello spazio", ha detto Klenner.
L’analizzatore di polveri superficiali a bordo di Europa Clipper sarà più potente rispetto agli strumenti delle missioni precedenti. Questo e gli strumenti futuri saranno per la prima volta in grado di rilevare ioni con cariche negative, rendendoli più adatti a rilevare acidi grassi e lipidi.
"Per me, è ancora più emozionante cercare i lipidi, o gli acidi grassi, che cercare gli elementi costitutivi del DNA, e il motivo è perché gli acidi grassi sembrano essere più stabili", ha detto Klenner.
"Con una strumentazione adeguata, come il SUrface Dust Analyser sulla sonda spaziale Europa Clipper della NASA, potrebbe essere più facile di quanto pensassimo trovare la vita, o tracce di essa, sulle lune ghiacciate", ha affermato l'autore senior Frank Postberg, professore di scienze planetarie. alla Freie Universität di Berlino.
"Se la vita è presente lì, ovviamente, e vuole essere racchiusa in granelli di ghiaccio provenienti da un ambiente come un serbatoio d'acqua sotterraneo."
Ulteriori informazioni: Fabian Klenner, Come identificare il materiale cellulare in un singolo granello di ghiaccio emesso da Encelado o Europa, Progressi scientifici (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl0849. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl0849
Informazioni sul giornale: La scienza avanza , Natura
Fornito dall'Università di Washington
