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"Cassini Sees Heat Below the Icy Surface of Enceladus"
by NASA's Marshall Space Flight Center
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Es probable que en el océano oculto bajo la capa de hielo de la
luna de
Saturno, Encélado, se produzca un proceso desconocido de producción de
metano, según sugiere un nuevo estudio publicado en
Nature Astronomy
por científicos de la Universidad de Arizona y la
Universidad de Ciencias y Letras de París.
Los gigantescos penachos de agua que brotan de Encélado
han fascinado durante mucho tiempo a los científicos y al público en
general, inspirando investigaciones y especulaciones sobre el vasto
océano que se cree que se encuentra entre el núcleo rocoso de la luna
y su cubierta helada. Al volar a través de los penachos y tomar
muestras de su composición química, la nave espacial Cassini detectó
una concentración relativamente alta de ciertas moléculas asociadas a
los respiraderos hidrotermales del fondo de los océanos de la Tierra,
concretamente dihidrógeno, metano y dióxido de carbono. La cantidad de
metano encontrada en los penachos fue particularmente inesperada.
"Queríamos
saber: ¿Podrían los microbios similares a los de la Tierra que 'comen' el
dihidrógeno y producen metano explicar la cantidad
sorprendentemente grande de metano detectada por Cassini?", dijo Regis Ferriere, profesor asociado del Departamento de
Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Arizona y uno de
los dos autores principales del estudio. "La búsqueda de estos microbios, conocidos como metanógenos, en el
fondo marino de Encélado requeriría misiones de inmersión profunda
extremadamente desafiantes que no están a la vista durante varias
décadas".
Ferriere y su equipo tomaron un camino diferente y más fácil:
Construyeron modelos matemáticos para calcular la probabilidad de
que diferentes procesos, incluida la
metanogénesis biológica, pudieran explicar los datos de Cassini.
Los autores aplicaron nuevos modelos matemáticos que
combinan la geoquímica y la ecología microbiana para analizar los
datos de la pluma de Cassini y modelar los posibles procesos que mejor
explicarían las observaciones. Llegaron a la conclusión de que los
datos de Cassini son consistentes con la actividad microbiana de los
respiraderos hidrotermales o con procesos que no implican formas de
vida, pero que son diferentes de los que se conocen en la Tierra.
En
la Tierra, la actividad hidrotermal se produce cuando el agua de mar
fría se filtra en el fondo del océano, circula a través de la roca
subyacente y pasa cerca de una fuente de calor, como una cámara de
magma, antes de arrojarla de nuevo al agua a través de respiraderos
hidrotermales. En la Tierra, el metano puede producirse a través de la
actividad hidrotermal, sin embargo, a un ritmo lento. La mayor parte
de la producción se debe a microorganismos que aprovechan el
desequilibrio químico del dihidrógeno producido por la actividad
hidrotermal como fuente de energía, y producen metano a partir de
dióxido de carbono en un proceso llamado metanogénesis.
El equipo examinó la composición de la pluma de Encélado
como resultado final de varios procesos químicos y físicos que tienen
lugar en el interior de la luna. En primer lugar, los investigadores
evaluaron qué producción hidrotermal de dihidrógeno se ajustaría mejor
a las observaciones de Cassini, y si esta producción podría
proporcionar suficiente "alimento" para mantener una población de metanógenos hidrogenotróficos
similares a los de la
Tierra. Para ello, desarrollaron un modelo para la dinámica de la población
de un hipotético metanógeno hidrogenotrófico, cuyo nicho térmico y energético se modeló a partir de cepas
conocidas de la Tierra.
A continuación, los autores
ejecutaron el modelo para comprobar si un conjunto determinado de
condiciones químicas, como la concentración de dihidrógeno en el
fluido hidrotermal y la temperatura, proporcionaría un entorno
adecuado para el crecimiento de estos microbios. También analizaron el
efecto que tendría una hipotética población de microbios en su
entorno, por ejemplo, en las tasas de escape de dihidrógeno y metano
en la pluma.
Esta vista recortada de la luna de Saturno Encélado es una
representación artística que muestra la posible actividad hidrotermal
que puede estar teniendo lugar en y bajo el fondo marino del océano
subterráneo de la luna, basándose en los resultados de la misión Cassini
de la NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech
"En resumen, no solo pudimos evaluar si las observaciones de Cassini
son compatibles con un entorno habitable para la vida, sino que
también pudimos hacer predicciones cuantitativas sobre las
observaciones que cabría esperar, en caso de que la metanogénesis se
produjera realmente en el fondo marino de Encélado", explicó
Ferriere.
Los resultados sugieren que incluso la estimación
más alta posible de la producción abiótica de metano -o la producción
de metano sin ayuda biológica- basada en la química hidrotermal
conocida está lejos de ser suficiente para explicar la concentración
de metano medida en los penachos. Sin embargo, si se añade la
metanogénesis biológica a la mezcla, se podría producir suficiente
metano para que coincida con las observaciones de Cassini.
"Obviamente,
no estamos concluyendo que exista vida en el océano de Encélado", dijo
Ferriere. "Más bien, queríamos entender la probabilidad de que los
respiraderos hidrotermales de Encélado pudieran ser habitables
para microorganismos similares a los de la Tierra". Es muy probable, nos dicen los datos de Cassini, según nuestros
modelos.
"Y la metanogénesis biológica parece ser
compatible con los datos. En otras palabras, no podemos descartar la
"hipótesis de la vida" como altamente improbable. Para rechazar la
hipótesis de la vida, necesitamos más datos de futuras misiones",
añadió.
Los autores esperan que su artículo sirva de
orientación para los estudios destinados a comprender mejor las
observaciones realizadas por Cassini y que fomente la investigación
para dilucidar los procesos abióticos que podrían producir suficiente
metano para explicar los datos.
Por ejemplo, el metano
podría proceder de la descomposición química de la materia orgánica
primordial que podría estar presente en el núcleo de Encélado y que
podría convertirse parcialmente en dihidrógeno, metano y dióxido de
carbono a través del proceso hidrotermal. Esta hipótesis es muy
plausible si resulta que Encélado se formó mediante la acreción de
material rico en materia orgánica suministrado por cometas, explicó
Ferriere.
"En parte se reduce a lo probable que creamos que
son las diferentes hipótesis para empezar", dijo. "Por ejemplo, si consideramos que la probabilidad de vida en
Encélado es extremadamente baja, entonces esos mecanismos
abióticos alternativos se vuelven mucho más probables, aunque sean
muy extraños en comparación con lo que conocemos aquí en la
Tierra".
Según los autores, un avance muy prometedor del trabajo
radica en su metodología, ya que no se limita a sistemas específicos
como los océanos interiores de lunas heladas y prepara el camino para
tratar datos químicos de planetas fuera del sistema solar a medida que
estén disponibles en las próximas décadas.
Fuentes, créditos y referencias:
Más información: Antonin Affholder et al, Análisis
bayesiano de los datos del penacho de Encélado para evaluar la
metanogénesis, Nature Astronomy (2021).
DOI: 10.1038/s41550-021-01372-6
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