Metano nei pennacchi della luna di Saturno Encelado: possibili segni di vita?

Un processo sconosciuto per la produzione di metano è probabilmente all’opera nell’oceano nascosto sotto la crosta ghiacciata della luna di Saturno Encelado, secondo un nuovo studio pubblicato su astronomia naturale da scienziati dell’Università dell’Arizona, delle Scienze di Parigi e dell’Università di Leiters.

I giganteschi pennacchi d’acqua che spuntano da Encelado hanno a lungo affascinato gli scienziati e il pubblico, ispirando ricerche e speculazioni sul vasto oceano che si crede sia stretto tra il nucleo roccioso della luna e la sua lingua ghiacciata. Volare attraverso i pilastri e assaggiarli trucco chimico, la sonda Cassini ha rilevato una concentrazione relativamente alta di alcune molecole legate a bocche idrotermali Sul fondo degli oceani della Terra, in particolare il diidrogeno, metano e anidride carbonica. La quantità di metano nei pennacchi è stata particolarmente inaspettata.

“Volevamo sapere: i microbi simili alla Terra che “mangiano” il diidrogeno e producono metano potrebbero spiegare la quantità sorprendentemente grande di metano scoperta da Cassini?” ha affermato Regis Ferrier, professore associato presso il Dipartimento di ecologia e biologia evolutiva dell’Università dell’Arizona e uno degli autori principali dello studio. “La ricerca di tali microbi, noti come metanogeni, sul fondo di Encelado richiede missioni di immersione profonda molto impegnative che non si vedevano da diversi decenni”.

Ferrier e il suo team hanno preso una strada diversa e più semplice: hanno costruito modelli matematici per calcolare la probabilità che vari processi, inclusa la generazione biologica di metano, possano spiegare i dati di Cassini.

Gli autori hanno applicato nuovi modelli matematici che combinano la geochimica e l’ecologia microbica per analizzare i dati del pennacchio di Cassini e modellare possibili processi che spiegherebbero meglio le osservazioni. Hanno concluso che i dati di Cassini sono coerenti sia con l’attività microbica delle bocche idrotermali, sia con processi che non coinvolgono forme di vita Ma differiscono da quelli noti per verificarsi sulla Terra.

Sulla Terra, l’attività idrotermale si verifica quando l’acqua di mare fredda penetra nel fondo dell’oceano, circola attraverso il substrato roccioso e passa vicino a una fonte di calore, come una camera magmatica, prima di essere nuovamente espulsa nell’acqua attraverso le bocche idrotermali. Sulla Terra, il metano può essere prodotto attraverso l’attività idrotermale, ma a un ritmo lento. La maggior parte della produzione è dovuta a microrganismi che sfruttano lo squilibrio chimico del biossido di idrogeno prodotto dall’acqua termale come fonte di energia, e producono metano dall’anidride carbonica in un processo chiamato metanogenesi.

Il team ha considerato la formazione del pennacchio di Encelado come il risultato finale dei numerosi processi chimici e fisici che si verificano all’interno della luna. In primo luogo, i ricercatori hanno valutato la produzione idrotermale di diidrogeno che meglio si adattava alle osservazioni di Cassini e se questa produzione potesse fornire abbastanza “cibo” per sostenere un pool di metanogeni di idrogeno simili alla Terra. Per fare ciò, hanno sviluppato un modello delle dinamiche di popolazione per un ipotetico metanogeno alimentato a idrogeno, la cui nicchia termodinamica e biotica è stata modellata su ceppi noti della Terra.

Gli autori hanno quindi eseguito il modello per vedere se una particolare combinazione di condizioni chimiche, come la concentrazione di diidrogeno nel fluido idrotermale e la temperatura, avrebbe fornito un ambiente appropriato per la crescita di questi microbi. Hanno anche esaminato l’effetto che un’ipotetica comunità microbica potrebbe avere sul proprio ambiente, ad esempio sui tassi di fuga di diidrogeno e metano nella colonna.

“In breve, non solo possiamo valutare se le osservazioni di Cassini sono compatibili con un ambiente abitabile per tutta la vita, ma possiamo anche fare previsioni quantitative sulle osservazioni previste, se la metanogenesi dovesse effettivamente verificarsi nella parte inferiore di Encelado”, ha spiegato Ferrier.

I risultati indicano che anche la stima più alta possibile della produzione di metano abiotico – o produzione di metano senza assistenza biologica – basata sulla chimica idrotermale nota non è sufficiente per spiegare la concentrazione di metano misurata nei pennacchi. Tuttavia, l’aggiunta della generazione biologica di metano al mix potrebbe produrre abbastanza metano da corrispondere alle osservazioni di Cassini.

“Ovviamente, non concludiamo che la vita esiste nelle vicinanze di Encelado”, ha detto Ferrier. “Invece, volevamo capire quanto è probabile che le bocche idrotermali di Encelado siano abitabili per microrganismi simili alla Terra. È molto probabile che i dati di Cassini ce lo diranno, secondo i nostri modelli”.

Ha aggiunto: “La composizione biologica del metano sembra essere coerente con i dati. In altre parole, non possiamo scartare l'”ipotesi di vita” come altamente improbabile. Per rifiutare l’ipotesi di vita, abbiamo bisogno di più dati dalle missioni future”.

Gli autori sperano che il loro articolo fornisca una guida per gli studi volti a comprendere meglio le osservazioni di Cassini e incoraggi la ricerca a chiarire i processi abiotici che potrebbero produrre abbastanza metano per spiegare i dati.

Ad esempio, il metano può provenire dalla degradazione chimica della materia organica primordiale che può essere presente nel nucleo di Encelado e che può essere parzialmente convertita in diidrogeno, metano e anidride carbonica attraverso il processo idrotermale. Ferrier ha spiegato che questa ipotesi è molto plausibile se si scopre che Encelado si è formato dall’accumulo di ricca materia organica fornita dalle comete.

“Si riduce in parte a quanto è probabile che pensiamo che diverse ipotesi dovrebbero iniziare con esso”, ha detto. “Ad esempio, se consideriamo che la probabilità di vita su Encelado è molto bassa, allora tali meccanismi abiotici alternativi diventano più probabili, anche se sono molto strani rispetto a ciò che sappiamo qui sulla Terra”.

Secondo gli autori, un progresso molto promettente per il documento risiede nella sua metodologia, in quanto non si limita a sistemi specifici come gli oceani interni delle lune ghiacciate e apre la strada alla gestione dei dati chimici degli esopianeti non appena diventano disponibili nel prossimi decenni.