Es probable que un proceso desconocido de producción de metano esté funcionando en el océano oculto debajo de la capa helada de Encelado, la luna de Saturno. sugiere un nuevo estudio publicado en Astronomía de la naturaleza por científicos de la Universidad de Arizona y la Universidad Paris Sciences &Lettres.

Las gigantescas columnas de agua que brotan de Encelado han fascinado durante mucho tiempo a los científicos y al público por igual, inspiradora investigación y especulación sobre el vasto océano que se cree que se encuentra entre el núcleo rocoso de la luna y su caparazón helado. Volando a través de las plumas y probando su composición química, la nave espacial Cassini detectó una concentración relativamente alta de ciertas moléculas asociadas con respiraderos hidrotermales en el fondo de los océanos de la Tierra, específicamente dihidrógeno, metano y dióxido de carbono. La cantidad de metano encontrada en las columnas fue particularmente inesperada.

"Queríamos saber:¿Podrían los microbios similares a la Tierra que 'comen' el dihidrógeno y producen metano explicar la cantidad sorprendentemente grande de metano detectada por Cassini?" dijo Regis Ferriere, profesor asociado en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Arizona y uno de los dos autores principales del estudio. "Buscando tales microbios, conocidos como metanógenos, en el lecho marino de Encelado requeriría misiones de inmersión profunda extremadamente desafiantes que no están a la vista durante varias décadas ".

Ferriere y su equipo tomaron un camino diferente, ruta más fácil:Construyeron modelos matemáticos para calcular la probabilidad de que diferentes procesos, incluida la metanogénesis biológica, podría 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 explicarían mejor las observaciones. Concluyen que los datos de Cassini son consistentes con la actividad de los respiraderos hidrotermales microbianos, o con procesos que no involucran formas de vida pero que son diferentes de los que se sabe que ocurren en la Tierra.

En la tierra, La actividad hidrotermal ocurre 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 volver a arrojarse al agua a través de respiraderos hidrotermales. En la tierra, el metano se puede producir a través de la actividad hidrotermal, pero a un ritmo lento. La mayor parte de la producción se debe a microorganismos que aprovechan el desequilibrio químico del dihidrógeno producido hidrotermalmente como fuente de energía. y producir metano a partir de dióxido de carbono en un proceso llamado metanogénesis.

El equipo analizó la composición de la pluma de Encelado como el resultado final de varios procesos químicos y físicos que tienen lugar en el interior de la luna. Primero, los investigadores evaluaron qué producción hidrotermal de dihidrógeno encajaría mejor con las observaciones de Cassini, y si esta producción podría proporcionar suficiente "alimento" para sostener una población de metanógenos hidrogenotróficos similares a la Tierra. Para hacer eso, desarrollaron un modelo para la dinámica poblacional de un hipotético metanógeno hidrogenotrófico, cuyo nicho térmico y energético se modeló a partir de cepas conocidas de la Tierra.

Luego, los autores ejecutaron el modelo para ver si un conjunto dado de condiciones químicas, como la concentración de dihidrógeno en el fluido hidrotermal, y la temperatura proporcionaría un entorno adecuado para que crezcan estos microbios. También analizaron el efecto que tendría una población de microbios hipotética en su entorno, por ejemplo, sobre las tasas de escape de dihidrógeno y metano en la columna.

"En resumen, no solo podríamos evaluar si las observaciones de Cassini son compatibles con un entorno habitable para la vida, pero también podríamos hacer predicciones cuantitativas sobre las observaciones esperadas, si la metanogénesis realmente ocurriera en el lecho marino de Encelado, "Ferriere explicó.

Los resultados sugieren que incluso la estimación más alta posible de la producción de metano abiótico, 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 las plumas. Añadiendo metanogénesis biológica a la mezcla, sin embargo, podría producir suficiente metano para coincidir con las observaciones de Cassini.

"Obviamente, no estamos concluyendo que exista vida en el océano de Encelado, "Ferriere dijo." Más bien, Queríamos entender qué tan probable sería que los respiraderos hidrotermales de Encelado pudieran ser habitables para microorganismos similares a la Tierra. Muy probable, los datos de Cassini nos dicen, 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 misiones futuras, "añadió.

Los autores esperan que su artículo proporcione una guía 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 provenir de la descomposición química de la materia orgánica primordial que puede estar presente en el núcleo de Encelado 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 Encelado se formó a través de la acumulación de material rico en orgánicos suministrado por cometas, Ferriere explicó.

"En parte se reduce a la probabilidad de que creemos que son diferentes hipótesis para empezar, ", dijo." Por ejemplo, si consideramos que la probabilidad de vida en Encelado es extremadamente baja, entonces tales mecanismos abióticos alternativos se vuelven mucho más probables, incluso si son muy extraños en comparación con lo que conocemos aquí en la Tierra ".

Según los autores, Un avance muy prometedor del artículo radica en su metodología, ya que no se limita a sistemas específicos como océanos interiores de lunas heladas y allana el camino para tratar con datos químicos de planetas fuera del sistema solar a medida que estén disponibles en las próximas décadas.