La luna helada de Júpiter, Europa, es un objetivo importante de la investigación astrobiológica, ya que ofrece un posible entorno habitable. Bajo su corteza helada de 10 km de espesor hay un océano de agua líquida de más de 100 km de profundidad. La energía derivada de la interacción gravitacional de la luna con Júpiter mantiene este océano cálido.

Un grupo de investigadores brasileños vinculados a la Universidad de São Paulo (USP) ha realizado una investigación teórica para evaluar la habitabilidad microbiana de Europa utilizando datos recopilados de entornos análogos en la Tierra. Han publicado su informe en Informes científicos .

"Estudiamos los posibles efectos de una fuente de energía biológicamente utilizable en Europa a partir de información obtenida de un entorno análogo en la Tierra, "dijo Douglas Galante, investigador del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS) de Brasil y del Centro de Investigaciones Astrobiológicas (NAP-Astrobio) del Instituto de Astronomía de la Universidad de São Paulo, Geofísica y Ciencias Atmosféricas (IAG-USP).

Galante coordina el estudio, cuyo objetivo es investigar lugares de Brasil y África con posibles vestigios de transformaciones geoquímicas e isotópicas relacionadas con el surgimiento de la vida multicelular en la Era Neoproterozoica.

En la mina de oro de Mponeng cerca de Johannesburgo, Sudáfrica, a una profundidad de 2,8 km, los investigadores encontraron rastros de cambios importantes relacionados con la historia de la vida en la Tierra, y un contexto terrestre análogo a Europa. Descubrieron que la bacteria Candidatus desulforudis audaxviator sobrevive dentro de la mina sin luz solar mediante radiólisis de agua. la disociación de moléculas de agua por radiación ionizante.

"Esta mina subterránea muy profunda tiene fugas de agua a través de grietas que contienen uranio radiactivo, "Dijo Galante." El uranio descompone las moléculas de agua para producir radicales libres (H +, OH-, y otros), que atacan las rocas circundantes, especialmente pirita (disulfuro de hierro, FeS2), produciendo sulfato. Las bacterias usan el sulfato para sintetizar ATP [trifosfato de adenosina], el nucleótido responsable del almacenamiento de energía en las células. Esta es la primera vez que se ha descubierto que un ecosistema sobrevive directamente sobre la base de la energía nuclear ".

Según Galante y sus colegas, el medio ambiente colonizado por bacterias en la mina Mponeng es un excelente análogo del medio ambiente que se supone existe en el fondo del océano de Europa.

Aunque la temperatura en la superficie de Europa está próxima al cero absoluto, hay una enorme cantidad de energía térmica en su núcleo, como efecto de la interacción de Europa con la poderosa gravedad de Júpiter, lo que hace que la órbita del satélite sea extremadamente elíptica. Por lo tanto, Europa orbita muy cerca o bastante lejos del gigante gaseoso. La luna experimenta una deformación geométrica como resultado de la inmensa fuerza de marea de Júpiter. La energía liberada por los estados alternos de elongación y relajación hace que el subsuelo de Europa sea capaz de albergar un océano de agua líquida.

"Sin embargo, no es suficiente que haya agua líquida calentada, "dijo Galante. Según el investigador, la actividad biológica se basa en diferencias en las concentraciones de moléculas, iones o electrones en distintas regiones que producen un flujo en una determinada dirección, permitiendo la ocurrencia de la respiración celular, fotosíntesis, Producción de ATP y otros procesos comunes a los seres vivos.

"Emanaciones hidrotermales, de hidrógeno molecular [H2], sulfuro de hidrógeno [H2S], ácido sulfúrico [H2SO4], metano [CH4], etc., son fuentes importantes de desequilibrio químico y factores potenciales de transducción biológica, es decir., transformación del desequilibrio en energía biológicamente útil, "Dijo Galante." Estas fuentes hidrotermales son el escenario más plausible para el origen de la vida en la Tierra ".

Investigando las condiciones en Europa para la producción de ATP

El grupo evaluó cómo los desequilibrios químicos en Europa podrían iniciarse a través de la emanación de agua que conduce a reacciones en cadena entre el agua y los elementos químicos que se encuentran en la corteza de Europa; sin embargo, hay una falta total de datos empíricos de apoyo. "Es por eso que buscamos un efecto físico más universal que era muy probable que ocurriera. Ese efecto fue la acción de la radiactividad, "Dijo Galante.

Los cuerpos celestes del sistema solar con núcleos rocosos comparten los mismos materiales radiactivos, Expulsado al espacio por explosiones de supernovas que originaron el sol y los planetas. Los investigadores consideraron las concentraciones de uranio, torio y potasio en Europa sobre la base de las cantidades ya observadas y medidas en la Tierra, en meteoritos y en Marte.

"De estas cantidades, pudimos estimar la energía liberada, cómo esta energía interactúa con el agua circundante, and the efficiency of the water radiolysis resulting from this interaction in generating free radicals, " Galante said.

Según el estudio, along with radionuclides, pyrite is a crucial ingredient whose presence is indispensable for life in Europa. "One of the proposals deriving from our study is that traces of pyrite should be looked for as part of any assessment of the habitability of a celestial body, " said Galante. Chances for finding pyrite in a hypothetical mission to Europa are good, since sulfur (S) and iron (Fe) are elements found in abundance across the solar system.

"The ocean bed on Europa appears to offer very similar conditions to those that existed on primitive Earth during its first billion years. So studying Europa today is to some extent like looking back at our own planet in the past. In addition to the intrinsic interest of Europa's habitability and the existence of biological activity there, the study is also a gateway to understanding the origin and evolution of life in the universe."