En 2018, se descubrieron moléculas orgánicas muy grandes en partículas de hielo en Encelado, la luna de Saturno. Aún no está claro si indican la existencia de vida o si fueron creados de alguna otra manera. Un estudio reciente podría ayudar a responder esta pregunta. Es posible que las condiciones que sustentan o mantienen la vida en océanos extraterrestres puedan dejar rastros moleculares en granos de hielo.
La investigación al respecto se llevó a cabo en la FU de Berlín y el científico principal, el Dr. Nozair Khawaja, se mudó recientemente a la Universidad de Stuttgart. El trabajo está publicado en la revista Philosophical Transactions of the Royal Society A:Mathematical, Physical and Engineering Sciences .
La cuna de la vida en la Tierra probablemente estuvo ubicada en un respiradero de agua caliente en el fondo del océano. "En la investigación también hablamos de un campo hidrotermal", explica el Dr. Nozair Khawaja del Instituto de Sistemas Espaciales (IRS) de la Universidad de Stuttgart. "Existe evidencia convincente de que en estos campos prevalecen condiciones que son importantes para el surgimiento o mantenimiento de formas de vida simples."
Es posible que tales respiraderos también existan en un cuerpo celeste que no está muy lejos de nuestro planeta según los estándares cósmicos:la luna Encelado de Saturno. Esta luna mide alrededor de 500 kilómetros de diámetro y su superficie está cubierta por una capa de hielo de 30 kilómetros de espesor.
En 2005, los científicos descubrieron una enorme nube de partículas de hielo sobre su polo sur. Tres años después, la sonda espacial Cassini de la NASA atravesó esta nube. Los instrumentos de medición de la sonda revelaron algo sorprendente:la composición de las partículas sugiere claramente la presencia de un océano de agua líquida debajo de la corteza helada de Encelado.
Khawaja trabajó junto con el profesor Frank Postberg, planetólogo de la Freie Universität (FU) de Berlín, para analizar en detalle los datos de la misión Cassini. Explican:"En 2018 y 2019, encontramos varias moléculas orgánicas, incluidas algunas que normalmente son componentes básicos de compuestos biológicos".
Los datos fueron registrados con un instrumento de medición de baja resolución de Cassini. Sin embargo, esto podría indicar que el océano de Encelado, la luna de Saturno, está lleno de moléculas orgánicas. "Y eso significa que es posible que allí se estén produciendo reacciones químicas que eventualmente podrían conducir a la vida".
Los investigadores también sospechan que hay campos hidrotermales ubicados en el fondo del océano de Encelado. Hasta ahora no estaba claro si las moléculas orgánicas descubiertas se formaron en estos campos. Khawaja, junto con sus colegas Lucia Hortal y Thomas Sullivan, ha estado buscando una manera de responder a esta pregunta.
"Para ello, simulamos los parámetros de un posible campo hidrotermal en Encelado en el laboratorio de la FU de Berlín", dice Khawaja, que recientemente se mudó de la FU de Berlín a la Universidad de Stuttgart. "Luego investigamos qué efectos tienen estas condiciones en una cadena simple de aminoácidos". Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas y la base de toda la vida tal como la conocemos.
En el aparato de prueba reinaban temperaturas de 80 a 150 grados centígrados y una presión de 80 a 100 bar, unas cien veces mayor que en la superficie terrestre. En estas condiciones extremas, las cadenas de aminoácidos cambiaron de forma característica con el tiempo.
¿Pero es posible detectar estos cambios con los instrumentos de medición de las sondas espaciales? En otras palabras, ¿dejan un marcador inequívoco que deberíamos poder encontrar en los datos de Cassini (o de futuras misiones espaciales)?
El instrumento de medición a bordo de la sonda espacial Cassini, el Cosmic Dust Analyzer, analiza el polvo y las partículas de hielo de Encelado en el espacio que viajan a velocidades de hasta 20 kilómetros por segundo. Los choques a alta velocidad entre estas partículas hacen que el material se vaporice y las moléculas que contiene se rompan. Los fragmentos pierden electrones y luego quedan cargados positivamente. Pueden ser atraídos hacia un electrodo cargado negativamente y cuanto más ligeros sean, más rápido llegarán a él.
Es posible obtener el llamado "espectro de masas" midiendo el tiempo de tránsito de todos los fragmentos. Esto luego puede usarse para sacar conclusiones sobre la molécula original.
Sin embargo, es difícil aplicar este método de medición en el laboratorio. "En su lugar, empleamos por primera vez un método de medición alternativo llamado LILBID en partículas de hielo que contienen material alterado hidrotermalmente", explica Khawaja.
"Esto proporciona espectros de masas muy similares a los del instrumento Cassini. Lo utilizamos para medir una cadena de aminoácidos antes y después del experimento. En el proceso, encontramos señales características que fueron causadas por las reacciones en nuestro campo hidrotermal simulado". Los investigadores repetirán ahora este experimento con otras moléculas orgánicas en condiciones geofísicas prolongadas en el océano de Encelado.
Sus hallazgos permiten buscar dichos marcadores en los datos de Cassini (o en los datos de futuras misiones). Si se encuentra, esto sería una prueba más de la existencia de un campo hidrotermal en Encelado. Esto también aumenta la probabilidad de que la vida pueda desarrollarse y sobrevivir en Encelado.
Más información: Nozair Khawaja et al, Caracterización de laboratorio de oligopéptidos procesados hidrotermalmente en granos de hielo emitidos por Encelado y Europa, Transacciones filosóficas de la Royal Society A:Ciencias matemáticas, físicas y de ingeniería (2024). DOI:10.1098/rsta.2023.0201
Proporcionado por la Universidad de Stuttgart
