Los océanos cubiertos de hielo de algunas de las lunas que orbitan alrededor de Saturno y Júpiter son los principales candidatos en la búsqueda de vida extraterrestre. Un nuevo estudio de laboratorio dirigido por la Universidad de Washington en Seattle y la Freie Universität de Berlín muestra que los granos de hielo individuales expulsados de estos cuerpos planetarios pueden contener suficiente material para que los instrumentos que se dirigen allí en otoño detecten signos de vida, si es que existe. .
"Por primera vez hemos demostrado que incluso una pequeña fracción de material celular podría identificarse mediante un espectrómetro de masas a bordo de una nave espacial", dijo el autor principal Fabian Klenner, investigador postdoctoral de la Universidad de Washington en ciencias terrestres y espaciales. "Nuestros resultados nos dan más confianza en que utilizando los próximos instrumentos podremos detectar formas de vida similares a las de la Tierra, que creemos cada vez más que podrían estar presentes en lunas con océanos".
El estudio de acceso abierto se publicó en Science Advances . Otros autores del equipo internacional son de The Open University en el Reino Unido; el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA; la Universidad de Colorado, Boulder; y la Universidad de Leipzig.
La misión Cassini que finalizó en 2017 descubrió grietas paralelas cerca del polo sur de Encélado, la luna de Saturno. De estas grietas emanan columnas que contienen gas y granos de hielo. La misión Europa Clipper de la NASA, cuyo lanzamiento está previsto para octubre, llevará más instrumentos para explorar con aún más detalle una luna helada de Júpiter, Europa.
Para prepararse para esa misión, los investigadores están estudiando lo que podría encontrar esta nueva generación de instrumentos. Es técnicamente prohibitivo simular directamente granos de hielo que vuelan por el espacio a entre 4 y 6 kilómetros por segundo para impactar en un instrumento de observación, como será la velocidad real de colisión.
En cambio, los autores utilizaron una configuración experimental que envía un fino haz de agua líquida al vacío, donde se desintegra en gotas. Luego utilizaron un rayo láser para excitar las gotas y un análisis espectral de masas para imitar lo que detectarán los instrumentos de la sonda espacial.
Los resultados recientemente publicados muestran que los instrumentos previstos para futuras misiones, como el analizador de polvo superficial a bordo del Europa Clipper, pueden detectar material celular en uno entre cientos de miles de granos de hielo.
El estudio se centró en Sphingopyxis alaskensis, una bacteria común en las aguas de Alaska. Si bien muchos estudios utilizan la bacteria Escherichia coli como organismo modelo, este organismo unicelular es mucho más pequeño, vive en ambientes fríos y puede sobrevivir con pocos nutrientes. Todas estas cosas lo convierten en un mejor candidato para la vida potencial en las lunas heladas de Saturno o Júpiter.
"Son extremadamente pequeños, por lo que en teoría son capaces de caber en los granos de hielo que se emiten desde un mundo oceánico como Encelado o Europa", dijo Klenner.
Los resultados muestran que los instrumentos pueden detectar esta bacteria, o partes de ella, en un solo grano de hielo. Diferentes moléculas terminan en diferentes granos de hielo. La nueva investigación muestra que analizar granos de hielo individuales, donde se puede concentrar biomaterial, es más exitoso que promediar una muestra más grande que contiene miles de millones de granos individuales.
Un estudio reciente dirigido por los mismos investigadores mostró evidencia de fosfato en Encelado. Este cuerpo planetario ahora parece contener energía, agua, fosfato, otras sales y material orgánico a base de carbono, lo que hace que sea cada vez más probable que albergue formas de vida similares a las que se encuentran en la Tierra.
Los autores plantean la hipótesis de que si las células bacterianas estuvieran encerradas en una membrana lipídica, como las de la Tierra, también formarían una piel en la superficie del océano. En la Tierra, la espuma del océano es una parte clave de la espuma del mar que contribuye al olor del océano. En una luna helada donde el océano está conectado a la superficie (por ejemplo, a través de grietas en la capa de hielo), el vacío del espacio exterior haría que este océano subterráneo hirviera. Las burbujas de gas suben a través del océano y estallan en la superficie, donde el material celular se incorpora a los granos de hielo dentro de la columna.
"Aquí describimos un escenario plausible de cómo las células bacterianas pueden, en teoría, incorporarse al material helado que se forma a partir de agua líquida en Encelado o Europa y luego se emite al espacio", dijo Klenner.
El analizador de polvo de superficie a bordo del Europa Clipper tendrá mayor potencia que los instrumentos de misiones anteriores. Este y futuros instrumentos también podrán por primera vez detectar iones con cargas negativas, lo que los hará más adecuados para detectar ácidos grasos y lípidos.
"Para mí, es incluso más emocionante buscar lípidos o ácidos grasos que buscar componentes básicos del ADN, y la razón es que los ácidos grasos parecen ser más estables", dijo Klenner.
"Con la instrumentación adecuada, como el analizador de polvo superficial de la sonda espacial Europa Clipper de la NASA, podría ser más fácil de lo que pensábamos encontrar vida, o rastros de ella, en lunas heladas", dijo el autor principal Frank Postberg, profesor de ciencias planetarias. en la Freie Universität Berlin.
"Si hay vida allí, por supuesto, y le interesa estar encerrada en granos de hielo que se originan en un entorno como un depósito de agua subterráneo."
Más información: Fabian Klenner, Cómo identificar material celular en un único grano de hielo emitido desde Encelado o Europa, Avances científicos (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl0849. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl0849
Información de la revista: Avances científicos , Naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Washington
