Los océanos cubiertos de hielo de algunas de las lunas que orbitan 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 Universidad Libre de Berlín muestra que los granos de hielo expulsados de estos cuerpos planetarios pueden contener material suficiente para que los instrumentos que se dirijan allí en otoño detecten indicios de vida, si es que ésta existe.
Por primera vez hemos demostrado que incluso una pequeña fracción de material celular podría ser identificada por un espectrómetro de masas a bordo de una nave espacial, dijo el autor principal Fabian Klenner, investigador postdoctoral de la UW en Ciencias de la Tierra y del Espacio. Nuestros resultados nos dan más confianza en que, utilizando los próximos instrumentos, podremos detectar formas de vida similares a las de la Tierra, que cada vez creemos más que podrían estar presentes en lunas con océanos.
El estudio, de acceso abierto, se publicó en Science Advances. Otros autores del equipo internacional proceden de la Universidad Abierta del Reino Unido, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, la Universidad de Colorado en Boulder y la Universidad de Leipzig.
La misión Cassini que finalizó en 2017 descubrió grietas paralelas cerca del polo sur de la luna Encélado de Saturno. De estas grietas emanan penachos 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 preparar esa misión, los investigadores están estudiando lo que podría encontrar esta nueva generación de instrumentos. Resulta técnicamente prohibitivo simular directamente granos de hielo que vuelan por el espacio a una velocidad de 4 a 6 kilómetros por segundo para chocar contra un instrumento de observación, como será la velocidad de colisión real. En su lugar, los autores utilizaron un montaje experimental que envía un fino haz de agua líquida al vacío, donde se desintegra en gotitas. A continuación, utilizaron un rayo láser para excitar las gotitas y un análisis espectral de masas para imitar lo que detectarán los instrumentos de la sonda espacial.
Los resultados recién publicados demuestran que los instrumentos previstos para futuras misiones, como el Surface Dust Analyzer a bordo de Europa Clipper, pueden detectar material celular en uno de los cientos de miles de granos de hielo.
El estudio se centró en Sphingopyxis alaskensis, una bacteria común en las aguas de Alaska. Aunque 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. Todo ello lo convierte 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 encajar en los granos de hielo que se desprenden de un mundo oceánico como Encélado o Europa, afirma Klenner.
Los resultados muestran que los instrumentos pueden detectar esta bacteria, o partes de ella, en un solo grano de hielo. Distintas moléculas acaban en distintos granos de hielo. La nueva investigación demuestra que el análisis de granos de hielo individuales, donde puede concentrarse el biomaterial, es más eficaz que el promedio de una muestra mayor que contenga miles de millones de granos individuales.
Un estudio reciente dirigido por los mismos investigadores mostró indicios de fosfato en Encélado. Este cuerpo planetario parece contener ahora energía, agua, fosfato, otras sales y material orgánico basado en el carbono, lo que hace cada vez más probable que albergue formas de vida similares a las que se encuentran en la Tierra.
La hipótesis de los autores es que si las células bacterianas están envueltas en una membrana lipídica, como las de la Tierra, también formarían una piel en la superficie del océano. En la Tierra, la espuma oceánica es una parte fundamental del rocío marino que contribuye al olor del océano. En una luna helada en la que el océano está conectado a la superficie (por ejemplo, a través de grietas en la capa de hielo), el vacío del espacio exterior provocaría la ebullición de este océano subsuperficial. Las burbujas de gas se elevan a través del océano y estallan en la superficie, donde el material celular se incorpora a los granos de hielo dentro de la pluma.
Describimos aquí un escenario plausible de cómo las células bacterianas pueden, en teoría, incorporarse al material helado que se forma a partir del agua líquida en Encélado o Europa y que luego se emite al espacio, explica Klenner.
El analizador de polvo superficial de Europa Clipper será más potente que los instrumentos de misiones anteriores. Éste y otros instrumentos futuros también podrán detectar por primera vez iones con carga negativa, lo que los hará más adecuados para detectar ácidos grasos y lípidos.
Para mí, es aún más emocionante buscar lípidos, o ácidos grasos, que buscar bloques de construcción de 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 pensamos encontrar vida, o rastros de ella, en lunas heladas, dijo el autor principal Frank Postberg, profesor de ciencias planetarias en la Universidad Libre de Berlín. Si la vida está presente allí, claro, y le importa estar encerrada en granos de hielo procedentes de un entorno como un depósito de agua subsuperficial.
Fuentes
University of Washington | Fabian Klenner, Janine Bönigk, et al., How to identify cell material in a single ice grain emitted from Enceladus or Europa. Science Advances, vol.10 no.12, DOI:10.1126/sciadv.adl0849
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