El metano de Encélado: ¿un posible indicador de vida?

Fecha de publicación: Jul 09, 2021 11:0:26 AM

Es probable que exista un proceso desconocido de producción de metano en el océano oculto bajo la capa congelada de la luna Encélado de Saturno, sugiere un nuevo estudio.

Las columnas gigantes de agua que brotan desde Encélado han fascinado durante mucho tiempo a científicos y público por igual, inspirando investigaciones y especulación acerca del vasto océano que se cree que se encuentra entre el núcleo rocoso de la luna y su corteza congelada. Al volar a través de sus columnas y analizar su composición química, la sonda Cassini detectó una concentración relativamente alta de ciertas moléculas asociadas con fuentes hidrotermales en el fondo de los océanos de la Tierra, específicamente dihidrógeno, metano y dióxido de carbono. La cantidad de metano encontrado en las columnas era particularmente inesperada.

“Buscábamos saber: ¿podrían microbios como los terrestres que ‘comen’ dihidrógeno y producen metano explicar la cantidad sorprendentemente grande de metano detectada por Cassini?”, dijo Régis Ferrière, profesor adjunto del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Arizona y uno de los principales autores del estudio. “La búsqueda de tales microbios, conocidos como metanógenos, en el fondo marino de Encélado requeriría misiones extremadamente desafiantes de inmersión profunda que no están a la vista durante varias décadas”.

Ferrière y su equipo tomaron un camino diferente y más fácil: Construyeron modelos matemáticos para calcular la probabilidad de que procesos diferentes, incluyendo la metanogénesis, pudieran explicar los datos de la misión Cassini de la NASA.

Los autores aplicaron nuevos modelos matemáticos que combinan geoquímica y ecología microbiana para analizar los datos de las columnas y modelar los posibles procesos que mejor explicarían las observaciones. Concluyen que los datos de Cassini son consistentes ya sea con actividad microbiana en fuentes hidrotermales, o con procesos que no incluyen formas de vida, pero que son diferentes de los conocidos en la Tierra.

En nuestro planeta, la actividad hidrotermal ocurre cuando el agua de mar fría se hunde en el fondo oceánico, circula a través de la roca subyacente y pasa cerca de una fuente de calor, como una cámara de magma, antes de ser expulsada nuevamente a través de respiraderos hidrotermales. En la Tierra, el metano puede ser producido por la actividad hidrotermal, pero a un ritmo bajo. La mayoría de la producción se debe a microorganismos que aprovechan el desequilibrio químico del dihidrógeno producido hidrotermalmente como fuente de energía y producen metano a partir del dióxido de carbono en un proceso llamado metanogénesis.

El equipo analizó la composición de las columnas de Encélado como el resultado final de varios procesos químicos y físicos teniendo lugar en el interior de la luna. Primero, los investigadores evaluaron si la producción hidrotermal del dihidrógeno encajaría mejor con las observaciones de Cassini, y si esta producción podría proporcionar suficiente “alimento” para sustentar una población de metanógenos hidrogenotróficos como los de la Tierra. Para hacerlo, desarrollaron un modelo para la población dinámica de un hipotético metanógeno hidrogenotrófico, cuyo nicho térmico y energético fue modelado a partir de cepas conocidas en la Tierra.

Luego, los autores ejecutaron el modelo para ver si un conjunto dado de condiciones químicas, tales como la concentración de dihidrógeno en el fluido hidrotermal y la temperatura, proporcionaría un ambiente adecuado para que estos microbios crezcan. También analizaron qué efectos tendría en su ambiente una hipotética población de microbios; por ejemplo, en la velocidad de expulsión del dihidrógeno y metano en las columnas.

“En resumen, no solo podríamos evaluar si las observaciones de Cassini son compatibles con un ambiente habitable para la vida, sino que también podríamos hacer predicciones cuantitativas acerca de las observaciones esperadas, si la metanogénesis realmente ocurriera en el fondo marino de Encélado”, explicó Ferrière.

Los resultados sugieren que incluso la estimación más alta posible de producción abiótica de metano –o 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 columnas. Sin embargo, la adición de metanogénesis biológica a la mezcla produciría suficiente metano para encajar con las observaciones de Cassini.

“Obviamente, no estamos concluyendo que exista vida en el océano de Encélado. Más bien, buscamos comprender cuán probable sería que las fuentes hidrotermales de Encélado pudieran ser habitables para microorganismos similares a los de la Tierra. Muy probablemente, nos dicen los datos de Cassini, según nuestros modelos”, dijo Ferrière.

“Y la metanogénesis biológica parece ser compatible con los datos. En otras palabras, no podemos descartar la ‘hipótesis de vida’ como altamente improbable. Para rechazar la hipótesis de vida, necesitamos más datos de misiones futuras”, añadió.

Los autores esperan que su artículo proporcione una guía para estudios que pretendan comprender mejor las observaciones hechas 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 proceder de la descomposición química de la materia orgánica primordial que podría estar presente en el núcleo de Encélado y que podría ser convertido parcialmente en dihidrógeno, metano y dióxido de carbono a través del proceso hidrotermal. Esta hipótesis es muy posible si resulta que Encélado se formó a través de la acreción de material rico en compuestos orgánicos suministrados por cometas, explicó Ferrière.

“En parte se reduce a lo probable que creemos que son las diferentes hipótesis para empezar”, dijo. “Por ejemplo, si consideramos que la probabilidad de vida en Encélado es extremadamente baja, entonces dicha alternativa de mecanismos abióticos se vuelve mucho más probable, incluso si son muy extraños comparados 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 tales como océanos interiores de lunas congeladas y allana el camino para tratar con datos químicos de planetas fuera del Sistema Solar a medida que estén disponibles en las próximas décadas.

El artículo “Bayesian analysis of Enceladus’s plume data to assess methanogenesis” fue publicado el 7 de junio de 2021 en Nature Astronomy.

Fuente: University of Arizona

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