Este artículo fue publicado originalmente en La conversación. La publicación contribuyó con el artículo a Space.com. Voces de expertos: artículos de opinión y opiniones.
Fabián Klenner es científico planetario y astrobiólogo de la Universidad de Washington (UW). Su investigación se centra en la exploración de lunas heladas del sistema solar, en particular Encelado, luna de Saturno, y Europa, luna de Júpiter.
Saturno tiene 146 lunas confirmadas – más que cualquier otro planeta en el sistema solar – pero destaca uno llamado Encelado. Parece tener los ingredientes para la vida.
De 2004 a 2017, Cassini – una misión conjunta entre NASAel Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana – investigaron Saturno, sus anillos y lunas. Cassini entregada hallazgos espectaculares. Encelado, de sólo 504 kilómetros (313 millas) de diámetro, alberga un océano de agua líquida debajo de su corteza helada que se extiende por toda la luna.
Los géiseres del polo sur de la Luna disparan gas y granos de hielo formados a partir del agua del océano. espacio.
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Aunque los ingenieros de Cassini no previeron analizar los granos de hielo que Encelado estaba emitiendo activamente, empacaron un analizador de polvo en la nave espacial. Este instrumento midió individualmente los granos de hielo emitidos e informó a los investigadores sobre la composición del océano subterráneo.
Como un científico planetario y astrobiólogo que estudia los granos de hielo de Encelado, me interesa saber si hay vida en esta u otras lunas heladas. También quiero entender cómo los científicos como yo podrían detectarlo.
Ingredientes para la vida
Al igual que Tierralos océanos, El océano de Encelado contiene salla mayor parte de la cual es cloruro de sodio, comúnmente conocida como sal de mesa. El océano también contiene varios compuestos a base de carbono y tiene una proceso llamado calentamiento de marea que genera energía dentro la luna. El agua líquida, la química basada en el carbono y la energía son ingredientes clave para la vida.
En 2023, otros científicos y yo encontramos fosfato, otro compuesto que sustenta la vidaen granos de hielo procedentes del océano de Encelado. El fosfato, una forma de fósforo, es vital para toda la vida en la Tierra. Es parte del ADN, las membranas celulares y los huesos. Este fue el primero tiempo que los científicos detectaron este compuesto en un océano de agua extraterrestre.
El núcleo rocoso de Encelado probablemente interactúa con el agua del océano a través de respiraderos hidrotermales. Estas estructuras calientes, parecidas a géiseres, sobresalen del fondo del océano. Los científicos predicen que un escenario similar pudo haber sido el lugar de nacimiento de la vida en la Tierra.
Detectando vida potencial
Hasta el momento nadie ha detectado vida más allá de la Tierra. Pero los científicos coinciden en que Encelado es un lugar muy prometedor para buscar vida. Entonces, ¿cómo hacemos para buscar?
En un artículo publicado en marzo de 2024, Mis colegas y yo realizamos una prueba de laboratorio. que simuló si los instrumentos analizadores de polvo de las naves espaciales podían detectar e identificar rastros de vida en los granos de hielo emitidos.
Para simular la detección de granos de hielo mientras los analizan los analizadores de polvo en el espacio, utilizamos un laboratorio en la Tierra. Usando esta configuración, inyectamos un pequeño haz de agua que contenía células bacterianas en el vacío, donde el haz se desintegró en gotas. Cada gota contenía, en teoría, una célula bacteriana.
Luego, disparamos un láser a las gotas individuales, lo que creó iones cargados a partir del agua y los compuestos celulares. Medimos los iones cargados usando una técnica llamada espectrometría de masas. Estas mediciones nos ayudaron a predecir qué deberían encontrar los instrumentos analizadores de polvo en una nave espacial si encontraran una célula bacteriana contenida en un grano de hielo.
Descubrimos que estos instrumentos harían un buen trabajo identificando material celular. Los instrumentos diseñados para analizar granos de hielo individuales deberían poder identificar células bacterianas, incluso si solo hay un 0,01% de los constituyentes de una sola célula en un grano de hielo de un géiser similar a Encelado.
Los analizadores podrían detectar una serie de firmas potenciales del material celular, incluidos aminoácidos y ácidos grasos. Detectado aminoácidos representan fragmentos de las proteínas de la célula o metabolitos, que son pequeñas moléculas que participan en reacciones químicas dentro de la célula. Ácidos grasos Son fragmentos de lípidos que forman las membranas celulares.
En nuestros experimentos utilizamos una bacteria llamada Esfingopyxis alaskensis. Las células de este cultivo son extremadamente pequeñas, del mismo tamaño que las células que podrían caber en los granos de hielo emitidos por Encelado. Además de su pequeño tamaño, a estas células les gustan los ambientes fríos y solo necesitan unos pocos nutrientes para sobrevivir y crecer, de forma similar a como probablemente sería la vida adaptada a las condiciones en el océano de Encelado.
El analizador de polvo específico de Cassini no tenía la capacidad analítica para identificar material celular en los granos de hielo. Sin embargo, los científicos ya están diseñando instrumentos con capacidades mucho mayores para posibles futuras misiones Encelado. Nuestro resultados experimentales informará la planificación y el diseño de estos instrumentos.
Misiones futuras
Encelado es uno de los principales objetivos de futuras misiones de la NASA y la Agencia Espacial Europea. En 2022, la NASA anunció que una misión a Encelado tenía la segunda prioridad más alta cuando eligieron sus próximas grandes misiones: una Urano La misión tenía la máxima prioridad.
La agencia europea anunció recientemente que Encelado es el principal objetivo de su próxima gran misión. Esta misión probablemente incluiría un analizador de polvo de alta capacidad para el análisis de granos de hielo.
Encelado no es la única luna con un océano de agua líquida. Europa, la luna de Júpiter También tiene un océano que abarca toda la luna debajo de su corteza helada. Granos de hielo en europa flotan sobre la superficie, y algunos científicos piensan que Europa puede incluso tener géiseres como Encelado que disparar granos al espacio. Nuestra investigación también ayudará a estudiar los granos de hielo de Europa.
La misión Europa Clipper de la NASA visitará Europa en los próximos años. Clipper está programado para lanzarse en octubre de 2024 y llegar a Júpiter en abril de 2030. Uno de los dos espectrómetros de masas de la nave espacial, el Analizador de polvo de superficieestá diseñado para el análisis de un solo grano de hielo.
Nuestro estudio demuestra que este instrumento podrá encontrar incluso fracciones diminutas de una célula bacteriana, si están presentes en sólo unos pocos granos de hielo emitidos.
Con los planes de futuro cercano de estas agencias espaciales y los resultados de nuestro estudio, las perspectivas de próximas misiones espaciales que visiten Encelado o Europa son increíblemente emocionantes. Ahora sabemos que con la instrumentación actual y futura, los científicos deberían poder descubrir si hay vida en alguna de estas lunas.
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