Este artículo fue publicado originalmente en Eos. La publicación contribuyó con el artículo a Expert Voices: Op-Ed & Insights de Space.com.
Una nueva investigación de laboratorio sugiere que algunas moléculas orgánicas detectadas previamente en columnas que brotan de Encelado, la luna de Saturno, pueden ser productos de radiación natural, en lugar de originarse en el océano subterráneo de la luna. Este descubrimiento complica la evaluación de la relevancia astrobiológica de estos compuestos.
Encelado esconde un océano global enterrado bajo su corteza helada. El material de este depósito líquido es expulsado al espacio desde grietas en el hielo cerca del polo sur, formando columnas de partículas de hielo del tamaño de polvo que se extienden por cientos de kilómetros. Si bien la mayor parte de este material vuelve a caer a la superficie, una parte permanece en órbita y pasa a formar parte del anillo E de Saturno, el anillo más externo y ancho del planeta.
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Entre 2005 y 2015, la nave espacial Cassini de la NASA voló repetidamente a través de estas columnas y detectó una variedad de moléculas orgánicas. La detección fue vista como evidencia de un ambiente químicamente rico y potencialmente habitable bajo el hielo, donde las moléculas esenciales para la vida podrían estar disponibles. Sin embargo, el nuevo estudio ofrece una explicación de que la radiación, y no la biología, está detrás de la presencia de al menos algunas de estas moléculas orgánicas.
Para probar el papel de la radiación espacial, un equipo de investigadores dirigido por la científica planetaria Grace Richards, postdoctorada en el Instituto Nacional de Astrofísica de Roma, simuló las condiciones cerca de la superficie de Encelado creando una mezcla de agua, dióxido de carbono, metano y amoníaco, los principales componentes esperados de la superficie del hielo en Encelado. Enfriaron el brebaje a -200°C dentro de una cámara de vacío y luego lo bombardearon con iones de agua, que son un componente importante del entorno de radiación que rodea la luna.
La radiación indujo una serie de reacciones químicas que produjeron un cóctel de moléculas, incluyendo monóxido de carbono, cianato, amonio y varios alcoholes, así como precursores moleculares de aminoácidos como formamida, acetileno y acetaldehído. La presencia de estas moléculas simples indica que la radiación podría inducir reacciones similares en Encelado.
Richards presentó estos hallazgos en la reunión conjunta del Congreso Científico Europlanet y la División de Ciencias Planetarias (EPSC-DPS 2025) en Helsinki, Finlandia. Ella y sus coautores también publicaron un informe detallado en Planetary and Space Science.
Encélado y más allá
La nueva investigación plantea la cuestión de si las moléculas orgánicas detectadas en las columnas de Encelado realmente provienen del océano enterrado de la luna, si se forman en el espacio o si se forman cerca de la superficie después de que las columnas abandonan el interior de Encelado.
Si bien el hallazgo no excluye la posibilidad de que haya un océano habitable en Encelado, Richards insta a tener precaución al asumir un vínculo directo entre la presencia de estas moléculas en las columnas, su origen y su posible papel como precursores de la bioquímica.
“No creo necesariamente que mis experimentos desacrediten cualquier cosa que tenga que ver con la habitabilidad de Encelado”, dijo Richards.
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Sin embargo, añadió, “cuando se intenta inferir la composición del océano a partir de lo que se ve en el espacio, es importante comprender todos los procesos que intervienen en la modificación de este material”. Además de la radiación, estos procesos incluyen cambios de fase, interacciones con las paredes de hielo de la luna e interacciones con el entorno espacial.
“Necesitamos muchos experimentos de ese tipo”, dijo el científico planetario Alexis Bouquet, investigador del Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNRS) en L’Université d’Aix-Marseille que no participó en el estudio. “Demostraron que se puede producir una cierta variedad de especies en condiciones relevantes para el polo sur de Encelado”.
Bouquet destacó la importancia de simular estos entornos en un laboratorio para planificar futuras misiones a Encelado y para interpretar los datos tan esperados de las misiones actuales a las lunas heladas de Júpiter. Estas misiones son Europa Clipper de la NASA, que explorará Europa, y JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) de la Agencia Espacial Europea (ESA), que visitará las tres lunas del planeta gigante con océanos subterráneos: Ganímedes, Calisto y también Europa.
La intensa radiación alrededor de Júpiter hace que estos experimentos sean especialmente relevantes. “Química de la radiación para Europa o las lunas jovianas en general [is] un gran problema, un problema mayor que en Encelado”, dice Bouquet.
Otra historia completamente
A medida que el trabajo de Richards cuestiona el origen de los compuestos orgánicos alrededor de Encelado, los investigadores siguen añadiendo más moléculas al rompecabezas.
Después de un nuevo análisis de los datos recopilados durante uno de los acercamientos de Cassini a Encelado en 2008, investigadores dirigidos por el científico planetario Nozair Khawaja en la Freie Universität Berlin y la Universidad de Stuttgart informaron del descubrimiento de nuevos tipos de moléculas orgánicas, aparentemente emanando de los respiraderos helados. Incluyen grupos y cadenas éster y éter y especies cíclicas que contienen dobles enlaces de oxígeno y nitrógeno.
En la Tierra, estas moléculas son eslabones esenciales en una serie de reacciones químicas que, en última instancia, producen compuestos complejos necesarios para la vida. Y si bien estas moléculas podrían tener un origen inorgánico, “aumentan el potencial de habitabilidad de Encélado”,
Dijo Khawaja. Los hallazgos aparecieron en Nature Astronomy.
El análisis del equipo de Khawaja sugiere que hay moléculas orgánicas complejas presentes en los granos de hielo recién expulsados de los respiraderos. Durante su último sobrevuelo, Cassini se acercó a 28 kilómetros de la superficie de la luna.
Después de modelar las columnas y los tiempos de residencia de los granos de hielo en el espacio, piensan que los granos de hielo muestreados por Cassini no pasaron mucho tiempo en el espacio, probablemente sólo “unos pocos minutos”, dijo Khawaja. “Está fresco”.
Esta corta duración en el espacio cuestiona si la radiación espacial tuvo tiempo suficiente para producir las moléculas orgánicas detectadas por Khawaja. Unos pocos minutos no serían suficientes para que se produjera una química tan compleja, incluso en un entorno de alta radiación.
“¿Granos grandes que salen de la superficie llenos de materia orgánica? Eso es mucho más difícil de explicar mediante la química de la radiación”, dijo Bouquet.
Si bien los tipos de experimentos realizados por Richards “son valiosos y llevan la ciencia al siguiente nivel”, dijo Khawaja, “nuestros resultados cuentan completamente la otra historia”.
De regreso a Encelado
Ambos estudios refuerzan la complejidad de la química de Encelado, manteniéndola como un objetivo principal en la búsqueda de vida extraterrestre, o al menos de los componentes básicos de la vida. Encelado tiene los tres requisitos previos para la vida: agua líquida, una fuente de energía y un rico cóctel de elementos y moléculas químicos. Incluso si el océano subterráneo está fuera de su alcance (se encuentra al menos a unos pocos kilómetros debajo del hielo cerca de los polos), las columnas ofrecen la única oportunidad conocida de tomar muestras de un océano líquido extraterrestre.
Ya están en marcha estudios para una posible misión de la ESA dedicada a Encelado, con planes que incluyen sobrevuelos de alta velocidad a través de las columnas y, potencialmente, un módulo de aterrizaje en el polo sur. Los conocimientos de ambos estudios recientes ayudarán a los investigadores a diseñar la instrumentación y guiarán la interpretación de resultados futuros.
“No hay mejor lugar para buscar [life] que Encelado”, dijo Khawaja.