Nell’oceano nascosto sotto il guscio ghiacciato della luna di Saturno Encelado è probabilmente all’opera un processo sconosciuto di produzione di metano, diversamente una produzione così massiccia potrebbe avere origine organica, come suggerisce un nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy dagli scienziati dell’Università dell’Arizona e della Paris Sciences & Lettres University.
I pennacchi d’acqua che eruttano da Encelado hanno a lungo affascinato gli scienziati e il pubblico, ispirando ricerche e speculazioni sul vasto oceano che si crede sia stretto tra il nucleo roccioso della luna e il suo guscio ghiacciato.
Volando attraverso i pennacchi e campionando la loro composizione chimica, la sonda Cassini ha rilevato una concentrazione relativamente alta di alcune molecole che sulla Terra risultano associate alle bocche idrotermali sul fondo degli oceani, in particolare diidrogeno, metano e anidride carbonica. La quantità di metano trovata nei pennacchi è stata particolarmente inaspettata.
“Volevamo sapere: i microbi simili alla Terra che “mangiano” il diidrogeno e producono metano potrebbero spiegare la quantità sorprendentemente grande di metano rilevata da Cassini?” ha affermato Regis Ferriere, professore associato presso il Dipartimento di ecologia e biologia evolutiva dell’Università dell’Arizona e uno dei due autori principali dello studio.
“La ricerca su questi batteri, noti come metanogeni, sul fondo marino di Encelado richiederebbe missioni di immersione profonda estremamente impegnative che non saranno possibili per diversi decenni“.
La metanogenesi su Encelado
Ferriere e il suo team hanno preso una strada diversa e più semplice: hanno costruito modelli matematici per calcolare la probabilità che processi diversi, inclusa la metanogenesi biologica, potessero spiegare i dati di Cassini.
Gli autori hanno applicato nuovi modelli matematici che combinano geochimica ed ecologia microbica per analizzare i dati del pennacchio analizzato dalla sonda Cassini e modellare i possibili processi che spiegherebbero al meglio le osservazioni.
La loro analisi ha concluso che i dati di Cassini sono coerenti sia con l’attività microbica delle bocche idrotermali, sia con eventuali processi che non coinvolgono forme di vita ma sono diversi da quelli noti che si verificano sulla Terra.
Sulla Terra, l’attività idrotermale si verifica quando l’acqua di mare fredda penetra nel fondo dell’oceano, circola attraverso la roccia sottostante e passa vicino a una fonte di calore, come una camera magmatica, prima di uscire nuovamente nell’acqua attraverso le bocche idrotermali.
Sulla Terra, il metano può essere prodotto attraverso l’attività idrotermale, ma a un ritmo lento. La maggior parte della produzione è dovuta a microrganismi che sfruttano lo squilibrio chimico del diidrogeno prodotto idrotermicamente come fonte di energia e producono metano dall’anidride carbonica in un processo chiamato metanogenesi.
Il team ha esaminato la composizione del pennacchio di Encelado come il risultato finale di diversi processi chimici e fisici che si verificano all’interno della luna.
In primo luogo, i ricercatori hanno valutato quale produzione idrotermale di diidrogeno si adatterebbe meglio alle osservazioni di Cassini e se questa produzione potrebbe fornire abbastanza “cibo” per sostenere una popolazione di metanogeni idrogenotrofici simili a quelli che troviamo sulla Terra.
Per fare ciò, hanno sviluppato un modello per le dinamiche di popolazione di un ipotetico metanogeno idrogenotrofico, la cui nicchia termica ed energetica è stata modellata su ceppi noti della Terra.
Gli autori hanno quindi eseguito il modello per vedere se un determinato insieme di condizioni chimiche, come la concentrazione di diidrogeno nel fluido idrotermale e la temperatura, potrebbero fornire un ambiente adatto per la crescita di questi microbi. Hanno anche esaminato quale effetto avrebbe un’ipotetica popolazione di microbi sul suo ambiente, ad esempio sui tassi di fuga di diidrogeno e metano nei pennacchi.
“In sintesi, non solo possiamo valutare se le osservazioni di Cassini sono compatibili con un ambiente abitabile per la vita, ma potremmo anche fare previsioni quantitative sulle osservazioni previste, nel caso in cui la metanogenesi dovesse effettivamente verificarsi sul fondo marino di Encelado“, ha spiegato Ferriere.
I risultati suggeriscono che anche la stima più alta possibile della produzione abiotica di metano, o della produzione di metano senza aiuti biologici, basata sulla chimica idrotermale nota è lungi dall’essere sufficiente per spiegare la concentrazione di metano misurata nei pennacchi.
L’aggiunta della metanogenesi biologica al mix, tuttavia, potrebbe produrre abbastanza metano da corrispondere alle osservazioni di Cassini.
“Ovviamente, non stiamo concludendo che la vita esiste nell’oceano di Encelado“, ha detto Ferriere.
“Piuttosto, volevamo capire quanto fosse probabile che le bocche idrotermali di Encelado potessero essere abitabili da microrganismi simili alla Terra. Molto probabilmente lo sono, ci dicono i dati di Cassini, sulla base dei nostri modelli”.
“E la metanogenesi biologica sembra essere compatibile con i dati. In altre parole, non possiamo scartare l'”ipotesi di vita” come altamente improbabile. Per rifiutare l’ipotesi di vita, avremo bisogno di più dati dalle missioni future“, ha aggiunto.
Gli autori sperano che il loro articolo fornisca una guida per studi volti a comprendere meglio le osservazioni fatte da Cassini e che incoraggi la ricerca a chiarire i processi abiotici che potrebbero produrre abbastanza metano per spiegare i dati.
Ad esempio, il metano potrebbe provenire dalla degradazione chimica della materia organica primordiale che potrebbe essere presente nel nucleo di Encelado e che potrebbe essere parzialmente trasformata in diidrogeno, metano e anidride carbonica attraverso il processo idrotermale.
Questa ipotesi sarebbe molto plausibile se si scoprisse che Encelado si è formato attraverso l’accrescimento di materiale ricco di sostanze organiche fornito dalle comete, ha spiegato Ferriere.
“Se riteniamo che la probabilità di vita in Encelado sia estremamente bassa, allora tali meccanismi abiotici alternativi diventano molto più probabili, anche se sono molto alieni rispetto a ciò che osserviamo qui sulla Terra“.
Secondo gli autori, un progresso molto promettente del documento risiede nella sua metodologia, in quanto non si limita a sistemi specifici come gli oceani interni delle lune ghiacciate e apre la strada alla gestione dei dati chimici provenienti da pianeti al di fuori del sistema solare man mano che diventeranno disponibili nei prossimi decenni.
