Encélado, la luna oceánica de Saturno, está atrayendo cada vez más atención en la búsqueda de vida en nuestro Sistema Solar. La mayor parte de lo que sabemos sobre Encélado y su océano cubierto de hielo proviene de la misión Cassini . Cassini finalizó su exploración del sistema de Saturno en 2017, pero los científicos todavía están trabajando en sus datos. Ahora, una nueva investigación refuerza la idea de que Encelado alberga las sustancias químicas necesarias para la vida.
Durante su misión, Cassini descubrió columnas de agua parecidas a géiseres que brotaban a través de la capa helada de Encélado. En 2008, Cassini realizó un sobrevuelo cercano y analizó las columnas con su Analizador de Polvo Cósmico (CDA). El CDA demostró que el agua de las columnas contenía una sorprendente mezcla de volátiles, incluidos dióxido de carbono, vapor de agua y monóxido de carbono. También encontró trazas de nitrógeno molecular, hidrocarburos simples y sustancias químicas orgánicas complejas.
Pero los datos de Cassini todavía se están analizando, incluso seis años después de que completara su misión y fuera dirigida a la atmósfera de Saturno para su destrucción. Un nuevo artículo titulado “Observations of Elemental Composition of Enceladus Consistent with Generalized Models of Theoretical Ecosystems » presenta algunos hallazgos nuevos. El autor principal es Daniel Muratore, postdoctorado en el Instituto Santa Fe.
El trabajo se centra en el descubrimiento de amoníaco y fósforo inorgánico en el océano de Encélado. Los investigadores utilizaron teorías y modelos ecológicos y metabólicos para comprender cómo estos compuestos químicos podrían hacer que Encélado fuera propicio para la vida. «Aparte de especular sobre las concentraciones umbral de compuestos bioactivos para sustentar los ecosistemas, la teoría metabólica y ecológica puede proporcionar una poderosa lente interpretativa para evaluar si los ambientes extraterrestres son compatibles con los ecosistemas vivos», explican los autores.
Un componente crítico de la teoría ecológica es el índice de Redfield. Lleva el nombre del oceanógrafo estadounidense Alfred Redfield. En 1934, Redfield publicó resultados que mostraban que la proporción de carbono, nitrógeno y fósforo (C:N:P) era notablemente consistente en toda la biomasa oceánica en 106:16:1. Otros investigadores encontraron que la proporción cambiaba ligeramente según el área y las especies de fitoplancton presentes. Un trabajo más reciente refinó la proporción a 166:22:1.
Las cifras exactas no son necesariamente el punto crítico. La conclusión de Redfield es la parte vital. La relación de Redfield muestra una notable unidad entre la química de los seres vivos en las profundidades del océano y el océano mismo. Propuso que existe un equilibrio entre el agua del océano y los nutrientes del plancton que se basa en la retroalimentación biótica. Describió un marco químico para los nutrientes y la vida simple.
«Cualquiera que sea su explicación, la correspondencia entre las cantidades de nitrógeno
y fósforo biológicamente disponibles en el mar y las proporciones en las que son utilizadas por el plancton es un fenómeno de gran interés», afirmó Redfield al concluir su artículo .
Entonces, ¿cómo se relaciona el descubrimiento de amoníaco y fósforo en el océano de Encélado con la proporción de Redfield y el potencial biológico de Encelado?
La proporción de Redfield está muy extendida en todo el Árbol de la Vida en la Tierra. «Debido a esta aparente ubicuidad, la proporción de Redfield se ha considerado una firma objetivo para la detección de vida astrobiológica, especialmente en mundos oceánicos como Europa y Encélado», escriben los autores del nuevo artículo. Cuando se trata de vida, lo único que tenemos es la Tierra. Por lo tanto, es sensato utilizar aspectos fundamentales de la química de la vida aquí en la Tierra como lente a través de la cual examinar otros mundos que podrían sustentar vida.
El análisis de los datos de Cassini de las columnas de Encélado muestra un alto nivel de fosfato inorgánico en el océano. Otras simulaciones geoquímicas basadas en los hallazgos de Cassini indican lo mismo. «Estos informes sobre el fósforo siguen la línea de trabajos anteriores que identifican numerosos constituyentes elementales de la vida terrestre (C, N, H, O) en los géiseres de Encelado», explican los autores. Aún más análisis sugieren que el océano contiene muchas de las sustancias químicas comunes en los organismos vivos, como precursores de aminoácidos, amonio e hidrocarburos.
De modo que el océano de Encélado tiene una rica química, y muchas sustancias químicas reflejan la composición química de la vida. En particular, está surgiendo la hipótesis de que Encelado podría apoyar la metanogénesis. Las Arqueas de la Tierra realizan metanogénesis en una amplia gama de diferentes condiciones ambientales en la Tierra y lo han hecho durante más de tres mil millones de años, lo que demuestra su capacidad de supervivencia. Los modelos bioquímicos sugieren que los metanógenos de la Tierra son compatibles con el océano de Encélado.
Los investigadores desarrollaron un modelo nuevo y más detallado para los metanógenos en Encélado para ver si podían sobrevivir y prosperar allí. Su modelo se apoyaba en gran medida en el ratio de Redfield. Descubrieron que, aunque el fósforo está presente en altos niveles en el océano de esta luna, la proporción general «puede ser limitante para células similares a las terrestres».
«Las reservas elevadas de estos nutrientes podrían ser consistentes con una reducción incompleta debido a una biosfera pequeña o metabólicamente lenta, una biosfera con un origen de vida reciente», u otras razones que podrían causar un desequilibrio.
Entonces, ¿dónde deja eso las perspectivas de vida en Encelado?
Estamos sólo en el comienzo de la ciencia de las biofirmas. Podemos identificar sustancias químicas individuales, pero desde esta gran distancia, no podemos medir con precisión la química general de Encélado. Las investigaciones más recientes sobre firmas biológicas, incluido este artículo, tienen como objetivo identificar cómo los procesos biológicos reorganizan los elementos químicos de manera reveladora. Al observar ecosistemas completos, como hizo Redfield, los científicos pueden descubrir nuevas biofirmas que sean menos ambiguas Y si podemos hacer eso, podríamos descubrir que las formas de vida no terrestres reorganizan las sustancias químicas de maneras completamente diferentes.
Esta investigación es parte de un nuevo esfuerzo para detectar algo más que biofirmas químicas individuales, algunas de las cuales pueden ser falsos positivos. El metano, por ejemplo, puede ser una firma biológica pero también puede producirse de forma abiótica. Hay otros, como la fosfina recientemente descubierta en Venus.
Comprender los ecosistemas en su conjunto es el siguiente paso. Hay una cantidad desconcertante de factores a considerar. Tamaño celular, disponibilidad de nutrientes, radiación, salinidad, temperatura. Pero para comprender el entorno químico general en Encélado, Europa o cualquier otro lugar, necesitamos datos más detallados.
Afortunadamente, la tecnología de los instrumentos sigue mejorando y las próximas misiones a Europa comenzarán a mostrar un panorama más completo. Según los autores, el siguiente paso requiere datos mejores y un enfoque más generalizado.
«Sugerimos dos prioridades para futuras investigaciones astrobiológicas con el fin de comprender mejor las implicaciones de estas conclusiones», escriben. «En primer lugar, nos hacemos eco de citas anteriores en la literatura astrobiológica para explorar nociones más generalizadas de metabolismo y fisiología». También sugieren que buscar paralelismos directos con la vida terrestre basados en la bioquímica puede no ser la mejor estrategia para buscar vida en Encélado.
«En segundo lugar, recomendamos ampliar el alcance de los entornos análogos terrestres para incluir aquellos con proporciones extremas de recursos que reflejen lo sugerido para Encélado», explican.
Nuestra comprensión de la habitabilidad crece gradualmente, como muestra claramente este estudio. Pero probablemente no habrá momentos reveladores en los que de repente lo comprendamos todo.
La naturaleza ha creado una gran variedad de mundos, cada uno con su propia química. Si bien usar herramientas como la relación de Redfield como lente es una forma de ver estos mundos en todo su esplendor único, no podemos tener una visión de túnel. Si bien la mayor parte de lo que imaginamos sobre la vida en otros mundos es fantasioso e improbable, la vida podría haber encontrado otra forma de expresarse en Encélado. Podría haber diferentes formas en que la vida medra y reorganiza los entornos químicos.
