De 2004 a 2017, Cassini –una misión conjunta entre la Nasa, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana– investigó Saturno, sus anillos y lunas. Cassini arrojó resultados espectaculares . Encelado, de sólo 504 kilómetros de diámetro, alberga un océano de agua líquida debajo de su corteza helada que se extiende por toda la luna.
Los científicos creen que en esta luna hay vida extraterrestre
Los géiseres en el polo sur de la Luna disparan al espacio gas y granos de hielo formados a partir del agua del océano.
Aunque los ingenieros de Cassini no previeron analizar los granos de hielo que Encelado estaba emitiendo activamente, sí incluyeron 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 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.
Al igual que los océanos de la Tierra, el océano de Encelado contiene sal, la mayor parte de la cual es cloruro de sodio, comúnmente conocido como sal de mesa. El océano también contiene varios compuestos a base de carbono y tiene un proceso llamado calentamiento de las mareas que genera energía dentro de 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 vida, en granos de hielo provenientes 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. Esta fue la primera vez 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 simulaba si los instrumentos analizadores de polvo de una nave espacial podían detectar e identificar rastros de vida en los granos de hielo emitidos.
Para simular la detección de granos de hielo mientras los estudian 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 utilizando 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 Encélado.
Los analizadores podrían detectar una serie de firmas potenciales del material celular, incluidos aminoácidos y ácidos grasos. Los aminoácidos detectados representan fragmentos de proteínas de la célula o metabolitos, que son pequeñas moléculas que participan en reacciones químicas dentro de la célula. Los ácidos grasos son fragmentos de lípidos que forman las membranas celulares.
En nuestros experimentos utilizamos una bacteria llamada Sphingopyxis 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. Nuestros resultados experimentales informarán 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 al elegir sus próximas grandes misiones; una misión a Urano 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 se extiende por toda la luna debajo de su corteza helada. Los granos de hielo en Europa flotan sobre la superficie y algunos científicos piensan que Europa puede incluso tener géiseres como Encelado que disparan 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. Está previsto que Clipper se lance en octubre de 2024 y llegue a Júpiter en abril de 2030. Uno de los dos espectrómetros de masas de la nave espacial, el SUrface Dust Analyzer, está diseñado para el análisis de un solo grano de hielo.
Nuestro estudio demuestra que este instrumento podrá encontrar incluso fracciones pequeñas 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.
*Fabián Klenner, becario postdoctoral en Ciencias de la Tierra y el Espacio, Universidad de Washington