Encélado é um alvo principal na busca por vida no Sistema Solar, identificado pela NASA como o segundo local de maior prioridade para uma missão emblemática na próxima década.
Apesar de ter uma camada de gelo com muitos quilômetros de espessura que dificultaria a sondagem direta do oceano subterrâneo, Encélado ejeta material oceânico como uma pluma de partículas geladas através de rachaduras na superfície gelada do pólo sul, formando o anel E de Saturno e fornecendo a oportunidade de realizar amostragem de plumas como uma medida da composição do oceano subterrâneo. Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech.
Durante a sua missão de 20 anos, a sonda Cassini da NASA descobriu que plumas de gelo são expelidas da superfície de Encélado a aproximadamente 400 m/s (800 mph).
Estas plumas proporcionam uma excelente oportunidade para recolher amostras e estudar a composição dos oceanos de Encélado e a sua potencial habitabilidade.
No entanto, até agora não se sabia se a velocidade das plumas fragmentaria quaisquer compostos orgânicos contidos nos grãos de gelo, degradando assim as amostras.
Em uma nova pesquisa, cientistas da Universidade da Califórnia em San Diego encontraram evidências laboratoriais de que os aminoácidos – uma importante classe de moléculas de bioassinatura – transportados nessas plumas de gelo podem sobreviver a velocidades de impacto de até 4,2 km/s (2,6 milhas por segundo), apoiando sua detecção durante a amostragem por espaçonaves.
A partir de 2012, eles construíram um espectrômetro de impacto de aerossol exclusivo, projetado para estudar a dinâmica de colisão de aerossóis e partículas individuais em altas velocidades.
Embora não tenha sido construído especificamente para estudar os impactos dos grãos de gelo, revelou-se exatamente a máquina certa para fazê-lo.
“Este aparelho é o único deste tipo no mundo que pode selecionar partículas únicas e acelerá-las ou desacelerá-las até velocidades finais escolhidas”, disse Robert Continetti, professor da Universidade da Califórnia em San Diego, autor sênior do estudo.
“De vários mícrons de diâmetro até centenas de nanômetros, em uma variedade de materiais, somos capazes de examinar o comportamento das partículas, como a forma como elas se espalham ou como suas estruturas mudam com o impacto.”
Em 2024, a NASA lançará o Europa Clipper, que viajará até Júpiter.
Europa, uma das maiores luas de Júpiter, é outro mundo oceânico e tem uma composição gelada semelhante à de Encélado.
Há esperança de que o Clipper ou quaisquer futuras sondas de Saturno sejam capazes de identificar uma série específica de moléculas nos grãos de gelo que poderiam apontar se existe vida nos oceanos subterrâneos dessas luas, mas as moléculas precisam sobreviver à sua rápida ejeção. da lua e coleta pela sonda.
Embora tenha havido pesquisas sobre a estrutura de certas moléculas nas partículas de gelo, os autores do estudo são os primeiros a medir o que acontece quando um único grão de gelo colide com uma superfície.
Para realizar o experimento, grãos de gelo foram criados usando ionização por eletrospray, onde a água é empurrada através de uma agulha mantida em alta voltagem, induzindo uma carga que quebra a água em gotículas cada vez menores.
As gotículas foram então injetadas em um vácuo onde congelam.
A equipe mediu sua massa e carga e, em seguida, usou detectores de carga de imagem para observar os grãos enquanto voavam pelo espectrômetro.
Um elemento-chave do experimento foi a instalação de um detector de íons de placa de microcanais para cronometrar com precisão o momento do impacto até o nanossegundo.
Os resultados mostraram que os aminoácidos podem ser detectados com fragmentação limitada até velocidades de impacto de 4,2 km/s.
“Para ter uma ideia de que tipo de vida pode ser possível no sistema solar, você quer saber se não houve muita fragmentação molecular nos grãos de gelo amostrados, para que você possa obter a impressão digital do que quer que seja que faz é uma forma de vida independente”, disse o professor Continetti.
“Nosso trabalho mostra que isso é possível com as plumas de gelo de Encélado.”
O estudo também levanta questões interessantes para a própria química, incluindo como o sal afeta a detectabilidade de certos aminoácidos.
Acredita-se que Encélado contém vastos oceanos salgados – mais do que os existentes na Terra.
Como o sal altera as propriedades da água como solvente, bem como a solubilidade de diferentes moléculas, isto pode significar que algumas moléculas se aglomeram na superfície dos grãos de gelo, tornando-os mais propensos a serem detectados.
“As implicações que isto tem para a detecção de vida noutros locais do Sistema Solar sem missões à superfície destas luas do mundo oceânico são muito emocionantes, mas o nosso trabalho vai além das bioassinaturas em grãos de gelo”, disse o professor Continetti.
As equipes trabalhar aparece no Anais da Academia Nacional de Ciências.
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Sally E. Burke e outros. 2023. Detecção de aminoácidos intactos com um espectrômetro de massa de impacto de grãos de gelo de hipervelocidade. PNAS 120 (50): e2313447120; doi: 10.1073/pnas.2313447120
