Uma representação artística da lua de Saturno, Encélado, retrata a atividade hidrotérmica no fundo do mar e rachaduras na crosta gelada da lua que permitem que o material do interior aquoso seja ejetado para o espaço. Novas pesquisas mostram que instrumentos destinados às próximas missões poderão encontrar vestígios de uma única célula num único grão de gelo contido numa pluma. Crédito: NASA/JPL-Caltech
A investigação sobre grãos de gelo de luas como Encélado e Europa mostra potencial para detetar sinais de vida, abrindo caminho para futuras missões espaciais com instrumentos de deteção avançados.
Os oceanos incrustados de gelo de algumas das luas que orbitam Saturno e Júpiter são os principais candidatos na busca por vida extraterrestre. Um novo estudo baseado em laboratório liderado pelo universidade de Washington em Seattle e na Freie Universität Berlin mostra que os grãos de gelo individuais ejetados destes corpos planetários podem conter material suficiente para que os instrumentos que vão para lá no outono detectem sinais de vida, se tal vida existir.
“Pela primeira vez, mostramos que mesmo uma pequena fração de material celular pode ser identificada por um espectrômetro de massa a bordo de uma espaçonave”, disse o autor principal Fabian Klenner, pesquisador de pós-doutorado da UW em ciências da Terra e do espaço. “Os nossos resultados dão-nos mais confiança de que, utilizando os próximos instrumentos, seremos capazes de detectar formas de vida semelhantes às da Terra, que acreditamos cada vez mais que possam estar presentes em luas oceânicas.”
Esta imagem mostra listras vermelhas na superfície de Europa, a menor das quatro grandes luas de Júpiter. A próxima missão Europa Clipper enviará instrumentos para investigar esta lua. Novas pesquisas mostram que um destes instrumentos destinados à próxima missão poderá encontrar vestígios de uma única célula num único grão de gelo ejetado do interior do corpo planetário. Crédito: NASA/JPL/Galileo
O estudo de acesso aberto foi publicado em 22 de março em Avanços da Ciência. Outros autores da equipe internacional são da The Open University no Reino Unido; NASALaboratório de Propulsão a Jato; a Universidade do Colorado, Boulder; e a Universidade de Leipzig.
Avanços Científicos e Missões Espaciais
O Cassini A missão que terminou em 2017 descobriu rachaduras paralelas perto do pólo sul da lua de Saturno, Encélado. Emanando dessas rachaduras estão plumas contendo gás e grãos de gelo. A missão Europa Clipper da NASA, com lançamento previsto para outubro, transportará mais instrumentos para explorar com ainda mais detalhes uma lua gelada de Júpiter, Europa.
Para se prepararem para essa missão, os investigadores estão a estudar o que esta nova geração de instrumentos poderá encontrar. É tecnicamente proibitivo simular diretamente grãos de gelo voando pelo espaço a 4 a 6 quilômetros por segundo para atingir um instrumento de observação, já que será a velocidade real de colisão. Em vez disso, os autores usaram uma configuração experimental que envia um fino feixe de água líquida para o vácuo, onde se desintegra em gotículas. Eles então usaram um feixe de laser para excitar as gotículas e análise espectral de massa para imitar o que os instrumentos da sonda espacial detectarão.
Resultados recentemente publicados mostram que os instrumentos programados para missões futuras, como o Analisador de poeira superficial a bordo do Europa Clipper, pode detectar material celular em um entre centenas de milhares de grãos de gelo.
O desenho à esquerda representa Encélado e o seu oceano coberto de gelo, com fissuras perto do pólo sul que se acredita penetrarem através da crosta gelada. O painel do meio mostra onde os autores acreditam que a vida poderia prosperar: no topo da água, numa camada fina proposta (mostrada em amarelo), como nos oceanos da Terra. O painel da direita mostra que, à medida que as bolhas de gás sobem e estouram, as células bacterianas podem ser lançadas para o espaço com gotículas que se tornam os grãos de gelo que foram detectados pela Cassini. Crédito: Agência Espacial Europeia
Potencial para descobrir a vida
O estudo centrou-se em Sphingopyxis alaskensis, uma bactéria comum nas águas do Alasca. Embora muitos estudos utilizem a bactéria Escherichia coli como organismo modelo, esse organismo unicelular é muito menor, vive em ambientes frios e pode sobreviver com poucos nutrientes. Todas essas coisas o tornam um candidato melhor para a vida potencial nas luas geladas de Saturno ou Júpiter.
“Eles são extremamente pequenos, por isso são, em teoria, capazes de caber em grãos de gelo emitidos por um mundo oceânico como Encélado ou Europa”, disse Klenner.
Os resultados mostram que os instrumentos podem detectar esta bactéria, ou partes dela, num único grão de gelo. Moléculas diferentes acabam em grãos de gelo diferentes. A nova investigação mostra que a análise de grãos de gelo individuais, onde o biomaterial pode estar concentrado, é mais bem sucedida do que a média de uma amostra maior contendo milhares de milhões de grãos individuais.
O painel esquerdo mostra a crosta gelada com quilômetros de espessura que se acredita encapsular a lua de Saturno, Encélado. O preenchimento da fissura é feito com água salgada com uma camada fina proposta (mostrada em laranja) em sua superfície. O painel direito mostra que, à medida que as bolhas de gás sobem e estouram, elas se combinam com o material orgânico e são lançadas no spray. Crédito: Postberg et al. (2018)/Natureza
Um estudo recente liderado pelos mesmos investigadores mostrou evidências de fosfato em Encélado. Este corpo planetário parece agora conter energia, água, fosfato, outros sais e material orgânico à base de carbono, tornando cada vez mais provável que apoie formas de vida semelhantes às encontradas na Terra.
Os autores levantam a hipótese de que se as células bacterianas estivessem envoltas numa membrana lipídica, como as da Terra, então também formariam uma pele na superfície do oceano. Na Terra, a espuma oceânica é uma parte fundamental da pulverização marítima que contribui para o cheiro do oceano. Numa lua gelada onde o oceano está conectado à superfície (por exemplo, através de rachaduras na camada de gelo), o vácuo do espaço sideral faria com que esse oceano subterrâneo fervesse. Bolhas de gás sobem pelo oceano e explodem na superfície, onde o material celular é incorporado aos grãos de gelo dentro da pluma.
“Descrevemos aqui um cenário plausível de como as células bacterianas podem, em teoria, ser incorporadas em material gelado formado a partir de água líquida em Encélado ou Europa e depois emitidas para o espaço”, disse Klenner.
O SUrface Dust Analyzer a bordo do Europa Clipper terá maior potência do que os instrumentos de missões anteriores. Este e futuros instrumentos também serão capazes, pela primeira vez, de detectar íons com cargas negativas, tornando-os mais adequados para a detecção de ácidos graxos e lipídios.
“Para mim, é ainda mais emocionante procurar lípidos, ou ácidos gordos, do que procurar blocos de construção de ADNe a razão é porque os ácidos graxos parecem ser mais estáveis”, disse Klenner.
“Com instrumentação adequada, como o SUrface Dust Analyzer da sonda espacial Europa Clipper da NASA, pode ser mais fácil do que pensávamos encontrar vida, ou vestígios dela, em luas geladas”, disse o autor sênior Frank Postberg, professor de ciências planetárias. na Freie Universität Berlim. “Se a vida estiver presente lá, é claro, e ela quiser ser encerrada em grãos de gelo originários de um ambiente como um reservatório de água subterrâneo.”
Referência: “Como identificar material celular em um único grão de gelo emitido por Encélado ou Europa” por Fabian Klenner, Janine Bönigk, Maryse Napoleoni, Jon Hillier, Nozair Khawaja, Karen Olsson-Francis, Morgan L. Cable, Michael J. Malaska, Sascha Kempf, Bernd Abel e Frank Postberg, 22 de março de 2024, Avanços da Ciência.
DOI: 10.1126/sciadv.adl0849
O estudo foi financiado pelo Conselho Europeu de Pesquisa, NASA e Fundação Alemã de Pesquisa (DFG). Outros coautores são Janine Bönigk, Maryse Napoleoni, Jon Hillier e Nozair Khawaja da Freie Universität Berlin; Karen Olsson-Francis da The Open University no Reino Unido; Morgan Cable e Michael Malaska no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA; Sascha Kempf, da Universidade do Colorado, Boulder; e Bernd Abel na Universidade de Leipzig.
