Esta impressão artística retrata a nave espacial Cassini da NASA voando através de uma pluma de água presumida em erupção da superfície da lua de Saturno, Encélado. Crédito: NASA
NASA pesquisadores descobriram que aminoácidospotenciais indicadores de vida, poderiam sobreviver perto da superfície de Europa e Encélado, luas de Júpiter e Saturno respectivamente.
Experimentos indicam que essas moléculas orgânicas podem suportar radiação logo abaixo do gelo, tornando-as acessíveis a futuros módulos de pouso robóticos sem perfuração profunda.
Explorando o potencial da vida em luas geladas
Europa, uma lua de Júpiter, e Encélado, uma lua de Saturno, têm evidências de oceanos sob suas crostas de gelo. Um experimento da NASA sugere que se esses oceanos suportam vida, assinaturas dessa vida na forma de moléculas orgânicas (por exemplo, aminoácidos, ácidos nucleicos, etc.) poderiam sobreviver logo abaixo do gelo da superfície, apesar da radiação severa nesses mundos. Se sondas robóticas forem enviadas a essas luas para procurar sinais de vida, elas não teriam que cavar muito fundo para encontrar aminoácidos que sobreviveram sendo alterados ou destruídos pela radiação.
“Com base em nossos experimentos, a profundidade de amostragem ‘segura’ para aminoácidos em Europa é de quase 8 polegadas (cerca de 20 centímetros) em altas latitudes do hemisfério posterior (hemisfério oposto à direção do movimento de Europa ao redor de Júpiter) na área onde a superfície não foi muito perturbada por impactos de meteoritos”, disse Alexander Pavlov do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, autor principal de um artigo sobre a pesquisa publicado em 18 de julho no periódico Astrobiologia. “A amostragem do subsolo não é necessária para a detecção de aminoácidos em Encélado – essas moléculas sobreviverão à radiólise (quebra por radiação) em qualquer local na superfície de Encélado a menos de um décimo de polegada (abaixo de alguns milímetros) da superfície.”
Plumas dramáticas, grandes e pequenas, borrifam água, gelo e vapor de muitos locais ao longo das famosas “listras de tigre” perto do polo sul da lua de Saturno, Encélado. Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute
As superfícies geladas dessas luas quase sem ar são provavelmente inabitáveis devido à radiação de partículas de alta velocidade presas nos campos magnéticos de seus planetas hospedeiros e eventos poderosos no espaço profundo, como estrelas explodindo. No entanto, ambos têm oceanos sob suas superfícies geladas que são aquecidos pelas marés da atração gravitacional do planeta hospedeiro e das luas vizinhas. Esses oceanos subterrâneos podem abrigar vida se tiverem outras necessidades, como um suprimento de energia, bem como elementos e compostos usados em moléculas biológicas.
Abordagens e descobertas experimentais
A equipe de pesquisa usou aminoácidos em experimentos de radiólise como possíveis representantes de biomoléculas em luas geladas. Aminoácidos podem ser criados pela vida ou por química não biológica. No entanto, encontrar certos tipos de aminoácidos em Europa ou Encélado seria um sinal potencial de vida porque eles são usados pela vida terrestre como um componente para construir proteínas. Proteínas são essenciais para a vida, pois são usadas para fazer enzimas que aceleram ou regulam reações químicas e para fazer estruturas. Aminoácidos e outros compostos de oceanos subterrâneos podem ser trazidos à superfície pela atividade de gêiseres ou pelo movimento lento de agitação da crosta de gelo.
Esta vista da lua gelada de Júpiter, Europa, foi capturada pela JunoCam, a câmera de engajamento público a bordo da espaçonave Juno da NASA, durante o sobrevoo próximo da missão em 29 de setembro de 2022. A imagem é uma composição da segunda, terceira e quarta imagens da JunoCam tiradas durante o sobrevoo, conforme visto da perspectiva da quarta imagem. O norte fica à esquerda. As imagens têm uma resolução de pouco mais de 0,5 a 2,5 milhas por pixel (1 a 4 quilômetros por pixel). Assim como acontece com nossa Lua e a Terra, um lado de Europa sempre fica de frente para Júpiter, e esse é o lado de Europa visível aqui. A superfície de Europa é cruzada por fraturas, cristas e faixas, que apagaram terrenos com mais de 90 milhões de anos. O cientista cidadão Kevin M. Gill processou as imagens para melhorar a cor e o contraste. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Kevin M. Gill CC BY 3.0
Para avaliar a sobrevivência dos aminoácidos nesses mundos, a equipe misturou amostras de aminoácidos com gelo resfriado a cerca de menos 321 Fahrenheit (-196 Celsius) em frascos selados e sem ar e os bombardearam com raios gama, um tipo de luz de alta energia, em várias doses. Como os oceanos podem hospedar vida microscópica, eles também testaram a sobrevivência de aminoácidos em bactérias mortas no gelo. Finalmente, eles testaram amostras de aminoácidos no gelo misturado com pó de silicato para considerar a potencial mistura de material de meteoritos ou do interior com gelo de superfície.
Implicações para futuras missões espaciais
Os experimentos forneceram dados essenciais para determinar as taxas nas quais os aminoácidos se quebram, chamadas constantes de radiólise. Com elas, a equipe usou a idade da superfície do gelo e o ambiente de radiação em Europa e Encélado para calcular a profundidade de perfuração e os locais onde 10 por cento dos aminoácidos sobreviveriam à destruição radiolítica.
Embora experimentos para testar a sobrevivência de aminoácidos no gelo já tenham sido feitos antes, este é o primeiro a usar doses de radiação mais baixas que não quebram completamente os aminoácidos, já que apenas alterá-los ou degradá-los é o suficiente para tornar impossível determinar se eles são sinais potenciais de vida. Este também é o primeiro experimento usando condições de Europa/Enceladus para avaliar a sobrevivência desses compostos em microrganismos e o primeiro a testar a sobrevivência de aminoácidos misturados com poeira.
A equipe descobriu que os aminoácidos se degradavam mais rapidamente quando misturados com poeira, mas mais lentamente quando provenientes de microrganismos.
Esta imagem mostra amostras de experimentos carregadas no dewar especialmente projetado que será preenchido com nitrogênio líquido logo depois e colocado sob radiação gama. Observe que os tubos de ensaio selados à chama são envoltos em tecido de algodão para mantê-los juntos porque os tubos de ensaio tornam-se flutuantes em nitrogênio líquido e começam a flutuar no dewar, interferindo na exposição adequada à radiação. Crédito: Candace Davison
“Taxas lentas de aminoácidos ácido destruição em amostras biológicas sob condições de superfície semelhantes às de Europa e Encélado reforçam o caso para futuras medições de detecção de vida por missões de pouso de Europa e Encélado”, disse Pavlov. “Nossos resultados indicam que as taxas de degradação potencial de biomoléculas orgânicas em regiões ricas em sílica em Europa e Encélado são maiores do que em gelo puro e, portanto, possíveis missões futuras para Europa e Encélado devem ser cautelosas na amostragem de locais ricos em sílica em ambas as luas geladas.”
Uma possível explicação para o motivo pelo qual os aminoácidos sobreviveram mais tempo nas bactérias envolve as formas radiação ionizante altera moléculas — diretamente ao quebrar suas ligações químicas ou indiretamente ao criar compostos reativos próximos que então alteram ou quebram a molécula de interesse. É possível que o material celular bacteriano tenha protegido aminoácidos dos compostos reativos produzidos pela radiação.
Referência: “Perdas variáveis e grandes de biomarcadores de diagnóstico após exposição simulada à radiação cósmica em argila e carbonatos ricos Marte Amostras analógicas” por Anaïs Roussel, Amy C. McAdam, Alex A. Pavlov, Christine A. Knudson, Cherie N. Achilles, Dionysis I. Foustoukos, Jason P. Dworkin, S. Andrejkovičová, Dina M. Bower e Sarah Stewart Johnson, 18 de julho de 2024, Astrobiologia.
DOI: 10.1089/ast.2023.0123
A pesquisa foi apoiada pela NASA sob o número de prêmio 80GSFC21M0002, pelo Programa de Financiamento Interno para Cientistas da Divisão de Ciência Planetária da NASA por meio do pacote de trabalho de Pesquisa Laboratorial Fundamental em Goddard e pela Astrobiologia da NASA. NfoLD prêmio 80NSSC18K1140.
