As luas oceânicas geladas do Sistema Solar são alvos primários na nossa busca por vida. Missões à Europa e Encélado irão explorar estas luas a partir da órbita, melhorando a nossa compreensão delas e do seu potencial para sustentar vida. Ambos os mundos emitem plumas de água dos seus oceanos internos, e a nave espacial enviada a ambos os mundos irá examinar essas plumas e até mesmo amostrá-las.
Novas pesquisas sugerem que evidências de vida nos oceanos lunares podem estar presentes em apenas um único grão de gelo, e nossa espaçonave pode detectá-las.
Tudo se deve às melhorias nos instrumentos científicos, especialmente no espectrômetro de massa. Os espectrômetros de massa podem identificar compostos químicos desconhecidos por seus pesos moleculares e também quantificar compostos conhecidos. Estes instrumentos são agora suficientemente poderosos para detectar uma pequena quantidade de material celular.
“Pela primeira vez, mostrámos que mesmo uma pequena fracção de material celular pode ser identificada por um espectrómetro de massa a bordo de uma nave espacial”, disse Fabian Klenner, investigador de pós-doutoramento em ciências da Terra e do espaço na Universidade de Washington. Klenner também é o autor principal de um novo artigo na revista Science Advances. “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.”
A nova pesquisa é “Como identificar o material celular em um único grão de gelo emitido por Encélado ou Europa.“
Os espectrômetros de massa existem há décadas, mas melhoraram rapidamente nos últimos anos. Pesquisadores que trabalham no desenvolvimento de espectrometria de massa mais poderosa ganharam dois Prêmios Nobel: um de Física em 1989 e outro de Química em 2002. O prêmio de 2002 é de particular interesse nesta pesquisa porque foi concedido pelo desenvolvimento de técnicas que permitiram que espectrômetros de massa detectar macromoléculas biológicas, incluindo proteínas.
Agora, naves espaciais e rovers costumam ter espectrômetros de massa em seu conjunto de instrumentos. O rover Curiosity da NASA tem um, assim como o Europa Clipper, que será enviado a caminho de Europa em outubro de 2024. Chegará lá em 2030, por isso esta pesquisa torna a sua chegada antecipada ainda mais intrigante.
Sabemos que Encélado e Europa emitem plumas criovulcânicas de material dos seus oceanos ocultos. A missão Cassini observou estas erupções vindas da região polar sul de Encélado. Eventualmente, a espaçonave chegou a 50 km da lua gelada e passou diretamente pelas plumas. Usando seu espectrômetro de massa, detectou dióxido de carbono, água, vários hidrocarbonetos e produtos químicos orgânicos.
“Encélado tem calor, água e produtos químicos orgânicos, alguns dos blocos de construção essenciais necessários à vida”, disse Dennis Matson em 2008, na altura cientista do projecto Cassini no JPL da NASA.
Europa também possui plumas criovulcânicas. O Telescópio Espacial Hubble avistou-os em 2012, e depois os cientistas que trabalharam com dados da missão Galileo disseram que os dados apoiavam a descoberta.
Quando o Europa Clipper chegar ao seu destino em 2030, utilizará um instrumento chamado SUDA, o Analisador de poeira superficial. A SUDA usará espectrometria de massa para detectar produtos químicos nas plumas de Europa. Esta pesquisa sugere que o SUDA deve ser capaz de detectar material celular em um único grão de gelo, se ele estiver lá.
Esta pesquisa é baseada em uma bactéria comum encontrada nas águas do Alasca. É chamado Sphingopyxis alaskensis, e os pesquisadores o escolheram porque é muito pequeno. Também vive em ambientes frios e pode sobreviver com poucos nutrientes. É possível que o seu pequeno tamanho e outros atributos o tornem um análogo de qualquer vida que possa existir no oceano de Europa.
Nas suas experiências, os investigadores simularam como a espectrometria de massa poderia detectar material orgânico num minúsculo grão de gelo. Os resultados mostraram que, além de detectar produtos químicos não orgânicos esperados, a espectrometria de massa também detectou aminoácidos de Sphingopyxis alaskensis.
“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.
A procura de vida em Europa pode resumir-se a grãos individuais de gelo. Isso ocorre em parte porque diferentes moléculas acabam em diferentes grãos de gelo. Se o material biológico estiver concentrado em grãos de gelo, então faz sentido detectá-los individualmente, em vez de calcular a média dos resultados de uma amostra maior de gelo.
Mas haverá realmente material biológico nos grãos de gelo? Como isso chegaria lá?
Na Terra, as células bacterianas estão envoltas em membranas lipídicas protetoras. Isso significa que às vezes eles formam uma camada superficial no oceano ou em outros corpos d’água. Se o mesmo se aplica a qualquer vida que possa existir em Europa ou Encélado, então estas bactérias podem formar uma pele na superfície do oceano. Nessas luas geladas, bolhas de gás que sobem do oceano e explodem na superfície podem incorporar matéria celular das bactérias nas plumas.
“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.
É aqui que entram a espectrometria de massa e o SUDA. O SUDA é muito mais poderoso do que os espectrômetros de massa anteriores e tem a capacidade de detectar os ácidos graxos e lipídios que podem ser lançados nas plumas. Embora a detecção de DNA real possa parecer o Santo Graal, Klenner discorda.
“Para mim, é ainda mais emocionante procurar lípidos, ou ácidos gordos, do que procurar blocos de construção de ADN, e a razão é porque os ácidos gordos parecem ser mais estáveis”, disse Klenner.
Em seu artigo, os pesquisadores apresentam seus resultados claramente. “Nossos experimentos mostram que mesmo que apenas 1% dos constituintes de uma célula estejam contidos em um grão de gelo de 15 micrômetros (ou uma célula em um grão de 70 micrômetros de diâmetro), as assinaturas bacterianas seriam aparentes nos dados espectrais”, eles explicar.
Esta é uma boa notícia para o Europa Clipper e o seu instrumento SUDA.
“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.”
