Viață pe Saturn? Poate, dar nu azi

Două studii, publicate simultan, ne pot apropia de răspunsul la întrebarea dacă poate exista viață sub scoarța de gheață a lunii lui Saturn numită Enceladus. Cercetările publicate în revista Science Advances nu au descoperit, desigur, forme de viață extraterestre, însă au stabilit mult mai multe lucruri decât simplul fapt că „acolo există apă, deci ar putea exista și viață”. Unul dintre studii arată că în oceanul ascuns al Enceladusului ar putea exista condițiile necesare unui metabolism microbian de tip primordial, celălalt arată că, dacă în adâncuri chiar trăiesc microorganisme, gheizerele lunii ar putea trimite urmele lor în spațiu într-o formă care ar putea fi recunoscută chiar și cu instrumentele de care dispunem astăzi.

Enceladus are doar aproximativ cinci sute de kilometri în diametru, suprafața sa fiind acoperită de o scoarță groasă de gheață, sub care se ascunde însă un ocean global de apă sărată. În apropierea polului sud al lunii, crăpături lungi brăzdează gheața, prin care gheizere formate din vapori de apă și particule de gheață țâșnesc la sute de kilometri înălțime. O parte din material ajunge ulterior în inelul E al lui Saturn, astfel încât o sondă spațială nici măcar nu trebuie să aselenizeze pe suprafața lunii, să străpungă scoarța de gheață și apoi să coboare vreun submarin miniatural în ocean: ar putea fi suficient să zboare prin gheizere și să colecteze din mers bucățile de gheață pe care Enceladus le trimite practic gratuit chiar în fața laboratorului. Exact acest lucru l-a făcut și sonda spațială Cassini a NASA, care a studiat Saturn, inelele și lunile sale între 2004 și 2017. Analizorul cosmic de praf al sondei Cassini a măsurat compoziția particulelor de gheață ejectate, iar datele instrumentului au arătat deja anterior că oceanul Enceladusului conține săruri, fosfați, compuși organici și hidrogen molecular. Acestea, în sine, nu dovedesc prezența vieții, dar indică, împreună, că sub gheață nu se află pur și simplu o cantitate mare de apă, ci un ocean activ din punct de vedere geologic și chimic, pe fundul căruia apa poate interacționa cu rocile.

Frank Postberg, cercetător planetar la Universitatea Liberă din Berlin, și echipa sa internațională de cercetători au reanalizat acum spectrele de masă ale aproape o mie de particule de gheață bogate în săruri, înregistrate de Cassini. Cercetătorii au identificat cel puțin cinci tipuri chimice fundamentale: în unele particule predomina clorura de sodiu, în altele carbonatul de sodiu, fosfatul de sodiu, hidroxidul de sodiu sau sărurile de potasiu. Acest lucru a fost surprinzător, deoarece, dacă picăturile microscopice de apă desprinse din ocean ar îngheța instantaneu, aproape fiecare particulă ar trebui să conțină o mostră miniaturală, uniform amestecată, a oceanului. În schimb, Cassini a găsit particule extrem de diferite din punct de vedere chimic. Echipa de cercetare a reconstituit, prin experimente de congelare în laborator și calcule termodinamice, ce se poate întâmpla în crăpăturile scoarței de gheață. Potrivit rezultatelor lor, picăturile mai mari, de până la câteva sute de micrometri, desprinse din ocean nu îngheață neapărat instantaneu. În timp ce urcă lent prin canalele din gheață, ele se răcesc treptat, iar diferitele săruri dizolvate în ele încep să cristalizeze la temperaturi diferite. În interiorul picăturii se separă astfel părțile care conțin sodiu, potasiu, clorură, carbonat și fosfat, cu alte cuvinte are loc o separare chimică naturală.

Picăturile parțial sau complet înghețate sunt apoi accelerate de fluxul de gaz care țâșnește prin crăpături la viteze de peste o sută de metri pe secundă. Lovindu-se de pereții canalelor de gheață, ele se sparg în bucăți minuscule, iar multe dintre particulele micrometrice rezultate nu mai conțin întregul amestec chimic al oceanului, ci un anumit component puternic concentrat. Cu alte cuvinte, Enceladus nu doar ejectează apa oceanului său în spațiu, ci, în procesul de îngheț și fragmentare, o și separă parțial în componentele sale. Acest lucru poate fi deosebit de important în căutarea vieții: dacă o picătură de apă oceanică ar conține material celular microbian, fragmente de membrană celulară, molecule organice complexe sau alt material de origine biologică, acestea s-ar putea separa în timpul înghețării de cea mai mare parte a sărurilor. După fragmentare, ar ajunge doar în puține particule de gheață, dar în acelea ar putea rămâne relativ pure și în concentrație ridicată. O viitoare sondă spațială ar trebui, prin urmare, să examineze multe particule individuale, dar dacă ar reuși să prindă o astfel de particulă, moleculele care indică o origine biologică ar putea fi recunoscute deja cu tehnologia de spectrometrie de masă existentă astăzi.

„De fapt, Enceladus face pentru noi o parte semnificativă a muncii”

– a declarat Postberg. Luna poate produce mostre naturale, separate chimic, într-un mod care pe Pământ, într-un laborator, s-ar putea realiza doar cu pregătiri considerabile. Acest lucru nu înseamnă, desigur, că vreuna dintre particulele detectate de Cassini conținea viață, ci doar că o nouă sondă echipată cu instrumente mai adecvate ar putea căuta biosemnături cu șanse mult mai bune decât s-a presupus până acum.

Al doilea studiu a examinat dacă este chiar de conceput existența unei vieți microbiene în mediul destul de neprietenos al oceanului Enceladusului.

Cercetătorii de la Universitatea Ludwig Maximilian din München au creat în laborator un model al condițiilor de pe lună: au produs apă aproape complet lipsită de oxigen, puternic alcalină, cu pH între 10 și 11, bogată în carbonați, și au reprodus totodată modul în care reacțiile hidrotermale dintre rocile fundului oceanic și apă pot produce hidrogen molecular. În acest mediu au plasat organismul unicelular Methanothermococcus okinawensis. Acesta nu este o bacterie, ci o arhee producătoare de metan, descoperită pe Pământ în apropierea gurilor hidrotermale de mare adâncime. Nu are nevoie de oxigen: își obține energia folosind hidrogen, iar dioxidul de carbon îl transformă în metan. Un metabolism asemănător s-ar putea număra printre cele mai vechi procese cunoscute de producere a energiei ale vieții de pe Pământ.

Rezultatul i-a surprins pe cercetători. Microorganismul nu a putut supraviețui în mediul de cultură obișnuit din laborator la valoarea de pH caracteristică Enceladusului, deoarece într-un mediu atât de alcalin avea la dispoziție prea puțin dioxid de carbon liber. În modelul chimic mai complet al oceanului lunii însă, nu doar a supraviețuit condițiilor, ci s-a și înmulțit și a produs metan până la pH 11, depășind cu mult toleranța cunoscută anterior. Analiza activității genelor arată că arheea și-a ajustat metabolismul și a fost capabilă să colecteze dioxid de carbon chiar și la concentrații extrem de mici, folosind ca sursă de energie exclusiv hidrogenul produs prin reacția dintre rocă și apă. Acest lucru tot nu dovedește că în oceanul Enceladusului înoată organisme vii. În experiment a fost plasat un microorganism terestru într-un mediu-model creat în laborator, iar despre temperatura reală, condițiile de presiune, compoziția locală, istoria oceanului, precum și despre posibilitatea apariției vieții, încă nu știm foarte multe. Studiul a eliminat însă un obstacol teoretic important: a demonstrat că geochimia presupusă a Enceladusului nu exclude viața microbiană hrănită cu hidrogen, producătoare de metan, nici măcar într-un mediu extrem de alcalin și sărac în dioxid de carbon.

Cele două studii sunt, prin urmare, cu adevărat semnificative împreună. Unul arată că oceanul din adâncul Enceladusului ar putea fi capabil să susțină un metabolism simplu, de tip primordial, celălalt arată cum ar putea ajunge urmele chimice ale unei astfel de forme de viață de sub scoarța de gheață groasă de zeci de kilometri direct la instrumentele unei sonde spațiale. Primul se referă, așadar, la locuibilitate, al doilea la detectabilitate; niciunul dintre ele nu înseamnă descoperirea vieții, dar împreună îmbunătățesc considerabil șansele ca o viitoare misiune să ofere un răspuns concludent la această întrebare. Rezultatele sunt deosebit de importante și din perspectiva misiunii L4, planificată de Agenția Spațială Europeană. ESA, în cadrul programului Voyage 2050, pregătește ca prima sa mare misiune o expediție care ar urma să studieze sistemul lui Saturn și, în special, Enceladus, căutând în mod țintit urme ale vieții. Conceptul se află încă în faza de dezvoltare, dar ESA a început deja pregătirea instrumentelor și tehnologiilor necesare, inclusiv posibilitatea unui modul de aselenizare care ar putea examina materialul de gheață căzut înapoi, în apropierea polului sud al lunii. Enceladus și-a consolidat astfel și mai mult poziția printre cele mai promițătoare ținte astrobiologice din Sistemul Solar. Pe Marte, eventualele urme de viață trebuie căutate săpând adânc, oceanul lunii Europa a lui Jupiter este blocat de o scoarță groasă de gheață, în timp ce Enceladus trimite constant probe din propriul interior în spațiu. Dacă acolo, jos, trăiește ceva, este posibil ca nu noi să trebuie să găsim drumul până la el: Enceladus ne împrăștie deja dovezile în față – trebuie doar să trimitem o sondă spațială capabilă să le recunoască.

Ugar