Encelado? Con acqua e soda, please

Spaccato dell’interno di Encelado così come lo si può ipotizzare in base ai dati gravitazionali raccolti da Cassini. Dati che suggeriscono un guscio esterno ghiacciato, un nucleo roccioso poco denso e, nel mezzo, verso il polo sud e dunque al di sotto dei pennacchi, un oceano d’acqua. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Che di acqua su Encelado, una delle lune di Saturno, ce ne fosse e tanta, probabilmente anche allo stato liquido sotto la sua crosta gelata, lo sapevamo già. Ma non che, mescolata ad essa, ci fosse anche soda e sale, un cocktail non certo gustoso per i nostri palati ma possibile indicatore della presenza di processi chimici propedeutici alla formazione di molecole organiche. A rivelarlo è un nuovo studio pubblicato sulla rivista Geochimica et Cosmochimica Acta.

Il team di ricercatori che ha realizzato lo studio, sotto la guida di Chistopher Glein, del Carnegie Institution di Washington,  John Baross dell’Università di Washington, e J. Hunter Waite Jr. del Southwest Research Institute, ha sviluppato un nuovo modello che descrive la composizione chimica dei grani di ghiaccio e dei gas che costituiscono i pennacchi dei geyser di Encelado, basato sui dati dello spettrometro di massa a bordo della sonda Cassini. Dal modello è stato così stimato il pH dell’acqua imprigionata sotto la crosta del corpo celeste, un parametro fondamentale per comprendere processi geochimici che avvengono all’interno della luna e per valutare se e quali forme di vita possono esistere in quell’ambiente.

I risultati che sono stati elaborati dal modello proposto dal team indicano che l’acqua presente negli spruzzi ghiacciati da Encelado, e quindi la stessa che costituisce l’oceano sotterraneo della luna di Saturno, è salata e possiede un pH alcalino di circa 11 o 12 (il valore massimo della scala è 14), paragonabile a quello delle soluzioni a base di ammoniaca per la pulizia delle lenti degli occhiali. In più, sono presenti concentrazioni di sale (cloruro di sodio, NaCl) analoghe a quelle nostri mari e  soda (carbonato di sodio, Na₂CO₃)  che rende l’acqua dell’oceano extraterrestre simile per composizione a quella dei laghi alcalini del nostro pianeta come il Mono in California o il Magadi in Kenya.

In questa immagine della  sonda NASA/ESA/ASI Cassini si vedono almeno quattro pennacchi d’acqua levarsi dall’emisfero sud di Encelado (crediti: NASA/JPL/Space Science Institute)

Gli scienziati, sulla base di questi risultati, hanno presentato una possibile spiegazione del pH così elevato dell’oceano sotterraneo di Encelado, che sarebbe dovuto a un processo metamorfico delle rocce a contatto con l’acqua, chiamato serpentinizzazione. Sul nostro pianeta, la serpentinizzazione si verifica quando certi tipi di rocce ultrabasiche (o ultramafiche), che possiedono un ridotto contenuto di silice e sono invece ricche di magnesio e ferro, risalgono dal mantello superiore della Terra fino a raggiungere il fondo degli oceani, dove interagiscono con le molecole d’acqua circostanti. Con questo processo, le rocce ultrabasiche vengono converte in nuovi minerali, incluso il serpentino, appunto, rendendo il pH dell’acqua coinvolta nella trasformazione alcalino. I ricercatori ritengono che anche su Encelado vi siano fenomeni di serpentinizzazione , dovuti all’interazione dell’acqua liquida dell’oceano sotterraneo con il nucleo roccioso della luna, che ne delimiterebbe il fondale.

«Perché siamo così interessati alla serpentinizzazione? La reazione chimica tra rocce ricche di metalli e l’acqua produce anche idrogeno molecolare (H₂), che fornisce una sorgente di energia chimica essenziale per sostenere una biosfera all’interno di lune e pianeti, dove la luce solare non può penetrare» dice Glein. «Questo processo è fondamentale in astrobiologia, perché l’idrogeno molecolare può sia determinare la formazione di composti organici come gli aminoacidi, i ‘mattoni’ della vita, che alimentare la vita microbica, in particolare gli organismi che producono metano. In questo contesto, la serpentinizzazione fornisce un collegamento tra processi geologici e processi biologici. Avere scoperto questo processo su Encelado rende questo mondo un candidato ancora più promettente per poter ospitare forme di vita».

Per John Brucato, astrofisico ed esobiologo dell’INAF «Il nostro pianeta sarà sempre il mondo abitabile meglio studiato, e serve come un banco di prova per le teorie e le tecniche mirate alla ricerca di vita nello spazio. Una delle teorie più accreditate dell’origine della vita sulla Terra ritiene che questa si sia formata nei camini idrotermali (fumarole nere) presenti lungo le fratture della dorsale oceanica. In particolare gli astrobiologi oggi studiano il processo di serpentinizzazione – alterazione della struttura cristallina dei minerali mediante presenza di acqua  – che avviene nei camini idrotermali per meglio comprendere il  ruolo che questi processi hanno avuto nella chimica prebiotica, nell’origine della vita e al suo mantenimento. L’alterazione acquosa dell’olivina è capace di produrre idrogeno molecolare (H₂) in un’ampia varietà di condizioni idrotermali. Sebbene l’idrolisi dell’olivina (cioè, la serpentinizzazione) è comunemente studiata a temperature elevate (100 °C), la natura di queste reazioni a temperature inferiori non è stata valutata sistematicamente, soprattutto per quanto riguarda i fluidi idrotermali ricchi di carbonato. In particolare, la formazione di carbonato può violare alcune reazioni geochimiche legate alla serpentinizzazione e alla produzione di H₂ a temperature più basse.

Ad ogni modo, il team che ha analizzato i dati di Cassini conclude che l’oceano interno è un ambiente alcalino (pH> 9) dovuto ad una soluzione di Na-Cl-CO3. Tale soluzione potrebbe essere prodotta tramite serpentinizzazione della roccia presente nel fondale oceanico, che a sua volta produce H_2. Circostanza, quindi, molto favorevole per la comparsa ed il mantenimento della vita su una luna di Saturno. Inoltre, la presenza di cloruro di sodio (NaCl) è una caratteristica geochimica che Encelado condivide con l’acqua di mare terrestre, ma la presenza  di Na₂CO₃ dissolto suggerisce una somiglianza ancora maggiore con alcuni laghi terrestri. Queste conclusioni sarebbero una conferma dell’idea che la vita possa essere presente non solo su pianeti “vicini” al Sole come la Terra e Marte, ma anche su corpi molto distanti dalla nostra stella  dove la fonte di energia per la vita non sarebbe la luce solare bensì energia chimica prodotta da celle a combustibile naturale come i camini idrotermali».