Immagine di Encelado e dei suoi pennacchi ottenuta dalla sonda Cassini il 30 novembre 2010. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Space Science Institute
Acido cianidrico (HCN), acetilene (C2H2) e propilene (C3H6). E ancora: idrocarburi ossidati, metanolo (CH3OH) e ossigeno (O2). Tutte molecole che sul nostro pianeta sono, a vario titolo, alla base dell’origine della vita come la conosciamo. È quanto ha rilevato un team di ricercatori guidati dall’Università di Harvard sulla piccola luna di Saturno, Encelado. I risultati dello studio, pubblicati ieri su Nature Astronomy, aggiungono ulteriori prove a favore dell’abitabilità di questo mondo ghiacciato.
I ricercatori hanno scoperto le specie chimiche spulciando nei dati della missione Nasa/Esa/Asi Cassini, che dal 2004 al 2017 ha condotto un’estesa indagine del sistema di Saturno, studiando in dettaglio il pianeta, i suoi anelli e le sue lune, Encelado compresa. Più in dettaglio, il team di ricerca, composto dal biofisico dell’Università di Harvard, Jonah Peter, dallo scienziato planetario del Jet Propulsion Laboratory (Jpl), Tom Nordheim, e dall’astrobiologo, anch’esso del Jpl, Kevin Hand, si sono concentrati sui dati raccolti dallo strumento Ion and Neutral Mass Spectrometer (Inms), che durante la missione ha analizzato la composizione chimica della luna ghiacciata. Passando al setaccio gli spettri di massa ottenuti dallo strumento, e confrontando questi dati con con una libreria di spettri di massa noti, gli autori sono stati in grado di evidenziare sottili differenze nel modo in cui i diversi composti chimici spiegano i dati di Cassini.
«Ci sono molti potenziali pezzi del puzzle che possono essere incastrati quando si cerca di far combaciare i dati osservati», dice a questo proposito Peter, autore principale dello studio. «Abbiamo utilizzato modelli matematici e statistici per capire quale combinazione di pezzi del puzzle corrisponde meglio alla composizione del pennacchio e sfrutta al massimo i dati, cercando di non sovra-interpretarli».
La prima molecola individuata nello studio è l’acido cianidrico. La forte evidenza della sua presenza è stata trovata nei pennacchi di Encelado, enormi geyser che sparano nello spazio particelle di ghiaccio provenienti dall’oceano di acqua liquida sottostante. L’acido cianidrico è un composto chimico formato da un atomo di idrogeno, uno di carbonio e uno di azoto. È una sostanza il cui ruolo per lo sviluppo della vita sulla Terra è stato cruciale. Il rilevamento nei pennacchi di Encelado, oltre ad avere un significato rilevante sull’abitabilità della luna, è particolarmente intrigante per la sua rilevanza per la chimica prebiotica. La polimerizzazione della molecola è infatti implicata in una serie di potenziali vie sintetiche che portano alla formazione di nucleo-basi e amminoacidi, i mattoni per la costruzione di Dna e proteine, le macromolecole biologiche alla base della vita.
«La scoperta dell’acido cianidrico è stata particolarmente emozionante, perché è il punto di partenza per la maggior parte delle teorie sull’origine della vita», sottolinea Peter. «La vita come la conosciamo richiede mattoni di costruzione come gli amminoacidi, e l’acido cianidrico è una delle molecole più importanti e versatili necessarie per formarli. Nella ricerca, più cercavamo di mettere in discussione i nostri risultati testando modelli alternativi, più le prove diventavano forti. Alla fine è emerso chiaramente che non c’è modo di far coincidere i dati sulla composizione dei pennacchi di Encelado senza includere l’acido cianidrico».
Nel riquadro a, illustrazione artistica dell’attività dei pennacchi su Encelado. L’attività crio-vulcanica della luna alimenta i getti contenenti molecole organiche con diversi stati di ossidazione emessi dalle fessure presenti al polo Sud della luna. Nel riquadro b, lo stato di ossidazione del carbonio nei composti organici presenti nei pennacchi. Crediti: Jonah S. Peter et al., Nature Astronomy, 2023
Come anticipato, oltre all’acido cianidrico i ricercatori hanno trovato anche prove dell’esistenza di diverse fonti chimiche di energia. Molecole molto più performanti rispetto a quelle individuate sulla luna da altri studi. Sono idrocarburi parzialmente ossidati, metanolo e ossigeno molecolare, specie chimiche che implicano l’esistenza di un ambiente ossidante in cui può esserci produzione di energia. Energia utile a sostenere potenzialmente la vita.
Precedenti studi hanno portato alla scoperta nei pennacchi di Encelado di metano (CH4) e idrogeno molecolare (H2), supportano l’ipotesi che la luna possa essere oltre che idro-termicamente attiva anche una fonte di molecole riducenti biologicamente utili. In questi studi la metanogenesi attraverso la riduzione dell’anidride carbonica (CO2) è stata proposta come un potenziale percorso che potrebbe supportare le comunità microbiche eventualmente presenti nell’oceano sotterraneo. Tuttavia, senza molecole ossidanti, i riducenti sarebbero di scarsa utilità biochimica, poiché nessun meccanismo di trasferimento di elettroni oltre la metanogenesi sarebbe disponibile per produrre un cambiamento nell’energia disponibile. La presenza di ossigeno molecolare e di composti del carbonio parzialmente ossidati scoperti in questo studio potrebbe risolvere questo problema, poiché implica la possibilità che nella luna possano avvenire una moltitudine di processi redox altamente esoergonici – cioè processi che liberano energia – che potrebbero aiutare ad alimentare la vita sotterranea della luna.
«Se in termini di capacità di produrre energia paragoniamo la metanogenesi a una piccola batteria d’un orologio, i nostri risultati suggeriscono che l’oceano di Encelado potrebbe offrire qualcosa di più simile alla batteria di un’auto, in grado di fornire una grande quantità di energia a qualsiasi forma di vita eventualmente presente», osserva Hand.
Questo lavoro fornisce ulteriori prove del fatto che Encelado ospita alcune delle molecole più importanti per la creazione dei mattoni della vita e per il suo sostentamento attraverso le reazioni metaboliche, concludono i ricercatori. Grazie a questo studio ora non solo sappiamo che Encelado sembra soddisfare i requisiti di base per l’abitabilità, ma abbiamo anche un’idea di come potrebbero formarsi molecole biologiche complesse e in che tipo di percorsi chimici potrebbero essere coinvolte.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Detection of HCN and diverse redox chemistry in the plume of Enceladus” di Jonah S. Peter, Tom A. Nordheim e Kevin P. Hand