Pennacchi, grandi e piccoli, spruzzano ghiaccio e vapore acqueo da molti punti vicino al polo sud della luna di Saturno, Encelado. Crediti: Nasa/Jpl/Istituto di Scienza dello Spazio
Chi di voi, magari affascinato da Avatar – il colossal di fantascienza di James Cameron – non ha mai pensato che il luogo migliore in cui cercare la vita potrebbe essere una luna, piuttosto che un pianeta, proprio come Pandora?
Ad esempio, è ormai risaputo che Europa, una delle lune di Giove, ed Encelado, una luna di Saturno, manifestano l’evidenza di oceani sotto le loro croste di ghiaccio. Ora, un esperimento della Nasa suggerisce che se questi oceani supportassero (o avessero supportato) la vita, le tracce di questa vita – sotto forma di molecole organiche (amminoacidi, acidi nucleici, ecc.) – potrebbero sopravvivere appena sotto la superficie ghiacciata, nonostante le forti radiazioni che arrivano su questi mondi. Quindi, se dei lander robotici venissero inviati su queste lune per cercare tali tracce, non dovrebbero scavare molto in profondità per trovare amminoacidi sopravvissuti all’alterazione o alla distruzione da parte delle radiazioni.
«Sulla base dei nostri esperimenti, la profondità di campionamento “sicura” per gli amminoacidi su Europa è di quasi 20 centimetri alle alte latitudini dell’emisfero opposto alla direzione del moto di Europa intorno a Giove, nell’area in cui la superficie non è stata molto disturbata dagli impatti dei meteoriti», dichiara Alexander Pavlov del Goddard Space Flight Center della Nasa, primo autore di un articolo pubblicato ieri su Astrobiology. «Su Encelado, invece, il campionamento del sottosuolo non è necessario per rilevare gli amminoacidi: queste molecole sopravvivono alla radiolisi (scomposizione per radiazioni) in qualsiasi punto della superficie di Encelado a meno di qualche millimetro dalla superficie».
Per affermarlo, il team di ricercatori ha utilizzato gli amminoacidi in esperimenti di radiolisi, quali possibili esempi di biomolecole presenti sulle lune ghiacciate.
Una vista di Europa catturata dalla JunoCam a bordo di Juno, durante il flyby ravvicinato della missione il 29 settembre 2022. Il nord è a sinistra. Le immagini hanno una risoluzione di poco superiore a 1-4 chilometri per pixel. Come per la Luna e la Terra, un lato di Europa è sempre rivolto verso Giove, ed è il lato di Europa visibile qui. La superficie di Europa è attraversata da fratture, creste e bande che hanno cancellato il terreno più vecchio di circa 90 milioni di anni. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/SwRi/Msss/Kevin M. Gill
Gli amminoacidi possono essere creati dalla vita o da una chimica non biologica. Tuttavia, trovare certi tipi di amminoacidi sulle due lune costituirebbe una potenziale traccia biologica perché, sulla Terra, sono i mattoncini per costruire le proteine. Le proteine sono essenziali per la vita, in quanto vengono utilizzate per produrre enzimi che accelerano o regolano le reazioni chimiche, e per costruire strutture. Gli amminoacidi e altri composti provenienti dagli oceani sotterranei potrebbero essere portati in superficie dall’attività dei geyser o dal lento movimento della crosta ghiacciata.
Per valutare la sopravvivenza degli amminoacidi su questi mondi, il team ha mescolato campioni di amminoacidi con ghiaccio raffreddato a circa -196 gradi Celsius, in fiale sigillate e prive di aria, e li ha bombardati con raggi gamma a varie dosi. Poiché gli oceani potrebbero ospitare vita microscopica, i ricercatori hanno anche testato la sopravvivenza degli amminoacidi in batteri morti nel ghiaccio. Infine, hanno analizzato campioni di amminoacidi in ghiaccio mescolato con polvere di silicato per considerare l’effetto di un eventuale mescolamento di materiale proveniente da meteoriti (o dall’interno) con il ghiaccio di superficie.
Gli esperimenti hanno fornito dati fondamentali per determinare le velocità di distruzione degli amminoacidi, chiamate costanti di radiolisi. Con questi dati, sapendo l’età della superficie ghiacciata e l’ambiente radiativo di Europa ed Encelado, hanno calcolato la profondità di perforazione e le posizioni in cui il 10 per cento degli amminoacidi sarebbe sopravvissuto alla distruzione radiolitica.
Sebbene siano già stati condotti esperimenti per testare la sopravvivenza degli amminoacidi nel ghiaccio, questo è il primo a utilizzare dosi di radiazioni più basse che non distruggono completamente gli amminoacidi, poiché la loro semplice alterazione o degradazione sarebbe sufficiente a rendere impossibile determinare se si tratta di potenziali tracce di vita. Questo è anche il primo esperimento che considera le condizioni di Europa/Encelado per valutare la sopravvivenza di questi composti nei microrganismi e il primo a testare la sopravvivenza degli amminoacidi mescolati alla polvere.
Questa immagine mostra i campioni dell’esperimento caricati nel dewar appositamente progettato, che poco dopo verrà riempito di azoto liquido e posto sotto radiazioni gamma. Si noti che le provette sigillate sono avvolte in un tessuto di cotone per tenerle insieme, perché altrimenti galleggiare nell’azoto liquido e inizierebbero a fluttuare nel dewar, interferendo con la corretta esposizione alle radiazioni. Crediti: Candace Davison
Gli autori hanno scoperto che gli amminoacidi si degradano più velocemente se mescolati alla polvere, ma più lentamente se provenienti da microrganismi. «I lenti tassi di distruzione degli amminoacidi nei campioni biologici in condizioni superficiali simili a quelle di Europa e di Encelado rafforzano l’ipotesi di future misurazioni per l’individuazione di vita da parte di missioni con lander su Europa e Encelado», conclude Pavlov. «I nostri risultati indicano che i tassi di degradazione delle potenziali biomolecole organiche nelle regioni ricche di silice, sia su Europa che su Encelado, sono più elevati rispetto a quelli del ghiaccio puro e, pertanto, eventuali future missioni su Europa ed Encelado dovrebbero essere caute nel campionare i luoghi ricchi di silice, su entrambe le lune ghiacciate».
Una possibile spiegazione del motivo per cui gli amminoacidi sono sopravvissuti più a lungo nei batteri riguarda il modo in cui le radiazioni ionizzanti modificano le molecole: direttamente rompendo i loro legami chimici o indirettamente creando composti reattivi nelle vicinanze, che poi alterano o rompono la molecola di interesse. È possibile che il materiale cellulare batterico abbia protetto gli amminoacidi dai composti reattivi prodotti dalle radiazioni.
Quindi, assolutamente sì ai lander robotici sulle lune ghiacciate ma attenzione a dove si fanno arrivare.
Per saperne di più:
- Leggi su Astrobiology l’articolo “Radiolytic Effects on Biological and Abiotic Amino Acids in Shallow Subsurface Ices on Europa and Enceladus” di Alexander A. Pavlov, Hannah McLain, Daniel P. Glavin, Jamie E. Elsila, Jason Dworkin, Christopher H. House e Zhidan Zhang