Um processo desconhecido de produção de metano está provavelmente em ação no oceano oculto sob a concha de gelo da lua de Saturno, Encélado, sugere um novo estudo publicado em Astronomia da Natureza por cientistas da University of Arizona e da Paris Sciences &Lettres University.

As gigantescas plumas de água em erupção de Enceladus há muito tempo fascinam os cientistas e o público, inspirando pesquisas e especulações sobre o vasto oceano que se acredita estar imprensado entre o núcleo rochoso da lua e sua concha de gelo. Voando através das plumas e provando sua composição química, a espaçonave Cassini detectou uma concentração relativamente alta de certas moléculas associadas a fontes hidrotermais no fundo dos oceanos da Terra, especificamente dihidrogênio, metano e dióxido de carbono. A quantidade de metano encontrada nas plumas foi particularmente inesperada.

"Queríamos saber:Será que micróbios semelhantes à Terra, que 'comem' o di-hidrogênio e produzem metano, explicam a quantidade surpreendentemente grande de metano detectada pela Cassini?" disse Regis Ferriere, um professor associado do Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva da Universidade do Arizona e um dos dois autores principais do estudo. "Procurando por tais micróbios, conhecido como metanógenos, no fundo do mar de Enceladus exigiria missões de mergulho profundo extremamente desafiadoras que não estão à vista há várias décadas. "

Ferriere e sua equipe tomaram uma atitude diferente, caminho mais fácil:eles construíram modelos matemáticos para calcular a probabilidade de que diferentes processos, incluindo metanogênese biológica, pode explicar os dados da Cassini.

Os autores aplicaram novos modelos matemáticos que combinam geoquímica e ecologia microbiana para analisar os dados da pluma Cassini e modelar os possíveis processos que explicariam melhor as observações. Eles concluem que os dados da Cassini são consistentes com a atividade microbiana da fonte hidrotérmica, ou com processos que não envolvem formas de vida, mas são diferentes dos que ocorrem na Terra.

Na terra, a atividade hidrotermal ocorre quando a água do mar fria penetra no fundo do oceano, circula através da rocha subjacente e passa perto de uma fonte de calor, como uma câmara magmática, antes de vomitar na água novamente através de fontes hidrotermais. Na terra, o metano pode ser produzido por meio da atividade hidrotérmica, mas em um ritmo lento. A maior parte da produção é devida a microorganismos que aproveitam o desequilíbrio químico do di-hidrogênio produzido hidrotermicamente como fonte de energia, e produzir metano a partir do dióxido de carbono em um processo chamado metanogênese.

A equipe analisou a composição da pluma de Enceladus como o resultado final de vários processos químicos e físicos ocorrendo no interior da lua. Primeiro, os pesquisadores avaliaram qual produção hidrotérmica de dihidrogênio se ajustaria melhor às observações da Cassini, e se essa produção poderia fornecer "alimento" suficiente para sustentar uma população de metanógenos hidrogenotróficos semelhantes à Terra. Fazer isso, eles desenvolveram um modelo para a dinâmica populacional de um metanogênio hidrogenotrófico hipotético, cujo nicho térmico e energético foi modelado a partir de cepas conhecidas da Terra.

Os autores então executaram o modelo para ver se um determinado conjunto de condições químicas, como a concentração de dihidrogênio no fluido hidrotérmico, e a temperatura proporcionaria um ambiente adequado para o crescimento desses micróbios. Eles também analisaram o efeito que uma população hipotética de micróbios teria em seu ambiente, por exemplo, nas taxas de escape de dihidrogênio e metano na pluma.

"Resumindo, não só poderíamos avaliar se as observações da Cassini são compatíveis com um ambiente habitável por toda a vida, mas também podemos fazer previsões quantitativas sobre as observações a serem esperadas, se a metanogênese realmente ocorrer no fundo do mar de Enceladus, "Ferriere explicou.

Os resultados sugerem que mesmo a estimativa mais alta possível da produção abiótica de metano - ou produção de metano sem ajuda biológica - com base na química hidrotérmica conhecida está longe de ser suficiente para explicar a concentração de metano medida nas plumas. Adicionando metanogênese biológica à mistura, Contudo, poderia produzir metano suficiente para coincidir com as observações da Cassini.

"Obviamente, não estamos concluindo que existe vida no oceano de Encélado, "Ferriere disse." Em vez disso, queríamos entender o quão provável seria que as fontes hidrotermais de Enceladus pudessem ser habitadas por microrganismos semelhantes à Terra. Muito provavelmente, os dados da Cassini nos dizem, de acordo com nossos modelos.

“E a metanogênese biológica parece ser compatível com os dados. Em outras palavras, não podemos descartar a "hipótese de vida" como altamente improvável. Para rejeitar a hipótese de vida, precisamos de mais dados de missões futuras, " ele adicionou.

Os autores esperam que seu artigo forneça orientação para estudos que visem melhor compreender as observações feitas pela Cassini e que incentive pesquisas para elucidar os processos abióticos que poderiam produzir metano suficiente para explicar os dados.

Por exemplo, o metano pode vir da decomposição química da matéria orgânica primordial que pode estar presente no núcleo de Enceladus e que pode ser parcialmente transformada em dihidrogênio, metano e dióxido de carbono através do processo hidrotérmico. Esta hipótese é muito plausível se descobrir que Encélado se formou através do acréscimo de material orgânico rico fornecido por cometas, Ferriere explicou.

"Em parte se resume a quão provável acreditamos que diferentes hipóteses são, para começar, "disse ele." Por exemplo, se considerarmos que a probabilidade de vida em Encélado é extremamente baixa, então, esses mecanismos abióticos alternativos tornam-se muito mais prováveis, mesmo que sejam muito estranhos em comparação com o que conhecemos aqui na Terra. "

De acordo com os autores, um avanço muito promissor do artigo está em sua metodologia, uma vez que não se limita a sistemas específicos, como oceanos interiores de luas geladas, e abre caminho para lidar com dados químicos de planetas fora do sistema solar à medida que se tornam disponíveis nas próximas décadas.