A lua oceânica de Saturno, Enceladus, poderia sustentar vida – os pesquisadores estão descobrindo como detectar células extraterrestres lá

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Os cientistas poderão um dia encontrar vestígios de vida em Encélado, uma lua coberta de oceano que orbita Saturno. Crédito:NASA/JPL-Caltech, CC BY-SA

Saturno tem 146 luas confirmadas – mais do que qualquer outro planeta do sistema solar – mas uma chamada Encélado se destaca. Parece ter os ingredientes para a vida.

De 2004 a 2017, a Cassini – uma missão conjunta entre a NASA, a Agência Espacial Europeia e a Agência Espacial Italiana – investigou Saturno, os seus anéis e luas. A Cassini apresentou descobertas espetaculares. Encélado, com apenas 504 quilómetros de diâmetro, abriga um oceano de água líquida sob a sua crosta gelada que abrange toda a lua.

Gêiseres no pólo sul da Lua lançam gás e grãos de gelo formados a partir da água do oceano para o espaço.

Embora os engenheiros da Cassini não previssem a análise dos grãos de gelo que Encélado estava emitindo ativamente, eles colocaram um analisador de poeira na espaçonave. Este instrumento mediu os grãos de gelo emitidos individualmente e informou aos pesquisadores sobre a composição do oceano subterrâneo.

Como cientista planetário e astrobiólogo que estuda os grãos de gelo de Encélado, estou interessado em saber se existe vida nesta ou em outras luas geladas. Também quero entender como cientistas como eu conseguiram detectá-lo.

Ingredientes para a vida

Assim como os oceanos da Terra, o oceano de Encélado contém sal, a maior parte do qual é cloreto de sódio, comumente conhecido como sal de cozinha. O oceano também contém vários compostos à base de carbono e possui um processo chamado aquecimento das marés, que gera energia dentro da lua. Água líquida, química baseada em carbono e energia são ingredientes essenciais para a vida.

Em 2023, eu e outros cientistas encontramos fosfato, outro composto que sustenta a vida, em grãos de gelo originários do oceano de Encélado. O fosfato, uma forma de fósforo, é vital para toda a vida na Terra. Faz parte do DNA, das membranas celulares e dos ossos. Esta foi a primeira vez que os cientistas detectaram este composto num oceano de água extraterrestre.

O núcleo rochoso de Encélado provavelmente interage com a água do oceano através de fontes hidrotermais. Estas estruturas quentes, semelhantes a gêiseres, projetam-se do fundo do oceano. Os cientistas prevêem que um cenário semelhante pode ter sido o berço da vida na Terra.

Detecção de vida potencial

Até agora, ninguém jamais detectou vida fora da Terra. Mas os cientistas concordam que Encélado é um lugar muito promissor para procurar vida. Então, como vamos procurar?

Num artigo publicado em março de 2024, os meus colegas e eu conduzimos um teste de laboratório que simulou se os instrumentos analisadores de poeira em naves espaciais poderiam detectar e identificar vestígios de vida nos grãos de gelo emitidos.

O interior da lua de Saturno, Encélado. Crédito:Superfície:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute; interior:GLP-CNRS/U. Nantes/U. Irrita. Composição gráfica:ESA

Para simular a detecção de grãos de gelo à medida que os analisadores de poeira no espaço os registram, usamos uma configuração de laboratório na Terra. Usando essa configuração, injetamos um pequeno feixe de água que continha células bacterianas no vácuo, onde o feixe se desintegrou em gotículas. Cada gota continha, em teoria, uma célula bacteriana.

Em seguida, disparamos um laser contra as gotículas individuais, o que criou íons carregados a partir da água e dos compostos celulares. Medimos os íons carregados usando uma técnica chamada espectrometria de massa. Estas medições ajudaram-nos a prever o que os instrumentos analisadores de poeira numa nave espacial deveriam encontrar se encontrassem uma célula bacteriana contida num grão de gelo.

Descobrimos que esses instrumentos fariam um bom trabalho na identificação de material celular. Instrumentos projetados para analisar grãos de gelo individuais devem ser capazes de identificar células bacterianas, mesmo que haja apenas 0,01% dos constituintes de uma única célula em um grão de gelo de um gêiser semelhante ao de Encélado.

Os analisadores poderiam captar uma série de assinaturas potenciais de material celular, incluindo aminoácidos e ácidos graxos. Os aminoácidos detectados representam fragmentos de proteínas ou metabólitos da célula, que são pequenas moléculas que participam de reações químicas dentro da célula. Os ácidos graxos são fragmentos de lipídios que constituem as membranas celulares.

Em nossos experimentos, usamos uma bactéria chamada Sphingopyxis alaskensis . As células desta cultura são extremamente pequenas – do mesmo tamanho das células que podem caber nos grãos de gelo emitidos por Encélado. Além do pequeno tamanho, essas células gostam de ambientes frios e precisam de apenas alguns nutrientes para sobreviver e crescer, semelhante a como provavelmente seria a vida adaptada às condições do oceano de Encélado.

O analisador de poeira específico da Cassini não tinha capacidade analítica para identificar material celular nos grãos de gelo. No entanto, os cientistas já estão a conceber instrumentos com capacidades muito maiores para potenciais futuras missões em Encélado. Nossos resultados experimentais informarão o planejamento e projeto desses instrumentos.

Missões futuras

Encélado é um dos principais alvos das futuras missões da NASA e da Agência Espacial Europeia. Em 2022, a NASA anunciou que uma missão a Encélado tinha a segunda prioridade mais alta ao escolher as suas próximas grandes missões – uma missão a Urano tinha a prioridade mais alta.

A agência europeia anunciou recentemente que Encélado é o principal alvo da sua próxima grande missão. Esta missão provavelmente incluiria um analisador de poeira altamente capaz para análise de grãos de gelo.

Encélado não é a única lua com um oceano de água líquida. A lua de Júpiter, Europa, também tem um oceano que abrange toda a lua sob sua crosta gelada. Os grãos de gelo em Europa flutuam acima da superfície, e alguns cientistas pensam que Europa pode até ter gêiseres como Encélado, que lançam grãos para o espaço. Nossa pesquisa também ajudará a estudar os grãos de gelo da Europa.

A missão Europa Clipper da NASA visitará Europa nos próximos anos. O Clipper está programado para ser lançado em outubro de 2024 e chegar a Júpiter em abril de 2030. Um dos dois espectrômetros de massa da espaçonave, o SUrface Dust Analyzer, foi projetado para análise de grãos de gelo únicos.

Nosso estudo demonstra que este instrumento será capaz de encontrar até mesmo pequenas frações de uma célula bacteriana, se presente em apenas alguns grãos de gelo emitidos.

Com os planos para o futuro próximo destas agências espaciais e os resultados do nosso estudo, as perspectivas das próximas missões espaciais visitando Encélado ou Europa são incrivelmente excitantes. Sabemos agora que, com a instrumentação atual e futura, os cientistas deverão ser capazes de descobrir se existe vida em alguma destas luas.

Fornecido por The Conversation

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.