Um estudo conclui que os processos geoquímicos conhecidos não podem explicar os níveis de metano medidos pela espaçonave Cassini na lua gelada de Saturno. Embora o artigo de forma alguma sugira que existe vida em Enceladus, os resultados seriam consistentes com a atividade microbiana semelhante à que ocorre em fontes hidrotermais nos oceanos da Terra.
Um processo desconhecido de produção de metano está provavelmente em funcionamento no oceano oculto sob a casca gelada da lua de Saturno Enceladus, sugere um novo estudo publicado na Nature Astronomy por cientistas da Universidade do Arizona e da Universidade de Ciências e Lettres de Paris.
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 gelada. Voando através das plumas e amostrando 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, professor associado do Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva da Universidade do Arizona e um dos dois principais autores do estudo. "A busca por tais micróbios, conhecidos 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 seguiram um caminho diferente e mais fácil: eles construíram modelos matemáticos para calcular a probabilidade de que diferentes processos, incluindo a metanogênese biológica, pudessem 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 hidrotérmica ocorre quando a água do mar fria penetra no fundo do oceano, circula pela rocha subjacente e passa perto de uma fonte de calor, como uma câmara de magma, antes de ser expelida na água novamente por meio 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 se deve a microrganismos que aproveitam o desequilíbrio químico do di-hidrogênio produzido hidrotermicamente como fonte de energia e produzem 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. Para isso, eles desenvolveram um modelo para a dinâmica populacional de um hipotético metanogênio hidrogenotrófico, 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 forneceriam 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.
"Em resumo, 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 esperadas, caso a metanogênese realmente ocorra no fundo do mar de Enceladus", explicou Ferriere.
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. Adicionar metanogênese biológica à mistura, no entanto, poderia produzir metano suficiente para coincidir com as observações da Cassini.
"Obviamente, não estamos concluindo que existe vida no oceano de Enceladus", disse Ferriere. "Em vez disso, queríamos entender a probabilidade de que as fontes hidrotermais de Enceladus pudessem ser habitadas por microorganismos 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”, acrescentou.
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 poderia vir da decomposição química da matéria orgânica primordial que pode estar presente no núcleo de Enceladus e que poderia ser parcialmente transformada em dihidrogênio, metano e dióxido de carbono por meio do processo hidrotérmico. Essa hipótese é muito plausível se for descoberto que Enceladus se formou por meio do acréscimo de material orgânico rico fornecido por cometas, explicou Ferriere.
"Em parte, tudo se resume a quão prováveis acreditamos que sejam as diferentes hipóteses", disse ele. "Por exemplo, se considerarmos que a probabilidade de vida em Encélado é extremamente baixa, esses mecanismos abióticos alternativos se tornam muito mais prováveis, mesmo se forem muito estranhos em comparação com o que conhecemos aqui na Terra."
Segundo os autores, um avanço muito promissor do artigo está em sua metodologia, pois 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.
Uma lista completa de autores e informações de financiamento pode ser encontrada no artigo "Análise bayesiana dos dados da pluma de Enceladus para avaliar a metanogênese", na edição de 7 de julho da Nature Astronomy .
Fonte da história:https://www.sciencedaily.com/