Los procesos geoquímicos conocidos no pueden explicar los altos niveles de metano medidos por la nave espacial Cassini en Encélado, la luna helada de Saturno, y no cabe descartar un origen microbiano. Un nuevo estudio sugiere que quizá reúna las condiciones para albergar vida.

Es la conclusión de la investigación publicada en Nature Astronomy por científicos de la Universidad de Arizona y la Universidad de Ciencias y Letras de París.

Las gigantescas columnas de agua que brotan de Encélado han fascinado a los científicos, inspirando investigaciones y especulaciones sobre el vasto océano que se cree que está intercalado entre el núcleo rocoso de la luna y su caparazón helado. Volando a través de las plumas y tomando muestras de su composición química, la nave espacial Cassini detectó una concentración relativamente alta de ciertas moléculas asociadas con respiraderos hidrotermales en el fondo de los océanos de la Tierra, específicamente dihidrógeno, metano y dióxido de carbono. La cantidad de metano encontrada en las columnas fue particularmente inesperada.

"Queríamos saber: ¿Podrían los microbios similares a la Tierra que 'comen' el dihidrógeno y producen metano explicar la cantidad sorprendentemente grande de metano detectada por Cassini?" dijo Regis Ferriere, profesor asociado en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Arizona y uno de los dos autores principales del estudio. "La búsqueda de tales microbios, conocidos como metanógenos, en el lecho marino de Encélado, requeriría misiones de inmersión profunda extremadamente desafiantes que no están a la vista durante varias décadas".

Ferriere y su equipo tomaron una ruta diferente y más fácil: construyeron modelos matemáticos para calcular la probabilidad de que diferentes procesos, incluida la metanogénesis biológica, pudieran explicar los datos de Cassini.

Los autores aplicaron nuevos modelos matemáticos que combinan la geoquímica y la ecología microbiana para analizar los datos de la pluma de Cassini y modelar los posibles procesos que explicarían mejor las observaciones. Concluyen que los datos de Cassini son consistentes con la actividad de los respiraderos hidrotermales microbianos o con procesos que no involucran formas de vida pero que son diferentes de los que se sabe que ocurren en la Tierra.

En la Tierra, la actividad hidrotermal ocurre cuando el agua de mar fría se filtra en el fondo del océano, circula a través de la roca subyacente y pasa cerca de una fuente de calor, como una cámara de magma, antes de volver a arrojarse al agua a través de respiraderos hidrotermales. En la Tierra, el metano se puede producir a través de la actividad hidrotermal, pero a un ritmo lento. La mayor parte de la producción se debe a microorganismos que aprovechan el desequilibrio químico del dihidrógeno producido hidrotermalmente como fuente de energía y producen metano a partir del dióxido de carbono en un proceso llamado metanogénesis.

El equipo analizó la composición de las plumas de Encélado como el resultado final de varios procesos químicos y físicos que tienen lugar en el interior de la luna. Primero, los investigadores evaluaron qué producción hidrotermal de dihidrógeno encajaría mejor con las observaciones de Cassini, y si esta producción podría proporcionar suficiente "alimento" para sostener una población de metanógenos hidrogenotróficos similares a la Tierra. Para ello, desarrollaron un modelo para la dinámica poblacional de un hipotético metanógeno hidrogenotrófico, cuyo nicho térmico y energético se modeló a partir de cepas conocidas de la Tierra.

Luego, los autores ejecutaron el modelo para ver si un conjunto dado de condiciones químicas, como la concentración de dihidrógeno en el fluido hidrotermal y la temperatura proporcionarían un entorno adecuado para que crezcan estos microbios. También analizaron el efecto que tendría una población de microbios hipotética en su entorno, por ejemplo, en las tasas de escape de dihidrógeno y metano en la columna.

"En resumen, no solo podríamos evaluar si las observaciones de Cassini son compatibles con un entorno habitable para la vida, sino que también podríamos hacer predicciones cuantitativas sobre las observaciones esperadas, si la metanogénesis realmente ocurriera en el lecho marino de Encélado", explicó Ferriere en un comunicado.

Los resultados sugieren que incluso la estimación más alta posible de la producción de metano abiótico, o la producción de metano sin ayuda biológica, basada en la química hidrotermal conocida, está lejos de ser suficiente para explicar la concentración de metano medida en las plumas. Sin embargo, agregar metanogénesis biológica a la mezcla podría producir suficiente metano para coincidir con las observaciones de Cassini.

"Obviamente, no estamos concluyendo que exista vida en el océano de Encélado", dijo Ferriere. "Más bien, queríamos entender qué tan probable sería que los respiraderos hidrotermales de Encélado pudieran ser habitables para microorganismos similares a la Tierra. Es muy probable, según los datos de Cassini, según nuestros modelos.

"Y la metanogénesis biológica parece ser compatible con los datos. En otras palabras, no podemos descartar la 'hipótesis de vida' como altamente improbable. Para rechazar la hipótesis de vida, necesitamos más datos de misiones futuras", agregó.

Los autores esperan que su artículo proporcione una guía para los estudios destinados a comprender mejor las observaciones realizadas por Cassini y que fomente la investigación para dilucidar los procesos abióticos que podrían producir suficiente metano para explicar los datos.

Por ejemplo, el metano podría provenir de la descomposición química de la materia orgánica primordial que puede estar presente en el núcleo de Encélado y que podría convertirse parcialmente en dihidrógeno, metano y dióxido de carbono a través del proceso hidrotermal. Esta hipótesis es muy plausible si resulta que Encelado se formó a través de la acumulación de material rico en orgánicos suministrado por los cometas, explicó Ferriere.

"En parte se reduce a lo probable que creemos que son las diferentes hipótesis para empezar", dijo. "Por ejemplo, si consideramos que la probabilidad de vida en Encélado es extremadamente baja, entonces tales mecanismos abióticos alternativos se vuelven mucho más probables, incluso si son muy extraños en comparación con lo que conocemos aquí en la Tierra".