Es probable que un proceso desconocido de producción de metano esté funcionando en el océano escondido bajo la capa helada de la luna de Saturno, Encelado, sugiere un nuevo estudio publicado en Astronomía de la naturaleza por científicos de la Universidad de Arizona y la Universidad de Paris Sciences & Lettres.

Las gigantescas columnas de agua que emergen de Encélado han fascinado durante mucho tiempo a los científicos y al público, inspirando investigaciones y especulaciones sobre el vasto océano que estaría intercalado entre el núcleo rocoso de la luna y su caparazón helado. Vuela a través de las plumas y prueba sus Maquillaje químico, la sonda Cassini detectó una concentración relativamente alta de ciertas moléculas asociadas con respiraderos hidrotermales en el fondo de los océanos de la Tierra, en particular 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’ hidrógeno y producen metano explicar la cantidad sorprendentemente grande de metano detectada por Cassini?», Dijo Regis Ferriere, profesor asociado en el Departamento de Ecología y Ciencia. Biología evolutiva de la Universidad de Arizona y uno de los dos autores principales del estudio. «La búsqueda de estos microbios, conocidos como metanógenos, en el lecho marino de Encelado requeriría misiones de buceo profundo extremadamente difíciles que no se han visto 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 microbiana de los respiraderos hidrotermales o con procesos que no involucran Forma de vida pero son diferentes a los conocidos en la Tierra.

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

El equipo examinó la composición de la columna de Encelado como el resultado final de varios procesos químicos y físicos que tienen lugar dentro de la luna. Primero, los investigadores evaluaron qué producción de hidrógeno hidrotermal coincidiría mejor con las observaciones de Cassini, y si esa producción podría proporcionar suficiente «alimento» para sustentar una población similar a la Tierra de metanógenos hidrogenotróficos. 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 hidrógeno en el fluido hidrotermal y la temperatura, proporcionarían un entorno adecuado para el crecimiento de estos microbios. También examinaron qué efecto tendría una población microbiana hipotética en su entorno, por ejemplo, en las tasas de fuga de hidrógeno y metano en la columna.

«En resumen, no solo pudimos 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 Encelado», explicó Ferriere.

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 células. 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 Encelado”, dijo Ferriere. «Más bien, queríamos entender qué tan probable sería que los respiraderos hidrotermales de Encelado pudieran ser habitables por microorganismos similares a la Tierra. Lo más probable es que los datos de Cassini nos digan, de acuerdo con nuestros modelos».

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

Los autores esperan que su artículo proporcione una guía para que los estudios comprendan mejor las observaciones realizadas por Cassini y que aliente 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 materia orgánica primordial que puede estar presente en el núcleo de Encelado y que podría transformarse parcialmente en dihidrógeno, metano y dióxido de carbono mediante el proceso hidrotermal. Esta hipótesis es muy plausible si resulta que Encelado se formó por la acumulación de material rico en materia orgánica suministrada por los cometas, explicó Ferrière.

“Parte de esto se reduce a la probabilidad de que pensemos que hay diferentes suposiciones al principio”, dijo. «Por ejemplo, si consideramos que la probabilidad de vida en Encelado es extremadamente baja, entonces esos mecanismos abióticos alternativos se vuelven mucho más probables, aunque son muy ajenos a lo que conocemos aquí en la Tierra».

Según los autores, un avance muy prometedor del artículo radica en su metodología, ya que no se limita a sistemas específicos como los océanos interiores de lunas heladas y abre el camino para el procesamiento de datos químicos de planetas fuera del sistema solar como estarán disponibles en las próximas décadas.