Europa, una luna di Giove, ed Encelado, una luna di Saturno, hanno prove di oceani sotto le loro croste di ghiaccio. Un esperimento della NASA suggerisce che se questi oceani supportano la vita, le firme di quella vita sotto forma di molecole organiche (ad esempio amminoacidi, acidi nucleici, ecc.) potrebbero sopravvivere appena sotto il ghiaccio superficiale nonostante le forti radiazioni su questi mondi. Se lander robotici venissero inviati su queste lune per cercare segni di vita, non dovrebbero scavare molto in profondità per trovare amminoacidi sopravvissuti all’alterazione o alla distruzione causata dalle radiazioni.
“In base ai nostri esperimenti, la profondità di campionamento ‘sicura’ per gli amminoacidi su Europa è di circa 20 centimetri alle alte latitudini dell’emisfero posteriore (emisfero opposto alla direzione del moto di Europa attorno a Giove) nell’area in cui la superficie non è stata molto alterata dagli impatti di meteoriti“, ha affermato Alexander Pavlov del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, autore principale dello studio. “Il campionamento del sottosuolo non è necessario per il rilevamento di amminoacidi su Encelado: queste molecole sopravviveranno alla radiolisi (decomposizione per radiazione) in qualsiasi punto della superficie di Encelado a pochi millimetri dalla superficie”, ha continuato Pavlov.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Astrobiology.
Le superfici gelide di queste lune quasi prive di atmosfera sono probabilmente inabitabili a causa delle radiazioni provenienti sia dalle particelle ad alta velocità intrappolate nei campi magnetici del pianeta ospite sia da potenti eventi nello spazio profondo, come le esplosioni stellari. Tuttavia, entrambe hanno oceani sotto le loro superfici ghiacciate che sono riscaldati dalle maree derivanti dall’attrazione gravitazionale del pianeta ospite e delle lune vicine. Questi oceani sotterranei potrebbero ospitare la vita se avessero altre necessità, come una fornitura di energia e anche elementi e composti utilizzati nelle molecole biologiche.
Lo studio
Il team di ricerca ha utilizzato amminoacidi in esperimenti di radiolisi come possibili rappresentanti di biomolecole su lune ghiacciate. Gli amminoacidi possono essere creati dalla vita o dalla chimica non biologica. Tuttavia, trovare certi tipi di amminoacidi su Europa o Encelado sarebbe un potenziale segno di vita perché sono usati dalla vita terrestre come componente per costruire proteine.
Le proteine sono essenziali per la vita in quanto vengono utilizzate per produrre enzimi che accelerano o regolano le reazioni chimiche e per creare strutture. Gli amminoacidi e altri composti degli oceani sotterranei potrebbero essere portati in superficie dall’attività dei geyser o dal lento movimento di rimescolamento della crosta di ghiaccio.
Per valutare la sopravvivenza degli amminoacidi su questi mondi, il team ha mescolato campioni di amminoacidi con ghiaccio raffreddato a circa -196°C in fiale sigillate e senza aria e le ha bombardate con raggi gamma, un tipo di luce ad alta energia, a varie dosi. Poiché gli oceani potrebbero ospitare forme di vita microscopiche, hanno anche testato la sopravvivenza degli amminoacidi nei batteri morti nel ghiaccio. Infine, hanno testato campioni di amminoacidi nel ghiaccio mescolati con polvere di silicato per considerare la potenziale miscelazione di materiale proveniente da meteoriti o dall’interno con il ghiaccio di superficie.
Gli esperimenti hanno fornito dati fondamentali per determinare le velocità con cui gli amminoacidi si scompongono, chiamate costanti di radiolisi. Con questi, il team ha utilizzato l’età della superficie del ghiaccio e l’ambiente di radiazione su Europa ed Encelado per calcolare la profondità di perforazione e le posizioni in cui il 10% degli amminoacidi sopravvivrebbe alla distruzione radiolitica.
Sebbene siano stati condotti esperimenti per testare la sopravvivenza degli amminoacidi nel ghiaccio in precedenza, questo è il primo a utilizzare dosi di radiazioni inferiori che non distruggono completamente gli amminoacidi, poiché la sola alterazione o degradazione è sufficiente a rendere impossibile determinare se sono potenziali segni di vita. Questo è anche il primo esperimento che utilizza le condizioni di Europa/Encelado per valutare la sopravvivenza di questi composti nei microrganismi e il primo a testare la sopravvivenza degli amminoacidi mescolati con polvere.
Il team ha scoperto che gli amminoacidi si degradavano più rapidamente se mescolati con la polvere, ma più lentamente se provenienti da microrganismi.
“I bassi tassi di distruzione degli amminoacidi nei campioni biologici in condizioni di superficie simili a quelle di Europa ed Encelado rafforzano il caso per future misurazioni di rilevamento della vita da parte delle missioni di lander su Europa ed Encelado”, ha affermato Pavlov. “I nostri risultati indicano che i tassi di potenziale degradazione delle biomolecole organiche nelle regioni ricche di silice sia su Europa che su Encelado sono più alti che nel ghiaccio puro e, quindi, le possibili future missioni su Europa ed Encelado dovrebbero essere attente nel campionamento di posizioni ricche di silice su entrambe le lune ghiacciate”.
Una possibile spiegazione del perché gli amminoacidi siano sopravvissuti più a lungo nei batteri riguarda i modi in cui le radiazioni ionizzanti modificano le molecole, direttamente rompendo i loro legami chimici o indirettamente creando composti reattivi nelle vicinanze che poi alterano o scompongono la molecola di interesse. È possibile che il materiale cellulare batterico abbia protetto gli amminoacidi dai composti reattivi prodotti dalle radiazioni.
