Vida en Encélado y Europa: Señales de vida cerca de la superficie

Europa, una luna de Júpiter, y Encélado, una luna de Saturno, presentan evidencia de océanos debajo de sus cortezas de hielo. Un experimento de la NASA sugiere que si estos océanos albergan vida, las huellas de esa vida en forma de moléculas orgánicas (por ejemplo, aminoácidos, ácidos nucleicos, etc.) podrían sobrevivir justo debajo de la superficie del hielo a pesar de la dura radiación en estos mundos. Si se envían vehículos robóticos de aterrizaje a estas lunas para buscar signos de vida, no tendrían que excavar muy profundo para encontrar aminoácidos que hayan sobrevivido a ser alterados o destruidos por la radiación.

“Según nuestros experimentos, la profundidad de muestreo ‘segura’ para los aminoácidos en Europa es de casi 8 pulgadas (alrededor de 20 centímetros) en las latitudes altas del hemisferio posterior (hemisferio opuesto a la dirección del movimiento de Europa alrededor de Júpiter) en el área donde la superficie no ha sido perturbada mucho por impactos de meteoritos”, dijo Alexander Pavlov, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, autor principal de un artículo sobre la investigación publicado el 18 de julio en Astrobiology. “El muestreo subterráneo no es necesario para la detección de aminoácidos en Encélado: estas moléculas sobrevivirán a la radiólisis (descomposición por radiación) en cualquier lugar de la superficie de Encélado a menos de una décima de pulgada (menos de unos pocos milímetros) de la superficie”.

Las frías superficies de estas lunas casi sin aire probablemente sean inhabitables debido a la radiación tanto de partículas de alta velocidad atrapadas en los campos magnéticos de su planeta anfitrión como de eventos poderosos en el espacio profundo, como las estrellas en explosión. Sin embargo, ambas tienen océanos debajo de sus superficies heladas que se calientan por las mareas del tirón gravitacional del planeta anfitrión y de las lunas vecinas. Estos océanos subterráneos podrían albergar vida si tienen otras necesidades, como un suministro de energía, así como elementos y compuestos utilizados en las moléculas biológicas.

El equipo de investigación utilizó aminoácidos en experimentos de radiólisis como posibles representantes de biomoléculas en las lunas heladas. Los aminoácidos pueden ser creados por la vida o por la química no biológica. Sin embargo, encontrar ciertos tipos de aminoácidos en Europa o en Encélado sería una señal potencial de vida porque son utilizados por la vida terrestre como componente para construir proteínas. Las proteínas son esenciales para la vida, ya que se utilizan para crear enzimas que aceleran o regulan las reacciones químicas y para crear estructuras. Los aminoácidos y otros compuestos de los océanos subterráneos podrían ser trasladados a la superficie por la actividad de los géiseres o por el lento movimiento de agitación de la corteza de hielo.

Para evaluar la supervivencia de los aminoácidos en estos mundos, el equipo mezcló muestras de aminoácidos con hielo enfriado a unos -321 grados Fahrenheit (-196 Celsius) en viales sellados y sin aire, y las bombardeó con rayos gamma, un tipo de luz de alta energía, a varias dosis. Dado que los océanos podrían albergar vida microscópica, también probaron la supervivencia de los aminoácidos en bacterias muertas en hielo. Finalmente, probaron muestras de aminoácidos en hielo mezclados con polvo de silicato para considerar la posible mezcla de material de meteoritos o del interior con hielo superficial.

Los experimentos proporcionaron datos cruciales para determinar las tasas a las que se descomponen los aminoácidos, llamadas constantes de radiólisis. Con estos, el equipo utilizó la edad de la superficie de hielo y el entorno de radiación en Europa y Encélado para calcular la profundidad de perforación y las ubicaciones donde el 10 por ciento de los aminoácidos sobrevivirían a la destrucción radiolítica.

Aunque se han realizado experimentos para probar la supervivencia de los aminoácidos en hielo, este es el primero que utiliza dosis de radiación más bajas que no descomponen completamente los aminoácidos, ya que solo alterar o degradar es suficiente para que sea imposible determinar si son señales potenciales de vida. Este es también el primer experimento que utiliza las condiciones de Europa/Encélado para evaluar la supervivencia de estos compuestos en microorganismos y el primero que prueba la supervivencia de los aminoácidos mezclados con polvo.

El equipo descubrió que los aminoácidos se degradaban más rápido cuando se mezclaban con polvo, pero más lento cuando provenían de microorganismos.

“Las lentas tasas de destrucción de los aminoácidos en muestras biológicas en condiciones superficiales similares a las de Europa y Encélado refuerzan el caso para futuras mediciones de detección de vida por misiones de aterrizaje en Europa y Encélado”, dijo Pavlov. “Nuestros resultados indican que las tasas de degradación potencial de las biomoléculas orgánicas en regiones ricas en sílice tanto en Europa como en Encélado son más altas que en hielo puro y, por lo tanto, las posibles futuras misiones a Europa y Encélado deben ser cautelosas al tomar muestras en ubicaciones ricas en sílice en ambas lunas heladas”.

Una posible explicación de por qué los aminoácidos sobrevivieron más tiempo en las bacterias involucra las formas en que la radiación ionizante cambia las moléculas: directamente al romper sus enlaces químicos o indirectamente al crear compuestos reactivos cercanos que luego alteran o descomponen la molécula de interés. Es posible que el material celular bacteriano protegiera los aminoácidos de los compuestos reactivos producidos por la radiación.

La investigación fue apoyada por la NASA bajo el número de subvención 80GSFC21M0002, el Programa de Financiación Interna de Científicos de la División de Ciencias Planetarias de la NASA a través del paquete de trabajo de Investigación de Laboratorio Fundamental en Goddard, y la Astrobiología de la NASA NfoLD otorgó 80NSSC18K1140.