Los granos de hielo emitidos por lunas extraterrestres podrían llevar señales de vida

Un nuevo estudio dirigido desde la Universidad de Washington en Seattle (UW, en Estados Unidos) y la Universidad Libre de Berlín (Alemania) muestra que los granos de hielo expulsados de estos cuerpos planetarios pueden contener material suficiente para que los instrumentos que se lancen hacia allí en otoño detecten indicios de vida, si es que esta existe. El estudio se publica en la revista de acceso abierto Science Advances.

Los granos de agua helada expulsados de estos cuerpos planetarios pueden contener material suficiente para que los instrumentos que se lancen hacia allí detecten indicios de vida

“Por primera vez demostramos que incluso una pequeña fracción de material celular podría ser identificada por un espectrómetro de masas a bordo de una nave espacial”, destaca el autor principal, Fabian Klenner de la UW, “unos resultados que nos dan más confianza para poder detectar, con los nuevos instrumentos, formas de vida similares a las de la Tierra, que cada vez estamos más convencidos de que podrían estar en las lunas con océanos”.

En concreto, en al menos dos de estos mundos helados. Uno es la luna Encélado de Saturno, donde la misión Cassini, que finalizó en 2017, descubrió grietas paralelas cerca de su polo sur. De estas fisuras emanan penachos o plumas que contienen gas y granos de hielo.

Ilustración del interior de la luna Encélado de Saturno que oculta un océano subterráneo con aguas termales, cuyos productos ascienden a través de su corteza helada y se expulsan al espacio por penachos o plumas gigantes de hielo y gas en la región sur. / NASA/JPL-Caltech

Por otra parte, está la gélida luna Europa de Júpiter. Esta misma semana se ha publicado otro artículo también en Science Advances donde se apunta que su capa de hielo tiene al menos 20 kilómetros de espesor. Precisamente hace ella se dirigirá la misión Europa Clipper de la NASA, cuyo lanzamiento está previsto para octubre.

Para preparar esa misión, los investigadores están estudiando lo que podría encontrar su nueva generación de instrumentos, que analizarán Europa con todo detalle. Resulta técnicamente prohibitivo simular directamente granos de hielo que vuelan por el espacio a una velocidad de 4 a 6 kilómetros por segundo –como ocurre en la realidad– para chocar con estos dispositivos de observación.

Experimento en el laboratorio

En su lugar, los autores han utilizado un montaje experimental que envía un fino haz de agua líquida al vacío, donde se desintegra en gotitas. “Para nuestros experimentos de laboratorio, simulamos los granos de hielo de Europa o Encélado (donde miden entre uno y cinco micrómetros de diámetro) utilizando esas gotitas de agua líquida con un diámetro de 15 micrómetros”, explica Klenner a SINC.

A continuación, utilizaron un rayo láser para excitar las gotitas y un análisis químico del espectro de masas que imita lo que harán instrumentos de la sonda espacial. En concreto, los resultados demuestran que dispositivos previstos para futuras misiones como el SUrface Dust Analyzer (SUDA, analizador de polvo superficial) a bordo de Europa Clipper pueden detectar material celular en uno entre cientos de miles de granos de hielo.

Ilustración de la misión Europa Clipper a la luna Europa de Júpiter. / NASA/JPL

Además han utilizado microorganismos. Aunque muchos estudios utilizan Escherichia coli como modelo, en este caso se optó por otra bacteria, Sphingopyxis alaskensis, común en las aguas de Alaska. Este organismo unicelular es mucho más pequeño, vive en ambientes fríos y puede sobrevivir con pocos nutrientes. Todas estas características lo convierten en un mejor candidato para emular la vida potencial que podría haber en las lunas heladas de Saturno o Júpiter.

Para simular la posible vida en las gotas heladas de las lunas se ha utilizado una bacteria común en Alaska capaz de sobrevivir en ambientes fríos y con pocos nutrientes

“Utilizamos estas bacterias porque son extremadamente pequeñas, por lo que en teoría son capaces de encajar en los granos de hielo que se desprenden de mundos oceánicos como Encélado o Europa”, afirma Klenner, quien ante la pregunta de si se podrían detectar formas de vida totalmente diferentes, responde: “Sería muy difícil si no sabes lo qué buscar”.

En cualquier caso, los resultados confirman que los instrumentos pueden detectar Sphingopyxis alaskensis, o partes de este microorganismo, en un solo grano de hielo. La hipótesis de los autores es que, si las células bacterianas están envueltas en una membrana lipídica, como las de la Tierra, también formarían una especie de ‘piel’ en la superficie del océano subsuperficial.

La investigación muestra que alguno de los instrumentos de próximas misiones podría encontrar rastros de una sola célula en un solo grano de hielo expulsado del interior de estas lunas

En la Tierra, la espuma de mar es una parte fundamental del aerosol marino que contribuye al olor del océano. En una luna helada en la que este está conectado a la superficie (por ejemplo, a través de grietas en la capa de hielo), el vacío del espacio exterior provocaría la ebullición de este océano. Las burbujas de gas se elevarían y estallarían en la superficie, donde el material celular se incorpora a los granos de hielo dentro de la pluma que sale disparada hacia fuera.

La imagen izquierda muestra la corteza helada de kilómetros de espesor que se cree que encapsula la luna Encélado y una de sus grietas llena de agua salada con una fina capa (en naranja) en su superficie. A la derecha se observa que a medida que las burbujas de gas se elevan y revientan, se combinan con material orgánico y salen despedidas en aerosoles. / Postberg et al. (2018)/Nature

“Describimos aquí un escenario plausible de cómo las células bacterianas pueden, en teoría, incorporarse al material helado que se forma a partir de agua líquida en Encélado o Europa y luego se emite al espacio”, señala Klenner.

¿En cuál de las dos lunas sería más probable encontrar vida? “Es una pregunta difícil, y ambas son increíblemente tentadoras –responde–. Sabemos más sobre Encélado porque la misión Cassini la estudió con cierto detalle, y lo que conocemos sobre su potencial para albergar vida es notable. Hasta ahora, no había ninguna misión del sistema de Júpiter dedicada a investigar a Europa”.

Instrumento SUDA de la misión Europa Clipper

La nave Europa Clipper rellenará ese vacío gracias al instrumento SUDA, que podrá detectar por primera vez iones con cargas negativas, lo que los hace más adecuados para detectar ácidos grasos y lípidos. “Para mí, es más emocionante buscar lípidos o ácidos grasos que bloques de construcción de ADN, ya que los ácidos grasos parecen ser más estables”, detalla Klenner.

Por su parte, el autor senior del estudio, Frank Postberg, profesor de ciencias planetarias en Universidad Libre de Berlín, añade: “Con la instrumentación adecuada, como el analizador SUDA, podría ser más fácil de lo que pensábamos encontrar vida, o rastros de ella, en lunas heladas. Si la vida está presente allí, claro, y quiere estar encerrada en granos de hielo procedentes de un entorno como un depósito de agua subsuperficial”.

Con la instrumentación adecuada, como el analizador SUDA de la misión Europa Clipper, podría ser más fácil de lo que pensábamos encontrar vida o rastros de ella en lunas heladas, si está presente, claro

Frank Postberg (Universidad Libre de Berlín)

Klenner concluye: “Está previsto que Europa Clipper llegue en 2030 al sistema de Júpiter, y estoy impaciente por recibir sus datos en la Tierra. Hasta entonces, haremos todo lo posible para preparar el éxito de esa misión”.

En este estudio internacional también han participado investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, la Universidad Abierta del Reino Unido, la Universidad de Colorado en Boulder (EE UU) y la Universidad de Leipzig (Alemania).

Luna Europa con sus rayas rojas en la superficie y destino de la próxima misión Europa Clipper. / NASA/JPL/Galileo

Referencia:

Fabian Klenner et al. “How to identify cell material in a single ice grain emitted from Enceladus or Europa”. Science Advances

Estudio financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC), la NASA y la Fundación Alemana de Investigación (DFG).