{"id":9561,"date":"2021-02-05T12:52:39","date_gmt":"2021-02-05T11:52:39","guid":{"rendered":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=9561"},"modified":"2021-02-05T12:52:41","modified_gmt":"2021-02-05T11:52:41","slug":"variegato-menu-metabolico-per-la-vita-su-encelado","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=9561","title":{"rendered":"Variegato men\u00f9 metabolico per la vita su Encelado"},"content":{"rendered":"\n

Utilizzando i dati della sonda Cassini della missione Cassini-Huygens, gli scienziati del Southwest Research Institute hanno modellato i processi chimici sotterranei della luna di Saturno Encelado. Gli studi indicano la possibilit\u00e0 che un men\u00f9 metabolico vario possa supportare la vita di una comunit\u00e0 microbica potenzialmente diversificata nell’oceano di acqua liquida sotto la superficie ghiacciata della luna. Tutti i dettagli sulla rivista Icarus<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Prima di tuffarsi nell\u2019atmosfera di Saturno con quello che \u00e8 passato alla storia come il Gran Finale<\/a><\/strong>, la sonda Cassini<\/strong><\/a>, il veicolo spaziale della missione Cassini-Huygens<\/strong><\/a> \u2013 una collaborazione tra la Nasa, l\u2019Esa e l\u2019Asi \u2013 ha messo gli \u201cocchi\u201d su Encelado<\/strong><\/a>, la sesta luna di Saturno. E ha analizzato i suoi celebri pennacchi<\/strong><\/a> (plumes<\/em>): geyser che fuoriescono dalle \u201cstrisce di tigre\u201d (tiger strips<\/strong><\/a><\/em>, in inglese) della luna che, alimentati da un oceano sotterraneo, sparano nello spazio circostante grani di ghiaccio e vapore acqueo<\/em> a centinaia di km al secondo. Un fenomeno di criovulcanesimo<\/strong><\/a> che rende la luna un luogo promettente per cercare tracce di vita extraterrestre<\/em> nel Sistema solare.<\/p>\n\n\n\n

Il risultato delle osservazioni di Cassini fu la scoperta<\/strong><\/a> \u2013 firmata da un team di astronomi guidati da Hunter Waite<\/strong> del Southwest Research Institute (San Antonio, TX, Usa)<\/strong>, e pubblicata nel 2017 su Science<\/em> \u2013 di idrogeno molecolare<\/strong><\/a>: una molecola utilizzata da molti microorganismi per il loro fabbisogno energetico<\/em>. Insomma, una potenziale fonte di cibo.<\/p>\n\n\n\n

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Illustrazione artistica della sezione trasversale della luna di Saturno Encelado che mostra i processi chimici studiati mediante modelli geochimici da Ray et al. In uno di essi, gli ossidanti, prodotti nello strato di ghiaccio superficiale quando le molecole d\u2019acqua vengono scisse dalle radiazioni<\/strong>, possono combinarsi con i riducenti prodotti dall\u2019attivit\u00e0 idrotermale nel cuore roccioso <\/strong>e da altre reazioni acqua-roccia, creando una fonte di energia potenzialmente in grado di sostenere la vita nell\u2019oceano sotterraneo della luna. Crediti: Southwest Research Institute<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Un nuovo studio condotto da un gruppo di astronomi dello stesso istituto, i cui risultati sono riportati in un articolo<\/strong><\/a> pubblicato questo mese sulla rivista Icarus<\/strong>, <\/em>nel quale compare la firma dello stesso Waite,<\/em> ha esplorato altre potenziali fonti di energia prodotte dall\u2019attivit\u00e0 idrotermale<\/em> della luna saturniana utilizzando i dati di Cassini.<\/p>\n\n\n\n

\u00abIl rilevamento di idrogeno molecolare (H2) nel pennacchio<\/em> ha indicato che nell\u2019oceano di Encelado c\u2019\u00e8 energia libera disponibile<\/em>\u00bb, osserva Christine Ray<\/strong>, dottoranda in fisica al Southwest Research Institute e prima autrice della ricerca. \u00abSulla Terra gli organismi aerobici consumano l\u2019energia della materia organica come glucosio e ossigeno per creare anidride carbonica e acqua<\/em>. Gli organismi anaerobici possono metabolizzare idrogeno per creare metano<\/strong>. Tutta la vita pu\u00f2 essere descritta quindi come una serie di reazioni chimiche simili, associate a uno squilibrio tra composti ossidati e ridotti<\/em>\u00bb<\/p>\n\n\n\n

Le reazioni chimiche alle quali si riferisce Ray sono le reazioni redox<\/strong><\/a>. La chimica redox \u00e8 un trasferimento di elettroni tra specie chimiche, con una specie che subisce l\u2019ossidazione mentre un\u2019altra si riduce<\/em>. Questi processi sono vitali per molte funzioni di base della vita, comprese la fotosintesi e la respirazione<\/em>, e sono alla base della creazione di un potenziale gradiente di energia<\/em>. Ad esempio, l\u2019idrogeno \u00e8 una fonte di energia chimica che supporta i microbi anaerobici che vivono negli oceani della Terra vicino alle bocche idrotermali<\/em>. Sul fondo dell\u2019oceano terrestre, le sorgenti idrotermali emettono fluidi caldi, ricchi di energia e carichi di minerali che consentono a creature insolite di prosperare all\u2019interno di ecosistemi unici.<\/p>\n\n\n\n

Le ricerche su Encelado hanno trovato prove nel suo oceano sotterraneo di un simile squilibrio nella chimica redox, che allude a condizioni di abitabilit\u00e0<\/em>. \u00c8 per questo motivo che il team di astronomi ha voluto indagare ulteriormente le\u00a0 condizioni di abitabilit\u00e0 della luna tramite modelli geochimici che simulano altri potenziali processi metabolici<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

\u00abCi siamo chiesti se anche altri tipi di vie metaboliche nell\u2019oceano di Encelado potessero fornire fonti di energia\u00bb, spiega a questo proposito Ray. \u00abPoich\u00e9 ci\u00f2 richiederebbe un diverso insieme di composti ossidanti che non abbiamo ancora rilevato nei pennacchi di Encelado, abbiamo utilizzato la modellazione chimica<\/em> per determinare se le condizioni nell\u2019oceano e nel nucleo roccioso potessero supportare questi processi chimici\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Gli autori hanno esaminato, ad esempio, come le radiazioni ionizzanti provenienti dallo spazio possano creare agenti ossidanti<\/a><\/strong> come l\u2019ossigeno molecolare (O2) e il perossido d\u2019idrogeno (l\u2019acqua ossigenata, H2O2)<\/em>, e come la geochimica abiotica<\/a><\/strong> nell\u2019oceano e nel nucleo roccioso<\/em> possa contribuire a creare gli squilibri chimici che potrebbero supportare eventuali processi metabolici<\/em>, l\u2019insieme di tutte le reazioni chimiche che hanno luogo negli organismi viventi.<\/p>\n\n\n\n

In particolare, per la chimica redox nell\u2019oceano di Encelado il team ha considerato tre possibili casi: Il Caso 1<\/strong>, in cui i le molecole riducenti<\/strong><\/a> non sono presenti in quantit\u00e0 apprezzabili e l\u2019ossigeno molecolare e il perossido di idrogeno si accumulano nel tempo<\/em>; e i Casi 2 e 3<\/strong>, in cui invece i composti riducenti sono presenti e convertono l\u2019O2 e l\u2019H2O2\u00a0a ione solfato e idrossidi ferrici<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Per ciascuno di questi casi, gli scienziati hanno calcolano i limiti massimi di concentrazioni di ossidanti e dell\u2019energia chimica<\/em> \u2013 espressa come variazione dell\u2019energia libera di Gibbs<\/strong><\/a> (\u2206G)<\/em>, una grandezza termodinamica che misura l\u2019energia effettivamente spendibile da un sistema vivente per portare avanti le reazioni reazioni chimiche essenziali alla vita<\/em> \u2013 che renderebbero disponibile per eventuali reazioni metaboliche.<\/p>\n\n\n\n

I risultati sono espressi in termini di capacit\u00e0 di sostenere il metabolismo di una cellula vivente in un volume di un centimetro cubo all\u2019interno dell\u2019oceano di Encelado<\/em>. E indicano che, per tutti e tre i casi, le reazioni chimiche aerobiche e anaerobiche<\/em> \u2013 le stesse utilizzate dai microbi sulla Terra \u2013 potrebbero soddisfare la soglia minima di energia libera richiesta dalla vita<\/em> qui sul nostro pianeta.
Pi\u00f9 in dettaglio, il metabolismo aerobico<\/strong> potrebbe sostentare fino a circa una cellula per centimetro cubo entro una profondit\u00e0 di 20 m dell\u2019oceano di Encelado<\/em> \u2013 e questo anche nel secondo caso, in cui O2 e H2O2 sono scarsi. Inoltre, il metabolismo anaerobico<\/strong> potrebbe sostenere fino a circa una cellula ogni due centimetri cubi<\/em> all\u2019interno di questo volume negli ultimi due casi. Infine, spiegano i ricercatori, la metanogenesi <\/strong>\u2013 la reazione metabolica dell\u2019idrogeno molecolare H2 con l\u2019anidride carbonica CO2 per formare metano e acqua<\/em> => 4H2<\/sub>+CO2<\/sub>=CH4<\/sub>+2H2<\/sub>O \u2013 potrebbe supportare fino a 6oo cellule per centimetro cubo,<\/em> e ci\u00f2 a causa dell\u2019alto tasso di produzione di idrogeno all\u2019interno dell\u2019oceano di Encelado<\/em>, come indicano le misurazioni dell\u2019idrogeno molecolare nei pennacchi della luna.<\/p>\n\n\n\n

Tra tutti, la metanogenesi \u00e8 l\u2019unico metabolismo che dia valori di densit\u00e0 cellulare vicini a quelli riportati negli oceani terrestri e nei laghi subglaciali antartici a profondit\u00e0 analoghe<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

\u00abAbbiamo confrontato le nostre stime dell\u2019energia libera con quelle degli ecosistemi sulla Terra<\/em> e abbiamo stabilito che, in generale, i nostri valori \u2013 sia per il metabolismo aerobico che per quello anaerobico \u2013 soddisfano o superano i requisiti minimi<\/em>\u00bb, spiega Ray. \u00abQuesti risultati indicano che la produzione di molecole ossidanti e la chimica dell\u2019ossidazione potrebbero contribuire a sostenere la vita e una comunit\u00e0 microbica metabolicamente diversificata su Encelado<\/em>\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

\u00abOra che abbiamo identificato potenziali fonti di cibo per i microbi, la prossima domanda da porsi \u00e8: qual \u00e8 la natura delle sostanze organiche complesse che escono dall\u2019oceano?<\/strong>\u00bb, sottolinea il direttore del Southwest Research Institute, <\/strong>Hunter Waite<\/strong>, riferendosi a un articolo<\/strong><\/a> del 2018, anch\u2019esso a sua firma, sulla natura di composti organici complessi presenti nelle profondit\u00e0 di Encelado<\/em>. \u00abIl nostro nuovo studio \u00e8 un altro passo per comprendere come una piccola luna possa sostenere la vita in modi che superano completamente le nostre aspettative\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

\u00abUn futuro veicolo spaziale potrebbe sorvolare i pennacchi di Encelado per verificare le previsioni del nostro articolo sull\u2019abbondanza di composti ossidati nell\u2019oceano<\/em>\u00bb, conclude Christopher Glein<\/strong>, ricercatore presso il Southwest Research Institute e co-autore della pubblicazione. \u00abDobbiamo essere cauti, ma sarebbe esaltante se vi fossero strane forme di vita che sfruttano queste fonti di energia che sembrano essere fondamentali per il funzionamento di Encelado<\/em>\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Per saperne di pi\u00f9:<\/strong><\/p>\n\n\n\n