Nell’oceano di Encelado, sotto il guscio ghiacciato, si cela un processo di produzione di metano dai meccanismi sconosciuti. Lo afferma uno studio dell’Università dell’Arizona e della Paris Sciences & Lettres University, pubblicato su Nature Astronomy.
I pennacchi d’acqua giganti, emessi dalla superficie di Encelado, hanno a lungo affascinato gli scienziati e il pubblico, ispirando ricerche e speculazioni sul vasto oceano che si crede sia racchiuso tra il nucleo roccioso della luna e il suo guscio ghiacciato. Volando attraverso i pennacchi e campionando la loro composizione chimica, la sonda Nasa-Esa-Asi Cassini, ha rilevato una concentrazione relativamente alta di alcune molecole associate alle bocche idrotermali sul fondo degli oceani terrestri, in particolare diidrogeno, metano e anidride carbonica. La quantità di metano trovata nei pennacchi è stata particolarmente inaspettata. I ricercatori hanno costruito dei modelli matematici per calcolare in che modo i diversi processi, inclusa la metanogenesi biologica, potessero spiegare i dati di Cassini.
Nel dettaglio, hanno applicato nuovi modelli matematici che combinano la geochimica e l’ecologia microbica per analizzare i dati dei pennacchi e per modellare i possibili processi che spiegherebbero meglio le osservazioni. Secondo quanto si legge nello studio, i dati di Cassini sono coerenti sia con l’attività microbica delle bocche idrotermali, sia con processi che non coinvolgono forme di vita, ma sono diversi da quelli noti che si verificano sulla Terra.
Sulla Terra l’attività idrotermale si verifica quando l’acqua di mare fredda penetra nel fondo dell’oceano, circola attraverso la roccia sottostante e passa vicino a una fonte di calore come una camera magmatica, prima di ricadere nuovamente nell’acqua attraverso le bocche idrotermali. Sul nostro pianeta, il metano può essere prodotto attraverso l’attività idrotermale, ma a un ritmo lento. La maggior parte della produzione è dovuta a microrganismi che sfruttano lo squilibrio chimico del diidrogeno prodotto idrotermicamente come fonte di energia e producono metano dall’anidride carbonica in un processo chiamato metanogenesi.
Il team ha esaminato la composizione del pennacchio di Encelado come il risultato finale di diversi processi chimici e fisici che si verificano all’interno della luna. In primo luogo, i ricercatori hanno valutato quale produzione idrotermale di diidrogeno si adatterebbe meglio alle osservazioni di Cassini e se questa produzione potrebbe fornire abbastanza ‘cibo’ per sostenere una popolazione di metanogeni idrogenotrofici simili alla Terra. Per dimostrarlo, hanno sviluppato un modello per le dinamiche di popolazione di un ipotetico metanogeno idrogenotrofico, la cui nicchia termica ed energetica è stata modellata su ceppi noti della Terra.
Gli autori dello studio hanno testato il modello per vedere se un determinato insieme di condizioni chimiche, come la concentrazione di diidrogeno nel fluido idrotermale e la temperatura, avrebbero fornito un ambiente adatto per la crescita di questi microbi. Hanno anche esaminato quale effetto avrebbe un’ipotetica popolazione di microbi sul suo ambiente, ad esempio sui tassi di fuga di diidrogeno e metano nel pennacchio.
«In sintesi – afferma Regis Ferriere, autore dello studio – non solo possiamo valutare se le osservazioni di Cassini sono compatibili con un ambiente abitabile per la vita, ma potremmo anche fare previsioni quantitative sulle osservazioni previste, nel caso in cui la metanogenesi dovesse effettivamente verificarsi sul fondo del mare di Encelado».
I risultati suggeriscono che anche la stima più alta possibile della produzione di metano abiotico, basata sulla chimica idrotermale nota, è lungi dall’essere sufficiente per spiegare la concentrazione di metano misurata nei pennacchi. L’aggiunta della metanogenesi biologica al mix, tuttavia, potrebbe produrre abbastanza metano da corrispondere alle osservazioni di Cassini. I ricercatori sperano che lo studio fornisca una guida per le ricerche volte a comprendere meglio le osservazioni fatte da Cassini e che incoraggi i chiarimenti relativi ai processi abiotici che potrebbero produrre abbastanza metano per spiegare i dati.
Ad esempio, il metano potrebbe provenire dalla degradazione chimica della materia organica primordiale che potrebbe essere presente nel nucleo di Encelado e che potrebbe essere parzialmente trasformata in diidrogeno, metano e anidride carbonica attraverso il processo idrotermale. Questa ipotesi sarebbe molto plausibile se si scoprisse che Encelado si è formato attraverso l’accrescimento di materiale ricco di sostanze organiche fornito dalle comete.