En utilisant les données du vaisseau spatial Cassini de la NASA, des scientifiques du Southwest Research Institute (SwRI) ont modélisé les processus chimiques dans l'océan souterrain de la lune Encelade de Saturne. Les études indiquent la possibilité qu'un menu métabolique varié puisse soutenir une communauté microbienne potentiellement diversifiée dans l'océan d'eau liquide sous la façade glacée de la lune.

Avant sa désorbite en septembre 2017, Cassini a échantillonné le panache de grains de glace et de vapeur d'eau sortant des fissures sur la surface glacée d'Encelade, découvrir l'hydrogène moléculaire, une source potentielle de nourriture pour les microbes. Un nouvel article publié dans la revue scientifique planétaire Icarus explore d'autres sources d'énergie potentielles.

"La détection d'hydrogène moléculaire (H2) dans le panache a indiqué qu'il y a de l'énergie gratuite disponible dans l'océan d'Encelade, " a déclaré l'auteur principal Christine Ray, qui travaille à temps partiel à SwRI alors qu'elle poursuit un doctorat. en physique de l'Université du Texas à San Antonio. "Sur Terre, aérobique, ou en respirant de l'oxygène, les créatures consomment de l'énergie dans la matière organique telle que le glucose et l'oxygène pour créer du dioxyde de carbone et de l'eau. Les microbes anaérobies peuvent métaboliser l'hydrogène pour créer du méthane. Toute vie peut être distillée en des réactions chimiques similaires associées à un déséquilibre entre les composés oxydants et réducteurs."

Ce déséquilibre crée un gradient d'énergie potentielle, où la chimie redox transfère des électrons entre les espèces chimiques, le plus souvent, une espèce subit une oxydation tandis qu'une autre espèce subit une réduction. Ces processus sont vitaux pour de nombreuses fonctions de base de la vie, y compris la photosynthèse et la respiration. Par exemple, l'hydrogène est une source d'énergie chimique soutenant les microbes anaérobies qui vivent dans les océans de la Terre près des sources hydrothermales. Au fond de l'océan de la Terre, les bouches hydrothermales émettent de la chaleur, riche en énergie, des fluides chargés de minéraux qui permettent à des écosystèmes uniques regorgeant de créatures inhabituelles de prospérer. Des recherches antérieures ont trouvé des preuves croissantes de cheminées hydrothermales et de déséquilibre chimique sur Encelade, qui fait allusion à des conditions habitables dans son océan souterrain.

"Nous nous sommes demandé si d'autres types de voies métaboliques pourraient également fournir des sources d'énergie dans l'océan d'Encelade, " Dit Ray. " Parce que cela nécessiterait un ensemble différent d'oxydants que nous n'avons pas encore détecté dans le panache d'Encelade, nous avons effectué une modélisation chimique pour déterminer si les conditions de l'océan et du noyau rocheux pouvaient soutenir ces processus chimiques. »

Par exemple, les auteurs ont examiné comment les rayonnements ionisants de l'espace pouvaient créer les oxydants O2 et H2O2, et comment la géochimie abiotique dans l'océan et le noyau rocheux pourrait contribuer aux déséquilibres chimiques qui pourraient soutenir les processus métaboliques. L'équipe a examiné si ces oxydants pourraient s'accumuler au fil du temps si les réducteurs ne sont pas présents en quantités appréciables. Ils ont également examiné comment les réducteurs aqueux ou les minéraux du fond marin pourraient convertir ces oxydants en sulfates et en oxydes de fer.

"Nous avons comparé nos estimations d'énergie gratuite aux écosystèmes sur Terre et déterminé que, globalement, nos valeurs pour les métabolismes aérobie et anaérobie satisfont ou dépassent les exigences minimales, " Ray a déclaré. "Ces résultats indiquent que la production d'oxydants et la chimie de l'oxydation pourraient contribuer à soutenir la vie possible et une communauté microbienne métaboliquement diversifiée sur Encelade. "

« Maintenant que nous avons identifié des sources de nourriture potentielles pour les microbes, la prochaine question à se poser est « quelle est la nature des composés organiques complexes qui sortent de l'océan ? » », a déclaré le directeur du programme SwRI, le Dr Hunter Waite, un co-auteur du nouvel article, référencement en ligne La nature article rédigé par Postberg et al. en 2018. "Ce nouvel article est une autre étape pour comprendre comment une petite lune peut maintenir la vie d'une manière qui dépasse complètement nos attentes!"

Les conclusions de l'article ont également une grande importance pour la prochaine génération d'exploration.

"Un futur vaisseau spatial pourrait voler à travers le panache d'Encelade pour tester les prédictions de cet article sur les abondances de composés oxydés dans l'océan, " a déclaré le chercheur scientifique principal du SwRI, le Dr Christopher Glein, un autre co-auteur. « Il faut être prudent, mais je trouve exaltant de se demander s'il pourrait y avoir d'étranges formes de vie qui tirent parti de ces sources d'énergie qui semblent être fondamentales pour le fonctionnement d'Encelade."