El océano subterráneo de Encélado es global y se extiende por toda la luna
Encélado, una pequeña luna helada de Saturno, es uno de los principales objetivos de la búsqueda de vida en otras partes del sistema solar. Un nuevo estudio refuerza la hipótesis de que Encélado es un mundo habitable.
Los datos para estos nuevos hallazgos de investigación provienen de la nave espacial Cassini, que orbitó Saturno entre 2004 y 2017. En 2005, Cassini descubrió columnas de vapor de agua y granos de hielo similares a géiseres que brotaban continuamente de las grietas de la capa helada de Encélado.
En el último estudio, Nozair Khawaja, de la Universidad Libre de Berlín, y su equipo se propusieron volver a analizar una muestra de material de Cassini del polo sur de Encélado.
La mayoría de los análisis de partículas sólidas de las columnas de Encélado se habían realizado en el anillo E de Saturno. El anillo E es un anillo exterior difuso en el majestuoso sistema de anillos que rodea al planeta. Se repone continuamente con material de las columnas de Encélado. Sin embargo, este material no es fresco, y la exposición a la radiación espacial puede alterar sus características.
Imagen: Encélado es la luna de Saturno con la superficie más brillante. Con un diámetro de 505 kilómetros, es la sexta luna más grande de Saturno. Aquí se puede ver justo encima de los anillos a la derecha de la imagen. Crédito de la imagen: NASA / JPL / Instituto de Ciencias Espaciales
El material más reciente analizado por Khawaja y sus colegas fue muestreado por Cassini durante un sobrevuelo especialmente rápido sobre el polo sur de Encélado. El uso del material de la columna recién eyectado garantizó la eliminación de cualquier posible interferencia de radiación.
¿Qué nos dicen estos y otros análisis de muestras de columnas sobre Encélado? Se descubrió que las primeras muestras de Cassini contenían sales de sodio, lo que sugiere que las columnas se alimentan de un océano subterráneo de agua líquida en contacto con un fondo rocoso. Observaciones posteriores del "bamboleo" de Encélado (ligeros cambios en su rotación) con respecto a Saturno demostraron que su capa exterior helada probablemente está completamente separada del núcleo rocoso que se encuentra debajo.
Esto significa que el océano subterráneo de Encélado (entre el hielo y la roca) es global y se extiende por toda la luna. Es probable que el océano se mantenga gracias a la flexión de las mareas, donde la atracción gravitatoria variable de Saturno sobre Encélado lo estira y lo comprime, provocando el calentamiento de Encélado e impidiendo que el océano se congele.
La capacidad de tomar muestras del océano (aunque sea de manera indirecta) ha permitido una investigación más exhaustiva de la habitabilidad de Encélado, es decir, si Encélado contiene los ingredientes necesarios para la vida tal como la conocemos (es decir, una fuente de energía adecuada y una mezcla de elementos químicos).
Muestreo de las columnas
El análisis de las muestras de la columna de Cassini fue posible gracias a una técnica llamada espectrometría de masas. El proceso comenzó con el impacto a alta velocidad entre Cassini (que volaba a kilómetros por segundo) y el material sólido de la columna que recolectó.
Imagen: Impresión artística de la Cassini tomando muestras de una de las columnas de Encélado. NASA/JPL-Caltech
Esto desintegró los fragmentos más pequeños y cargados. Tras el impacto, un instrumento los expuso a un campo eléctrico que los movió hacia un detector.
El momento del impacto de los fragmentos químicos con el detector se utilizó para determinar su masa y carga. Los científicos pudieron entonces reconstruir el rompecabezas para determinar la identidad de las moléculas que formaron los fragmentos.
Al intentar determinar la habitabilidad, hay ciertas moléculas que se deben buscar en los datos. Los compuestos orgánicos son simplemente moléculas que contienen carbono. Dado que la vida en la Tierra se basa fundamentalmente en el carbono, detectar moléculas que contengan carbono de cualquier forma es un buen comienzo.
Se han detectado con certeza compuestos orgánicos en el material de la columna, incluyendo aminas, que pueden ser precursoras de aminoácidos (que, a su vez, pueden ser precursoras de proteínas). También se han observado macromoléculas mucho más grandes. Sin embargo, su identidad exacta es actualmente incierta debido a las limitaciones de la instrumentación de Cassini.
El carbono es uno de los elementos "CHNOPS" (carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre) que forman la mayoría de los átomos en los organismos vivos de la Tierra. Con la excepción del azufre, todos estos elementos se han detectado con certeza en el material de la columna.
Imagen: Encélado vista por Cassini
La espectrometría de masas también puede indicar los tipos de fuentes de energía disponibles en un océano. Es improbable que la fotosíntesis, la principal fuente de energía para la vida en la Tierra, sea viable en Encélado, ya que su océano está enterrado bajo kilómetros de hielo. La fotosíntesis requiere luz y el océano es casi con toda seguridad oscuro.
Afortunadamente, existen otras maneras en que la vida puede extraer energía de su entorno. A finales de la década de 1970, se descubrieron vastos ecosistemas en las profundidades oceánicas de la Tierra, alrededor de fuentes hidrotermales: fisuras en el fondo oceánico de las que emerge agua caliente rica en minerales.
Los microbios que sobreviven alrededor de las fuentes hidrotermales son formas de vida quimiosintética. Utilizan las diversas sustancias presentes en las aguas hidrotermales para realizar reacciones químicas y obtener la energía que necesitan.
Parece que los ingredientes para algunas vías quimiosintéticas, como el dióxido de carbono y el hidrógeno, están disponibles en cantidades suficientes en el océano de Encélado para convertirlo teóricamente en una fuente de energía viable.
De hecho, la cantidad de hidrógeno en el material de la columna es tan grande que para explicarlo se necesitaría una fuente actual en el océano de Encélado, probablemente respiraderos hidrotermales.
Imagen: Analizador de polvo cósmico arquetípico (CDA) y espectros de masas EI de un compuesto orgánico aromático. Crédito: Nature Astronomy, doi.org/10.1038/s41550-025-02655-y.
Estudio reciente
Por supuesto, debemos ser cautelosos al utilizar el material de la columna para inferir qué hay dentro del océano. Los procesos durante la formación de la columna (a medida que viaja a través del hielo hacia el espacio) pueden diluir o concentrar ciertas sustancias. La fuerte radiación también podría provocar que reaccionen los químicos dentro de las columnas, dejando un material no representativo del océano del que proviene.
Al analizar el material de la columna recién eyectada, el último estudio elimina ese problema. Debido a la mayor velocidad, las muestras obtenidas durante este sobrevuelo deberían haberse fragmentado de forma que se pudieran visualizar en los datos más tipos de moléculas.
Las muestras recolectadas incluyeron sustancias nuevas, así como algunas ya conocidas, lo que confirma que provenían del interior de Encélado y no de una alteración radiactiva. Algunas de las sustancias recién detectadas apuntan a un origen hidrotermal.
Conociendo la potencial habitabilidad de Encélado, la Agencia Espacial Europea está planeando una misión, que se lanzará en la década de 2040, que realizará sobrevuelos de Encélado y posiblemente incluso orbitará y aterrizará en su superficie.
Con un conjunto mejorado de instrumentos, la misión buscará evidencia de vida en el material de la columna. Si la vida reside alrededor de los sistemas hidrotermales en las profundidades de Encélado, su viaje hacia la superficie del océano y hacia el espacio podría ser largo y arduo.
Sin embargo, un reciente trabajo de Fabian Klenner, de la Universidad de Washington, y sus colegas demostró que incluso una sola célula bacteriana dentro de un grano de hielo podría detectarse mediante espectrometría de masas. Por lo tanto, persiste la esperanza de que, si existe vida en Encélado, su evidencia podría estar flotando en el espacio esperando a que la descubramos.
Los resultados del estudio se han publicado en la revista Nature Astronomy: Detection of organic compounds in freshly ejected ice grains from Enceladus’s ocean
