Quão acolhedor à vida é o oceano de Enceladus?

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Plumas em erupção na superfície de Enceladus, uma lua gelada. Crédito: NASA / JPL / SSI.

Por Elizabeth Howell
Publicado na Astrobiology Magazine

Quão ácido é o oceano da lua gelada de Saturno Enceladus? Essa é uma pergunta fundamental para entender se esta lua permeada por Gêiseres poderia suportar a vida.

Enceladus é parte de uma família de mundos gelados, incluindo Europa (em Júpiter) e Titã (também em Saturno), que povoam o nosso sistema solar exterior. Estes corpos são alguns dos locais mais promissores para a vida, pois recebem energia das marés dos gigantes gasosos que orbitam e alguns contém água líquida.

A sonda Cassini fez medições regulares de Enceladus por mais de uma década para avaliar seu ambiente. Um dos principais fatores que influenciam a habitabilidade de um ambiente é a sua composição química, em particular o seu pH. Na Terra, é possível que a vida exista perto dos extremos da escala de pH, que varia de 0 (ácido de bateria) a 14 (limpador de esgotos). Conhecer o pH pode nos ajudar a identificar reações geoquímicas que afetam a habitabilidade de um ambiente, porque muitas reações causam alterações previsíveis no pH.

Oceanografia de outro mundo

Embora não possamos colocar uma tira de papel de pH na água do oceano de Enceladus para medir seu pH diretamente, ele pode ser estimado examinando moléculas em suas plumas que mudam de forma em resposta a mudanças de pH.

Recentemente, o geoquímico Christopher Glein liderou uma equipe que desenvolveu uma nova abordagem para estimar o pH do oceano de Enceladus usando dados observacionais do carbonato geoquímico do material da pluma. Este é um problema clássico em estudos geoquímicos da Terra (como a água da chuva), mas os cientistas podem agora resolver o problema do carbonato em um corpo extraterrestre graças às medições do carbono inorgânico dissolvido pela Cosmic Dust Analyzer (CDA) e do gás de dióxido de carbono pela Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) a bordo da Cassini.

Serpentinização, que pode ocorrer em Enceladus, também pode ocorrer em outras luas, como Europa (na foto). Crédito: NASA/JPL/CaltechInstituto SETI.
Serpentinização, que pode ocorrer em Enceladus, também pode ocorrer em outras luas, como Europa (na foto). Crédito: NASA/JPL/Caltech/Instituto SETI.

A equipe de Klein tentou criar o modelo químico mais detalhado até agora do oceano unindo as restrições de composição coletadas pelo INMS e pelo CDA, tais como a salinidade da pluma. O modelo sugere que o oceano de Enceladus tem sal de sódio, cloreto e carbonato, possuindo um pH alcalino, de 11 ou 12, perto do equivalente ao amoníaco ou água com sabão. O pH calculado é ligeiramente mais elevado por 1 ou 2 unidades numa estimativa baseada em dados anteriores da CDA, mas as diferentes abordagens de modelagem consistem, em termos da química geral, com um oceano alcalino.

“É encorajador haver um acordo, considerando que essas abordagens são baseadas em dados de uma pluma tirados por uma sonda espacial. Isso é muito mais difícil do que obter o pH de uma piscina, por isso não seria surpreendente se os modelos não apresentassem detalhes. Claro, estamos tentando reconciliar os dados tanto quanto possível, pois os detalhes podem fornecer pistas para a compreensão dos processos eruptivos que transformam a química de um oceano em uma pluma”, disse Glein.

Um artigo baseado na pesquisa de Glein, “The pH of Enceladus’ ocean“, foi publicado na Geochimica et Cosmochimica Acta em agosto. Glein é cientista pesquisador do Instituto de Pesquisa do Sudoeste, mas concluiu a pesquisa no Instituto Carnegie de Washington. O trabalho foi financiado pelo NASA Astrobiology Institute do Programa de Astrobiologia da Nasa.

Atividade hidrotermal da vida

Uma parte de "Lost City", fontes hidrotermais no oceano Atlântico, que podem ser parecidos com o que está acontecendo em Enceladus. Crédito: NASA.
Uma parte de “Lost City”, fontes hidrotermais no oceano Atlântico, que podem ser parecidos com o que está acontecendo em Enceladus. Crédito: NASA.

Acredita-se que a química alcalina de Enceladus vem de um processo geoquímico chamado serpentinização. Isso acontece quando uma rocha rica em magnésio e ferro é convertida em minerais do tipo argila. Na Terra, vemos este processo em locais muito limitados, tais como o campo hidrotermal de baixa temperatura chamado Lost City, no Oceano Atlântico.

“É exatamente o que seria de esperar se houver um oceano de água líquida em contato com as rochas acima e abaixo do fundo do oceano de Enceladus”, disse Glein.

Juntamente com o pH elevado, este processo produz gás de hidrogênio, um combustível potente que pode conduzir a formação de moléculas orgânicas que, em alguns casos, pode ser a construção dos blocos da vida.

Uma questão não resolvida, no entanto, é se a serpentinização está ocorrendo agora. Se a atividade está em curso, isso daria condições de habitabilidade, que poderiam suportar um ecossistema semelhante ao de Lost City. Se ocorreu há muito tempo, o pH elevado pode ser uma relíquia e a vida pode ser menos provável, embora ainda não impossível, se houver outras fontes de energia química.

A Cassini fez um voo rasante final em Enceladus no final de outubro e teve como alvo a química das plumas diretamente. A equipe do INMS, que inclui Glein, está à procura de hidrogênio molecular nas plumas, o que seria a evidência química de serpentinização ativa. Uma ausência de hidrogênio molecular seria um sinal de que a serpentinização está extinta.

A análise dos dados a partir deste sobrevoo pode ser concluído a tempo para a reunião de outono da União Geofísica Americana em dezembro. Glein acrescentou que a missão da NASA planejou para Europa inclui descendentes avançados dos instrumentos CDA e INMS, o que significa que em uma ou duas décadas, os cientistas podem começar a fazer estas mesmas medições em Europa. Isto irá nos permitir compreender melhor a importância da serpentinização em todo o Sistema Solar.

“Em outros mundos gelados com oceanos de água líquida, a [serpentinização] deve ser inevitável, porque esses corpos são misturas maciças de água e rocha”, disse ele. “Talvez o metano que vemos na atmosfera de Titã foi formado quando o hidrogênio da serpentinização se combinou com o carbono das profundezas em um ambiente hidrotermal. Também pode haver água líquida no [planeta não] Plutão, por meio de criovulcões e uma superfície jovem. Esperamos que haja algum grau de interação água-rocha nos oceanos desses mundos, preparando o palco para a serpentinização e a geração de hidrogênio, que poderia ser utilizado por alguém lá fora”.

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