En los cuerpos helados alrededor de nuestro sistema solar, la radiación emitida por los núcleos rocosos podría romper las moléculas de agua y apoyar a los microbios que comen hidrógeno.
Un equipo de la Universidad de Texas en San Antonio (UTSA) y Southwest Research Institute (SwRI) modeló un proceso natural de craqueo de agua llamado radiólisis. Aplicaron el modelo a los cuerpos helados alrededor de nuestro sistema solar para mostrar cómo la radiación emitida de núcleos rocosos podría romper las moléculas de agua y apoyar a los microbios que comen hidrógeno. Crédito: Southwest Research Institute
Para abordar esta posibilidad cósmica, un equipo de la Universidad de Texas en San Antonio (UTSA) y el Instituto de investigación del sudoeste (SwRI) modeló un proceso natural de craqueo de agua llamado radiolisis. Entonces aplicaron el modelo a varios mundos con los océanos conocidos o sospechosos del interior, incluyendo la luna de Saturno Encélado, luna de Júpiter Europa, Pluton y su luna Caronte, así como el planeta enano Ceres.
"Los procesos físicos y químicos que siguen la radiolisis liberan hidrógeno molecular (H2), que es una molécula de interés astrobiológico", dijo Alexis Bouquet, autor principal del estudio publicado en la edición de mayo de Astrophysical Journal Letters. Los isótopos radiactivos de elementos como el uranio, el potasio y el torio se encuentran en una clase de meteoritos rocosos conocidos como condritas. Los corazones de los mundos estudiados por Bouquet y sus coautores se piensan que puedan tener composiciones como condritas. El agua del océano que impregnaba la roca porosa de la base se podía exponer a la radiación de ionización y experimentar la radiolisis, produciendo el hidrógeno molecular y los compuestos reactivos del oxígeno.
Bouquet, un estudiante del programa de doctorado conjunto entre el Departamento de física y Astronomía de UTSA y la división de Ciencia e ingeniería espacial de SwRI, explicó que las comunidades microbianas sostenidas por H2 se han encontrado en ambientes extremos en la tierra. Estas incluyen una muestra de agua subterránea que se encuentra cerca de 2 millas de profundidad en una mina de oro sudafricana y en respiraderos hidrotermales en el fondo oceánico. Esto plantea interesantes posibilidades para la existencia potencial de microbios análogos en las interfaces de rocas acuáticas de mundos oceánicos como Encélado o Europa.
"Sabemos que estos elementos radiactivos existen dentro de cuerpos helados, pero esta es la primera mirada sistemática a través del sistema solar para estimar la radiolisis." Los resultados sugieren que hay muchos objetivos potenciales para la exploración por ahí, y eso es emocionante ", dice el coautor Dr. Danielle Wyrick, un científico principal en la división de ciencia espacial e ingeniería de SwRI.
Una fuente con frecuencia sugerida de hidrógeno molecular en mundos del océano es serpentinization. Esta reacción química entre la roca y el agua ocurre, por ejemplo, en respiraderos hidrotermales en el fondo oceánico.
El hallazgo dominante del estudio es que la radiolisis representa una fuente adicional potencialmente importante de hidrógeno molecular. Mientras que la actividad hidrotermal puede producir cantidades considerables de hidrógeno, en las rocas porosas encontradas a menudo debajo de fondos, la radiolisis podría producir cantidades copiosas también.
La radiolisis también puede contribuir a la habitabilidad potencial de los mundos oceánicos de otra manera. Además del hidrógeno molecular, produce compuestos de oxígeno que pueden reaccionar con ciertos minerales en el núcleo para crear sulfatos, una fuente de alimento para algunos tipos de microorganismos.
"La radiolisis en el núcleo exterior de un mundo oceánico podría ser fundamental para apoyar la vida." Debido a que las mezclas de agua y roca están por todas partes en el sistema solar exterior, esta percepción aumenta las probabilidades de abundantes bienes raíces habitables por ahí ", dijo Bouquet.
Coautores del artículo, "energía alternativa: producción de H2 por la radiolisis del agua en los corazones rocosos de cuerpos helados," son el Dr. Christopher R. Glein, Wyrick, y el Dr. J. Hunter Waite de SwRI, que también sirve como profesor adjunto de UTSA.