Fósforo en Saturno: qué implica el hallazgo para la posibilidad de vida en otros planetas

El elemento crítico más raro para la vida tal como la conocemos, el fósforo, ha sido descubierto por primera vez en un océano más allá de la Tierra, y su origen fue detectado desde la luna helada de Saturno, Encelado.

El notable hallazgo, que se publicó ayer en la revista Nature, es la última pieza del rompecabezas que convierte al océano de Encelado en el único mundo fuera de la Tierra que se sabe que contiene los seis elementos necesarios para la vida: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.

Usando datos de la nave espacial Cassini de la NASA los investigadores encontraron el fósforo dentro de los granos de hielo ricos en sal que la luna lanzó al espacio. El océano helado de Encelado está debajo de su superficie congelada y entra en erupción a través de grietas en el hielo. Encelado es una de las 145 lunas heladas de Saturno y bajo su capa de hielo alberga un océano helado, que se ha descubierto que es rico en fósforo, un elemento esencial para la habitabilidad de un planeta y que hasta ahora nunca se había detectado en un océano fuera de la Tierra.

Los autores del artículo, encabezados por Frank Postberg, científico de la Universidad de Berlín, analizaron granos de hielo expulsados por una erupción criovolcánica en la que la salmuera del interior de la capa helada puede llegar al espacio y que muestran la presencia de fosfatos de sodio. Los datos con los que hoy se sostiene la evidencia de fósforo en Encelado habían sido registrados por el analizador de polvo cósmico de la misión Cassini que llevaron adelante la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea), que estuvo 13 años estudiando a Saturno y sus lunas.

"Eso es lo que ocurre con la misiones espaciales. Se toman los datos y luego hay que ponerse a trabajar. Cassini recopiló una enormidad de datos de su viaje a Saturno y sus lunas hasta 2017 cuando finalizó su misión y se quemó en la atmósfera del segundo planeta más grande del Sistema Solar", afirmó Constantino Baikouzis, investigador y director del Parque Astronómico de La Matanza. Lo curioso de la misión es que Cassini sobrevoló pocas veces Encelado, como en 2008. Pero las plumas de agua helada que expulsa la luna alimentan a uno de los anillos de Saturno. Y parte de ese material fue captado por la sonda espacial.

"Uno de los anillos de Saturno está formado por lo que expelen los volcanes de Encelado, como granos congelados. La nave Cassini tenía una placa en la que se pegaban esos granos. En total se pegaron 345 granos de polvo provenientes del anillo E de Saturno. Un análisis posterior, los científicos detectaron estas partículas de fósforo provenientes de Encelado, cuyo mar subterráneo tiene 1000 veces más fosfato que los que tienen en la Tierra. Esto es debido a que las aguas de esta luna son muy alcalinas. Por eso los astrónomos lo llaman Mar de Soda", completó Baikouzis, que está dirigiendo el Proyecto TWO, que implica la construcción de dos observatorios gemelos, uno en La Matanza y otro en una pequeña isla de Grecia, para ampliar sus estudios astronómicos.

Encelado, una luna cubierta de hielo que alberga un enorme océano de agua líquida debajo de una corteza helada, ya era uno de los candidatos más candentes en la búsqueda de vida extraterrestre, ahora satisface "el requisito más estricto de habitabilidad". "No encontramos vida o incluso algo que haya sido creado por la vida. Pero acabamos de encontrar signos de algo que indica que la vida podría formarse allí bastante bien. Es solo un indicador de habitabilidad, y uno muy bueno e importante", Postberg, que dirigió la investigación.

Durante los últimos cinco años, Postberg y sus colegas han estado estudiando los datos recopilados por Cassini en 2008, cuando la nave espacial sobrevoló y "probó" los géiseres de agua que Encelado arroja al espacio. Es probable que estos poderosos chorros de agua se activen cuando la gravedad del gigante gaseoso Saturno aprieta la luna, calentando su interior rocoso.

Luego, el agua a presión sale a chorros a través de las grietas en la corteza de hielo y sale disparada hacia el espacio a velocidades de 360 litros por segundo, lo suficientemente rápido como para llenar una piscina olímpica en solo un par de horas. Si bien la mayor parte del material del penacho vuelve a caer como nieve en la superficie de la luna, otra parte también alimenta el anillo E de Saturno, un tenue halo de diminutas partículas de hielo. Fueron estas partículas las que golpearon a Cassini.

Si bien investigaciones anteriores basadas en modelos informáticos concluyeron que podría haber fósforo en Encelado, esta es la primera vez que el ingrediente crucial se detecta directamente en el material de los géiseres de Encelado.

"Lo único que no es tan directo es que se encontraron sales de fosfato en el anillo E de Saturno, no en el penacho en sí. Pero sabemos que la pluma de Encelado alimenta el anillo E. No hay misterio allí", dijo Christopher Glein, científico planetario y geoquímico del Southwest Research Institute en Texas, quien es uno de los autores del nuevo estudio.

Mientras revisaba las mediciones de más de 300 granos de hielo muestreados por la nave espacial Cassini y los datos reproducidos en el laboratorio con fines de validación, el equipo detrás del nuevo estudio detectó nueve granos que tenían una huella clara de ortofosfato, que es la única forma de fósforo que los organismos vivos pueden absorber y es utilizado por ellos para su crecimiento. "Fue un momento tentador cuando me di cuenta por primera vez de que estos espectros muy probablemente muestran fosfatos. Admito que el fosfato es probablemente lo mejor que pudimos haber encontrado, pero nunca lo buscamos específicamente", sostuvo Postberg.

Los hallazgos del último estudio concuerdan con lo que un equipo de científicos, incluido Glein, encontró en 2022. Usando modelos geoquímicos actualizados, el equipo estimó en un estudio científico que el ortofosfato de hecho se disolvería a una velocidad mucho más alta de lo previsto previamente en las aguas de Encelado, lo que resultaría en un océano que podría ser hasta 1000 veces más rico en fósforo que los océanos de la Tierra.

El nuevo estudio también concluyó que el ortofosfato está "fácilmente disponible" en los océanos de Encelado, y la mejor estimación de su abundancia es más de 1000 veces mayor que en los océanos de la Tierra. En la Tierra, las rocas liberan fósforo durante la erosión y la meteorización de la tierra seca, que Encelado no tiene. En cambio, los científicos creen que las interacciones entre el agua del océano lunar y la roca que forma su núcleo disuelven grandes cantidades de fósforo en el océano.

"Nadie se sorprendería si hubiera fosfato en la roca de Encelado. Hay fosfatos en los cometas. El gran tema es que se disuelve en el océano y con eso está fácilmente disponible para la posible formación de vida", resaltó Glein.

El descubrimiento tiene implicaciones más allá del rincón de Encelado en el sistema solar. El fósforo es bastante raro en las aguas naturales, ya que reacciona fácilmente con átomos cargados positivamente como el calcio para formar fosfato de calcio, que bloquea el fósforo y, por lo tanto, lo hace inutilizable para las formas de vida. Pero Encelado es capaz de albergar cantidades tan altas de fósforo disuelto porque tiene lo que los científicos llaman un "océano de soda".

Los océanos de soda o los lagos de soda son ricos en carbonatos, minerales que contienen dióxido de carbono y se forman fácilmente en el agua. Los carbonatos se unen con otros elementos, como el calcio, dejando el fósforo disponible para que lo use la vida potencial. Este proceso también se puede presenciar en la Tierra. El lago Mono de California, los dos lagos de soda de Nevada y el lago Borax en Oregón son solo algunos ejemplos de lagos de soda donde los ricos ecosistemas pueden sobrevivir. En otras partes del mundo, se sabe que África, Asia y Europa albergan lagos de soda similares.

En el sistema solar, los objetos celestes que albergan océanos más allá de la línea de congelación, el punto arbitrario en el sistema entre el cinturón de asteroides y la órbita de Júpiter, más allá del cual el carbono y el hielo comienzan a condensarse en hielos sólidos, inevitablemente tendrían un océano de soda, según el nuevo estudio.

Los investigadores saben poco acerca de lo que le sucede al agua del océano de Encelado, si es que le sucede algo, a medida que viaja desde el océano, a través de la corteza helada y hacia el espacio. "Aclarar cómo funciona este proceso de transporte nos dará una mejor comprensión para evaluar la habitabilidad de la luna a partir de las mediciones de las naves espaciales", indicó Glein.

La detección de fosfatos en Encelado es un descubrimiento que supone un prometedor paso adelante en nuestra comprensión de los mundos oceánicos helados y arroja nueva luz sobre los elementos que componen sus entornos.