Arizona, Gatra.com- Sebuah proses penghasil metana yang tidak diketahui kemungkinan sedang bekerja di lautan tersembunyi di bawah cangkang es bulan Saturnus, Enceladus. Demikian menurut sebuah studi baru yang diterbitkan di Nature Astronomy oleh para ilmuwan di University of Arizona dan Paris Sciences & Lettres University. Sciencedaily, 06/07.

Gumpalan air raksasa yang meletus dari Enceladus telah lama memesona para ilmuwan dan masyarakat, menginspirasi penelitian dan spekulasi tentang lautan luas yang diyakini terjepit di antara inti berbatu Enceladus dan cangkang esnya. Terbang melalui gumpalan dan mengambil sampel susunan kimianya, pesawat ruang angkasa Cassini mendeteksi konsentrasi molekul tertentu yang relatif tinggi dibandingkan dengan hidrotermal di dasar lautan Bumi, khususnya dihidrogen, metana dan karbon dioksida. Jumlah metana yang ditemukan di semburan air raksasa itu sangat tidak terduga.

"Kami ingin tahu: Bisakah mikroba mirip Bumi yang 'memakan' dihidrogen dan menghasilkan metana menjelaskan jumlah metana yang terdeteksi Cassini secara mengejutkan?" kata Regis Ferriere, seorang profesor di Departemen Ekologi dan Biologi Evolusi Universitas Arizona dan salah satu dari dua penulis utama studi tersebut. "Mencari mikroba semacam itu, yang dikenal sebagai metanogen, di dasar laut Enceladus akan membutuhkan misi penyelaman dalam yang sangat menantang yang tidak terlihat selama beberapa dekade."

Ferriere dan timnya mengambil rute yang berbeda dan lebih mudah: Mereka membangun model matematika untuk menghitung probabilitas bahwa proses yang berbeda, termasuk metanogenesis biologis untuk dapat menjelaskan data Cassini.

Para penulis menerapkan model matematika baru yang menggabungkan geokimia dan ekologi mikroba untuk menganalisis data semburan air dari Cassini dan memodelkan kemungkinan proses yang paling baik untuk menjelaskan pengamatan. Mereka menyimpulkan bahwa data Cassini konsisten baik dengan aktivitas lubang hidrotermal mikroba, atau dengan proses yang tidak melibatkan bentuk kehidupan tetapi berbeda dari yang diketahui terjadi di Bumi.

Di Bumi, aktivitas hidrotermal terjadi ketika air laut dingin merembes ke dasar laut, bersirkulasi melalui batuan di bawahnya dan melewati dekat sumber panas, seperti ruang magma, sebelum dimuntahkan ke dalam air lagi melalui ventilasi hidrotermal. Di Bumi, metana dapat diproduksi melalui aktivitas hidrotermal, tetapi dengan kecepatan yang lambat. Sebagian besar produksi disebabkan oleh mikroorganisme yang memanfaatkan ketidakseimbangan kimia dari dihidrogen yang diproduksi secara hidrotermal sebagai sumber energi, dan menghasilkan metana dari karbon dioksida dalam proses yang disebut metanogenesis.

Tim melihat komposisi semburan Enceladus sebagai hasil akhir dari beberapa proses kimia dan fisik yang terjadi di bagian dalam bulan. Pertama, para peneliti menilai produksi hidrotermal dihidrogen apa yang paling sesuai dengan pengamatan Cassini, dan apakah produksi ini dapat menyediakan "makanan" yang cukup untuk menopang populasi metanogen hidrogenotrofik mirip Bumi. Untuk melakukan itu, mereka mengembangkan model untuk dinamika populasi metanogen hidrogenotrofik hipotetis, yang ceruk termal dan energinya dimodelkan menurut strain yang diketahui dari Bumi.

Para penulis kemudian menjalankan model untuk melihat apakah serangkaian kondisi kimia tertentu, seperti konsentrasi dihidrogen dalam cairan hidrotermal, dan suhu akan menyediakan lingkungan yang cocok bagi mikroba ini untuk tumbuh. Mereka juga melihat efek populasi mikroba hipotetis terhadap lingkungannya -- misalnya, pada tingkat pelepasan dihidrogen dan metana dalam semburan air itu.

"Ringkasnya, kami tidak hanya dapat mengevaluasi apakah pengamatan Cassini kompatibel dengan lingkungan yang dapat dihuni kehidupan, tetapi kami juga dapat membuat prediksi kuantitatif tentang pengamatan yang diharapkan, jika metanogenesis benar-benar terjadi di dasar laut Enceladus," jelas Ferriere.

Hasilnya menunjukkan bahwa bahkan perkiraan tertinggi produksi metana abiotik -- atau produksi metana tanpa bantuan biologis -- berdasarkan kimia hidrotermal yang diketahui masih jauh dari cukup untuk menjelaskan konsentrasi metana yang diukur dalam semburan air Enceladus. Menambahkan metanogenesis biologis ke dalam campuran, bagaimanapun, dapat menghasilkan cukup metana untuk mencocokkan pengamatan Cassini.

"Jelas, kami tidak menyimpulkan bahwa kehidupan ada di lautan Enceladus," kata Ferriere. “Sebaliknya, kami ingin memahami seberapa besar kemungkinan ventilasi hidrotermal Enceladus dapat dihuni oleh mikroorganisme mirip Bumi. Sangat mungkin, data Cassini memberi tahu kami, menurut model kami," katanya.

"Dan metanogenesis biologis tampaknya kompatibel dengan data tersebut. Dengan kata lain, kita tidak dapat membuang 'hipotesis kehidupan' sebagai sangat tidak mungkin. Untuk menolak hipotesis kehidupan, kita membutuhkan lebih banyak data dari misi masa depan," tambahnya.

Penulis berharap makalah mereka memberikan panduan untuk studi yang bertujuan untuk lebih memahami pengamatan yang dilakukan oleh Cassini dan mendorong penelitian untuk menjelaskan proses abiotik yang dapat menghasilkan cukup metana untuk menjelaskan data Cassini.

Misalnya, metana dapat berasal dari penguraian kimiawi bahan organik primordial yang mungkin ada di inti Enceladus dan yang sebagian dapat diubah menjadi dihidrogen, metana, dan karbon dioksida melalui proses hidrotermal. Hipotesis ini sangat masuk akal jika ternyata Enceladus terbentuk melalui pertambahan bahan kaya organik yang dipasok oleh komet, jelas Ferriere.

"Ini sebagian bermuara pada seberapa besar kemungkinan kita percaya hipotesis yang berbeda untuk memulai," katanya. "Misalnya, jika kita menganggap kemungkinan kehidupan di Enceladus sangat rendah, maka mekanisme abiotik alternatif seperti itu menjadi jauh lebih mungkin, bahkan jika mereka sangat asing dibandingkan dengan apa yang kita ketahui di Bumi."

Menurut penulis, kemajuan yang sangat menjanjikan dari makalah ini terletak pada metodologinya, karena tidak terbatas pada sistem tertentu seperti lautan interior bulan es dan membuka jalan untuk menangani data kimia dari planet di luar tata surya saat mereka menjadi tersedia dalam beberapa dekade mendatang.

Daftar lengkap penulis dan informasi pendanaan dapat ditemukan di makalah, "Bayesian analysis of Enceladus's plume data to assess methanogenesis," dalam Nature Astronomy edisi 7 Juli .