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Bloques de construcción de la vida en la atmósfera de Titán - NASA

Bloques de construcción de la vida en la atmósfera de Titán - NASA


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Una simulación de la atmósfera de la luna de Saturno, Titán, ha demostrado que los bloques orgánicos complejos que podrían conducir a la creación de vida se han encontrado más abajo en la atmósfera de la luna de lo que se había estimado previamente.

La investigación realizada por científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA muestra que la atmósfera superior de Titán es propicia para la formación de moléculas orgánicas complejas, como sugiere el investigador principal Mark Allen. Además, sugiere que el sol en la atmósfera inferior puede provocar reacciones que podrían conducir a la formación de líquidos y sólidos y no solo a gases.

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    Científicos de la NASA descubren una molécula 'extraña' en la atmósfera de Titán

    Hasta ahora, el ciclopropenilideno se ha detectado solo en nubes moleculares de gas y polvo, como la Nube Molecular de Tauro, que es un vivero estelar en la constelación de Tauro a más de 400 años luz de distancia. Recientemente, el científico de la NASA Goddard, Conor Nixon, junto con su equipo, encontraron esta molécula única en la atmósfera de Titán la primera vez que se detectó fuera de una nube molecular. El ciclopropenilideno es la única otra molécula de circuito cerrado además del benceno que se ha detectado en Titán. Las moléculas de circuito cerrado son importantes porque forman los anillos de la columna vertebral de las nucleobases del ADN, la compleja estructura química que lleva el código genético de la vida, y el ARN, otro compuesto crítico para las funciones de la vida. Créditos: Conor Nixon / Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

    Los científicos de la NASA identificaron una molécula en la atmósfera de Titán que nunca se había detectado en ninguna otra atmósfera. De hecho, es probable que muchos químicos apenas hayan oído hablar de él o sepan pronunciarlo: ciclopropenilideno o C3H2.

    Los científicos dicen que esta simple molécula basada en carbono puede ser un precursor de compuestos más complejos que podrían formar o alimentar una posible vida en Titán.

    Los investigadores encontraron C3H2 mediante el uso de un radiotelescopio en el norte de Chile conocido como Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Se dieron cuenta de C3H2, que está hecho de carbono e hidrógeno, mientras examinaba un espectro de firmas de luz únicas recolectadas por el telescopio, estas revelaron la composición química de la atmósfera de Titán por la energía que sus moléculas emitían o absorbían.

    "Cuando me di cuenta de que estaba mirando ciclopropenilideno, mi primer pensamiento fue: 'Bueno, esto es realmente inesperado'", dijo Conor Nixon, científico planetario del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien dirigió la búsqueda de ALMA. Los hallazgos de su equipo fueron publicados el 15 de octubre en la revista Astronomical Journal.

    Aunque los científicos han encontrado C3H2 en los bolsillos de la galaxia, encontrarlo en una atmósfera fue una sorpresa. Esto se debe a que el ciclopropenilideno puede reaccionar fácilmente con otras moléculas con las que entra en contacto y formar diferentes especies. Los astrónomos han encontrado hasta ahora C3H2 sólo en nubes de gas y polvo que flotan entre sistemas estelares; en otras palabras, regiones demasiado frías y difusas para facilitar muchas reacciones químicas.

    Pero las atmósferas densas como la de Titán son colmenas de actividad química. Esa es una de las principales razones por las que los científicos están interesados ​​en esta luna, que es el destino de la próxima misión Dragonfly de la NASA. El equipo de Nixon pudo identificar pequeñas cantidades de C3H2 en Titán probablemente porque estaban mirando en las capas superiores de la atmósfera de la luna, donde hay menos otros gases para C3H2 para interactuar. Los científicos aún no saben por qué el ciclopropenilideno aparecería en la atmósfera de Titán pero no en otra atmósfera. "Titán es único en nuestro sistema solar", dijo Nixon. "Ha demostrado ser un tesoro de nuevas moléculas".

    Titán, la más grande de las 62 lunas de Saturno, es un mundo intrigante que, en cierto modo, es el más similar a la Tierra que hemos encontrado. A diferencia de cualquier otra luna del sistema solar (hay más de 200), Titán tiene una atmósfera densa que es cuatro veces más densa que la de la Tierra, además de nubes, lluvia, lagos y ríos, e incluso un océano subterráneo de agua salada.

    La atmósfera de Titán está compuesta principalmente de nitrógeno, como la de la Tierra, con un toque de metano. Cuando las moléculas de metano y nitrógeno se rompen bajo el resplandor del Sol, los átomos que los componen desencadenan una compleja red de química orgánica que ha cautivado a los científicos y ha llevado a esta luna a la cima de la lista de los objetivos más importantes en la búsqueda de la NASA del presente o el pasado. vida en el sistema solar.

    "Estamos tratando de averiguar si Titán es habitable", dijo Rosaly Lopes, científica investigadora senior y experta en Titán del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California. "Así que queremos saber qué compuestos de la atmósfera llegan a la superficie, y luego, si ese material puede atravesar la corteza de hielo hasta el océano, porque creemos que el océano es donde están las condiciones habitables".

    Los tipos de moléculas que podrían estar asentadas en la superficie de Titán podrían ser las mismas que formaron los componentes básicos de la vida en la Tierra. Al principio de su historia, hace 3.800 a 2.500 millones de años, cuando el metano llenaba el aire de la Tierra en lugar de oxígeno, las condiciones aquí podrían haber sido similares a las de Titán actual, sospechan los científicos.

    "Pensamos en Titán como un laboratorio de la vida real donde podemos ver una química similar a la de la Tierra antigua cuando la vida se estaba afianzando aquí", dijo Melissa Trainer, astrobióloga de Goddard de la NASA. Trainer es el investigador principal adjunto de la misión Dragonfly y líder de un instrumento en el helicóptero Dragonfly que analizará la composición de la superficie de Titán.

    "Buscaremos moléculas más grandes que C3H2", Dijo Trainer," pero necesitamos saber qué está sucediendo en la atmósfera para comprender las reacciones químicas que llevan a la formación de moléculas orgánicas complejas y la lluvia hacia la superficie.

    El ciclopropenilideno es la única otra molécula "cíclica" o de circuito cerrado, además del benceno, que se ha encontrado en la atmósfera de Titán hasta ahora. Aunque C3H2 No se sabe que se use en reacciones biológicas modernas, las moléculas de circuito cerrado como esta son importantes porque forman los anillos de la columna vertebral de las bases nucleicas del ADN, la estructura química compleja que lleva el código genético de la vida, y el ARN, otro elemento crítico. compuesto para las funciones de la vida. "La naturaleza cíclica de ellos abre esta rama adicional de la química que le permite construir estas moléculas biológicamente importantes", dijo Alexander Thelen, un astrobiólogo de Goddard que trabajó con Nixon para encontrar C3H2.

    Científicos como Thelen y Nixon están utilizando telescopios terrestres grandes y altamente sensibles para buscar las moléculas de carbono relacionadas con la vida más simples que pueden encontrar en la atmósfera de Titán. Se consideraba que el benceno era la unidad más pequeña de moléculas de hidrocarburo anilladas y complejas que se encuentran en cualquier atmósfera planetaria. Pero ahora, C3H2, con la mitad de los átomos de carbono del benceno, parece haber ocupado su lugar.

    El equipo de Nixon utilizó el observatorio ALMA para observar Titán en 2016. Se sorprendieron al encontrar una extraña huella química, que Nixon identificó como ciclopropenilideno al buscar en una base de datos de todas las firmas de luz molecular conocidas.

    Para verificar que los investigadores realmente estaban viendo este compuesto inusual, Nixon examinó los trabajos de investigación publicados a partir de análisis de datos de la nave espacial Cassini de la NASA, que realizó 127 sobrevuelos cercanos a Titán entre 2004 y 2017. Quería ver si había un instrumento en la nave espacial. que olfateó los compuestos químicos alrededor de Saturno y Titán podría confirmar su nuevo resultado. (El instrumento, llamado espectrómetro de masas, detectó indicios de muchas moléculas misteriosas en Titán que los científicos aún están tratando de identificar). De hecho, Cassini había descubierto evidencia de una versión cargada eléctricamente de la misma molécula, C3H3 +.

    Dado que es un hallazgo raro, los científicos están tratando de aprender más sobre el ciclopropenilideno y cómo podría interactuar con los gases en la atmósfera de Titán.

    "Es una pequeña molécula muy extraña, por lo que no será del tipo que se aprende en la química de la escuela secundaria o incluso en la química de pregrado", dijo Michael Malaska, un científico planetario del JPL que trabajó en la industria farmacéutica antes de enamorarse de Titán y cambiar carreras para estudiarlo. "Aquí abajo en la Tierra, no será algo con lo que te vas a encontrar".

    Pero, dijo Malaska, encontrar moléculas como C3H2 Es realmente importante para ver el panorama general de Titán: "Cada pequeña pieza y parte que puedas descubrir puede ayudarte a armar el enorme rompecabezas de todas las cosas que suceden allí".


    NASA descubre & # 8220 muy extraña & # 8221 molécula en la atmósfera de Titán

    Estas imágenes infrarrojas de Saturno y la luna Titán # 8217 representan algunas de las vistas globales más claras de la superficie helada de la luna # 8217. Las vistas se crearon utilizando 13 años de datos adquiridos por el instrumento espectrómetro de mapeo visual e infrarrojo a bordo de la nave espacial Cassini de la NASA # 8217. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Universidad de Nantes / Universidad de Arizona

    Los científicos de la NASA identificaron una molécula en la atmósfera de Titán que nunca se había detectado en ninguna otra atmósfera. De hecho, es probable que muchos químicos apenas hayan oído hablar de él o sepan pronunciarlo: ciclopropenilideno o C3H2. Los científicos dicen que esta simple molécula basada en carbono puede ser un precursor de compuestos más complejos que podrían formar o alimentar una posible vida en Titán.

    Esta imagen fue devuelta el 14 de enero de 2005 por la sonda Huygens de la Agencia Espacial Europea & # 8217s durante su exitoso descenso a la superficie de Titán & # 8217s. Esta es la vista en color que se ha procesado & # 8217s para agregar datos de espectros de reflexión para dar una mejor indicación del color real de la superficie de Titán & # 8217s.
    Crédito: NASA / JPL / ESA / Universidad de Arizona

    Los investigadores encontraron C3H2 mediante el uso de un radiotelescopio en el norte de Chile conocido como Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Se dieron cuenta de C3H2, que está hecho de carbono e hidrógeno, mientras examinaba un espectro de firmas de luz únicas recolectadas por el telescopio, estas revelaron la composición química de la atmósfera de Titán por la energía que emitían o absorbían sus moléculas.

    "Cuando me di cuenta de que estaba viendo ciclopropenilideno, mi primer pensamiento fue: 'Bueno, esto es realmente inesperado'", dijo Conor Nixon, científico planetario del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien dirigió la búsqueda de ALMA. Los hallazgos de su equipo fueron publicados el 15 de octubre de 2020, en la Diario astronómico.

    Aunque los científicos han encontrado C3H2 en los bolsillos de la galaxia, encontrarlo en una atmósfera fue una sorpresa. Esto se debe a que el ciclopropenilideno puede reaccionar fácilmente con otras moléculas con las que entra en contacto y formar diferentes especies. Los astrónomos han encontrado hasta ahora C3H2 sólo en nubes de gas y polvo que flotan entre sistemas estelares; en otras palabras, regiones demasiado frías y difusas para facilitar muchas reacciones químicas.

    Pero las atmósferas densas como la de Titán son colmenas de actividad química. Esa es una de las principales razones por las que los científicos están interesados ​​en esta luna, que es el destino de la próxima misión Dragonfly de la NASA. El equipo de Nixon pudo identificar pequeñas cantidades de C3H2 en Titán probablemente porque estaban mirando en las capas superiores de la atmósfera de la luna, donde hay menos otros gases para C3H2 para interactuar. Los científicos aún no saben por qué aparecería ciclopropenilideno en la atmósfera de Titán pero no en otra atmósfera. "Titán es único en nuestro sistema solar", dijo Nixon. "Ha demostrado ser un tesoro de nuevas moléculas".

    Titán, la más grande de las 62 lunas de Saturno, es un mundo intrigante que, en cierto modo, es el más similar a la Tierra que hemos encontrado. A diferencia de cualquier otra luna del sistema solar (hay más de 200), Titán tiene una atmósfera densa que es cuatro veces más densa que la de la Tierra, además de nubes, lluvia, lagos y ríos, e incluso un océano subterráneo de agua salada.

    La atmósfera de Titán está compuesta principalmente de nitrógeno, como la de la Tierra, con un toque de metano. Cuando las moléculas de metano y nitrógeno se rompen bajo el resplandor del Sol, los átomos que los componen desencadenan una compleja red de química orgánica que ha cautivado a los científicos y ha llevado a esta luna a la cima de la lista de los objetivos más importantes en la búsqueda de la NASA del presente o el pasado. vida en el sistema solar.

    "Estamos tratando de averiguar si Titán es habitable", dijo Rosaly Lopes, investigadora científica senior y experta en Titán del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California. "Así que queremos saber qué compuestos de la atmósfera llegan a la superficie, y luego, si ese material puede atravesar la corteza de hielo hasta el océano, porque creemos que el océano es donde están las condiciones habitables".

    Los tipos de moléculas que podrían estar asentadas en la superficie de Titán podrían ser las mismas que formaron los componentes básicos de la vida en la Tierra. Al principio de su historia, hace 3.800 a 2.500 millones de años, cuando el metano llenaba el aire de la Tierra en lugar de oxígeno, las condiciones aquí podrían haber sido similares a las de Titán actual, sospechan los científicos.

    "Pensamos en Titán como un laboratorio de la vida real donde podemos ver una química similar a la de la Tierra antigua cuando la vida se estaba afianzando aquí", dijo Melissa Trainer, astrobióloga de Goddard de la NASA. Trainer es el investigador principal adjunto de la misión Dragonfly y líder de un instrumento en el helicóptero Dragonfly que analizará la composición de la superficie de Titán.

    "Buscaremos moléculas más grandes que C3H2", Dijo Trainer," pero necesitamos saber qué está sucediendo en la atmósfera para comprender las reacciones químicas que llevan a la formación de moléculas orgánicas complejas y a la lluvia hacia la superficie.


    Dragonfly es una misión de la NASA que tiene como objetivo explorar la química y la habitabilidad de Saturno y la luna más grande # 8217, Titán. Crédito: NASA & # 8217s Goddard Space Flight Center / Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins

    El ciclopropenilideno es la única otra molécula "cíclica" o de circuito cerrado, además del benceno, que se ha encontrado en la atmósfera de Titán hasta ahora. Aunque C3H2 No se sabe que se use en reacciones biológicas modernas, las moléculas de circuito cerrado como esta son importantes porque forman los anillos de la columna vertebral de las bases nucleicas del ADN, la estructura química compleja que lleva el código genético de la vida, y el ARN, otro elemento crítico. compuesto para las funciones de la vida. "La naturaleza cíclica de ellos abre esta rama adicional de la química que le permite construir estas moléculas biológicamente importantes", dijo Alexander Thelen, un astrobiólogo de Goddard que trabajó con Nixon para encontrar C3H2.

    Científicos como Thelen y Nixon están utilizando telescopios terrestres grandes y altamente sensibles para buscar las moléculas de carbono relacionadas con la vida más simples que pueden encontrar en la atmósfera de Titán. Se consideraba que el benceno era la unidad más pequeña de moléculas de hidrocarburo anilladas y complejas que se encuentran en cualquier atmósfera planetaria. Pero ahora, C3H2, con la mitad de los átomos de carbono del benceno, parece haber ocupado su lugar.

    El equipo de Nixon & # 8217 usó el observatorio ALMA para observar Titán en 2016. Se sorprendieron al encontrar una extraña huella química, que Nixon identificó como ciclopropenilideno al buscar en una base de datos de todas las firmas de luz molecular conocidas.

    Hasta ahora, el ciclopropenilideno se ha detectado solo en nubes moleculares de gas y polvo, como la Nube Molecular de Tauro, que es un vivero estelar en la constelación de Tauro a más de 400 años luz de distancia. Recientemente, el científico de la NASA Goddard, Conor Nixon, junto con su equipo, encontraron esta molécula única en la atmósfera de Titán la primera vez que se detectó fuera de una nube molecular. El ciclopropenilideno es la única otra molécula de circuito cerrado además del benceno que se ha detectado en Titán. Las moléculas de circuito cerrado son importantes porque forman los anillos de la columna vertebral de las nucleobases del ADN, la compleja estructura química que lleva el código genético de la vida, y el ARN, otro compuesto crítico para las funciones de la vida. Crédito: Conor Nixon / NASA & # 8217s Goddard Space Flight Center

    Para verificar que los investigadores realmente estaban viendo este compuesto inusual, Nixon examinó los trabajos de investigación publicados a partir de análisis de datos de la nave espacial Cassini de la NASA, que realizó 127 sobrevuelos cercanos a Titán entre 2004 y 2017. Quería ver si había un instrumento en la nave espacial. que olfateó los compuestos químicos alrededor de Saturno y Titán podría confirmar su nuevo resultado. (El instrumento, llamado espectrómetro de masas, detectó indicios de muchas moléculas misteriosas en Titán que los científicos aún están tratando de identificar). De hecho, Cassini había descubierto evidencia de una versión cargada eléctricamente de la misma molécula, C3H3 + .

    Dado que es un hallazgo raro, los científicos están tratando de aprender más sobre el ciclopropenilideno y cómo podría interactuar con los gases en la atmósfera de Titán.

    "Es una pequeña molécula muy extraña, por lo que no será del tipo que se aprende en la química de la escuela secundaria o incluso en la química de pregrado", dijo Michael Malaska, un científico planetario del JPL que trabajó en la industria farmacéutica antes de enamorarse de Titán y cambiar carreras para estudiarlo. "Aquí en la Tierra, no será algo con lo que te vas a encontrar".

    Pero, dijo Malaska, encontrar moléculas como C3H2 es realmente importante para ver el panorama general de Titán: "Cada pequeña pieza y parte que puedas descubrir puede ayudarte a armar el enorme rompecabezas de todas las cosas que suceden allí".

    Referencia: & # 8220 Detección de ciclopropenilideno en Titán con ALMA & # 8221 por Conor A. Nixon, Alexander E. Thelen, Martin A. Cordiner, Zbigniew Kisiel, Steven B. Charnley, Edward M. Molter, Joseph Serigano, Patrick GJ Irwin, Nicholas A. Teanby y Yi-Jehng Kuan, 15 de octubre de 2020, Diario astronómico.
    DOI: 10.3847 / 1538-3881 / abb679


    Contenido

    La presencia de una atmósfera significativa fue sospechada por primera vez por el astrónomo español Josep Comas i Solà, quien observó un claro oscurecimiento de las extremidades en Titán en 1903, [8] y lo confirmó Gerard P. Kuiper en 1944 utilizando una técnica espectroscópica que arrojó una estimación de una atmósfera presión parcial de metano del orden de 100 milibares (10 kPa).[9] Observaciones posteriores en la década de 1970 mostraron que las cifras de Kuiper habían sido significativamente subestimadas. La abundancia de metano en la atmósfera de Titán era diez veces mayor y la presión en la superficie era al menos el doble de lo que había predicho. La alta presión superficial significaba que el metano solo podía formar una pequeña fracción de la atmósfera de Titán. [10] En 1980, Voyager 1 hizo las primeras observaciones detalladas de la atmósfera de Titán, revelando que su presión superficial era más alta que la de la Tierra, a 1,5 bares (aproximadamente 1,48 veces la de la Tierra). [11]

    La NASA / ESA conjunta Cassini-Huygens La misión proporcionó una gran cantidad de información sobre Titán y el sistema de Saturno en general, desde que entró en órbita el 1 de julio de 2004. Se determinó que las abundancias isotópicas atmosféricas de Titán eran evidencia de que el nitrógeno abundante en la atmósfera provenía de materiales en la nube de Oort. asociado con cometas, y no de los materiales que formaron Saturno en épocas anteriores. [12] Se determinó que podrían surgir sustancias químicas orgánicas complejas en Titán, [13] incluidos los hidrocarburos aromáticos policíclicos, [14] propileno, [15] y metano. [16] [17]

    los Libélula La misión de la NASA planea aterrizar un gran vehículo aéreo en Titán en 2034. [18] La misión estudiará la habitabilidad y la química prebiótica de Titán en varios lugares. [19] La aeronave similar a un dron realizará mediciones de los procesos geológicos y la composición de la superficie y la atmósfera. [20]

    Observaciones del Viajero Las sondas espaciales han demostrado que la atmósfera de Titanean es más densa que la de la Tierra, con una presión superficial de aproximadamente 1,48 veces la de la Tierra. [11] La atmósfera de Titán es aproximadamente 1,19 veces más masiva que la de la Tierra en general, [21] o aproximadamente 7,3 veces más masiva por superficie. Admite capas de neblina opacas que bloquean la mayor parte de la luz visible del Sol y otras fuentes y oscurecen las características de la superficie de Titán. La atmósfera es tan densa y la gravedad tan baja que los humanos podrían volar a través de ella batiendo "alas" unidas a sus brazos. [22] La menor gravedad de Titán significa que su atmósfera es mucho más extendida que la de la Tierra incluso a una distancia de 975 km, el Cassini La nave espacial tuvo que hacer ajustes para mantener una órbita estable contra la resistencia atmosférica. [23] La atmósfera de Titán es opaca en muchas longitudes de onda y es imposible adquirir un espectro de reflectancia completo de la superficie desde el exterior. [24] No fue hasta la llegada de Cassini – Huygens en 2004 que se obtuvieron las primeras imágenes directas de la superficie de Titán. los Huygens La sonda no pudo detectar la dirección del Sol durante su descenso, y aunque pudo tomar imágenes desde la superficie, el Huygens El equipo comparó el proceso con "tomar fotografías de un estacionamiento de asfalto al anochecer". [25]

    La estructura atmosférica vertical de Titán es similar a la Tierra. Ambos tienen troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera. Sin embargo, la gravedad de la superficie inferior de Titán crea una atmósfera más extendida, [26] con alturas de escala de 15 a 50 km (9 a 31 millas) en comparación con 5 a 8 km (3,1 a 5 millas) en la Tierra. [6] Datos de Voyager, combinados con datos de Huygens y los modelos radiativos-convectivos proporcionan una mayor comprensión de la estructura atmosférica de Titán. [27]

    • Troposfera: Esta es la capa donde ocurre gran parte del clima en Titán. Dado que el metano se condensa fuera de la atmósfera de Titán a grandes altitudes, su abundancia aumenta por debajo de la tropopausa a una altitud de 32 km (20 millas), estabilizándose en un valor del 4,9% entre 8 km (5 millas) y la superficie. [28] [29] La lluvia de metano, la lluvia de neblina y diferentes capas de nubes se encuentran en la troposfera.
    • Estratosfera: La composición atmosférica en la estratosfera es 98,4% de nitrógeno, la única atmósfera densa y rica en nitrógeno en el Sistema Solar, aparte de la de la Tierra, con el 1,6% restante compuesto principalmente de metano (1,4%) e hidrógeno (0,1-0,2%). [28] La principal capa de neblina de tholin se encuentra en la estratosfera a unos 100-210 km (62-130 mi). En esta capa de la atmósfera hay una fuerte inversión de temperatura causada por la neblina debido a una alta proporción de opacidad de onda corta a infrarroja. [2]
    • Mesosfera: Una capa de neblina desprendida se encuentra a unos 450-500 km (280-310 mi), dentro de la mesosfera. La temperatura en esta capa es similar a la de la termosfera debido al enfriamiento de las líneas de cianuro de hidrógeno (HCN). [30]
    • Termosfera: La producción de partículas comienza en la termosfera [6]. Esto se concluyó después de encontrar y medir iones y partículas pesados. [31] Este fue también el acercamiento más cercano de Cassini en la atmósfera de Titán.
    • Ionosfera: La ionosfera de Titán también es más compleja que la de la Tierra, con la ionosfera principal a una altitud de 1200 km (750 mi) pero con una capa adicional de partículas cargadas a 63 km (39 mi). Esto divide la atmósfera de Titán hasta cierto punto en dos cámaras de radio-resonancia separadas. La fuente de ondas naturales de frecuencia extremadamente baja (ELF) en Titán, según lo detectado por Cassini – Huygens, no está claro ya que no parece haber una gran actividad de rayos.

    La química atmosférica de Titán es diversa y compleja. Cada capa de la atmósfera tiene interacciones químicas únicas que ocurren dentro y luego interactúan con otras subcapas en la atmósfera. Por ejemplo, se cree que los hidrocarburos se forman en la atmósfera superior de Titán en reacciones resultantes de la ruptura del metano por la luz ultravioleta del Sol, produciendo una niebla espesa de color naranja. [32] La siguiente tabla destaca los mecanismos de producción y pérdida de las moléculas más abundantes producidas fotoquímicamente en la atmósfera de Titán. [6]

    Química en la atmósfera de Titán
    Molécula Producción Pérdida
    Hidrógeno Fotólisis de metano Escapar
    Monóxido de carbono O + CH 3 ⟶ H 2 CO + H < displaystyle < ce >>
    H 2 CO + h ν ⟶ CO + H 2/2 H < displaystyle < ce >> CO + OH ⟶ CO 2 + H >>Etano 2 CH 3 + M ⟶ C 2 H 6 + M >> CondensaciónAcetileno C 2 H + CH 4 ⟶ C 2 H 2 + CH 3 >> C 2 H 2 + h ν ⟶ C 2 H + H >> CondensaciónPropano CH 3 + C 2 H 5 + M ⟶ C 3 H 8 + M >> CondensaciónEtileno CH + CH 4 ⟶ C 2 H 4 + H >> CH 2 + CH 3 ⟶ C 2 H 4 + H >> C 2 H 4 + h ν ⟶ C 2 H 2 + H 2/2 H >>Cianuro de hidrógeno N + CH 3 ⟶ H 2 CN + H >> H 2 CN + H ⟶ HCN + H 2 >> CondensaciónDióxido de carbono CO + OH ⟶ CO 2 + H >> CondensaciónMetilacetileno CH + C 2 H 4 ⟶ CH 3 CCH + H >> CH 3 CCH + h ν ⟶ C 3 H 3 + H >> H + CH 3 CCH ⟶ C 3 H 5 >>Diacetileno C 2 H + C 2 H 2 ⟶ C 4 H 2 + H >> C 4 H 2 + h ν ⟶ C 4 H + H >> Campo magnético Editar Titán no tiene campo magnético, aunque los estudios de 2008 mostraron que Titán retiene restos del campo magnético de Saturno en las breves ocasiones en que pasa fuera de la magnetosfera de Saturno y está directamente expuesto al viento solar. [33] Esto puede ionizar y arrastrar algunas moléculas de la parte superior de la atmósfera. El campo magnético interno de Titán es insignificante y quizás incluso inexistente. [34] Su distancia orbital de 20,3 radios de Saturno lo coloca ocasionalmente dentro de la magnetosfera de Saturno. Sin embargo, la diferencia entre el período de rotación de Saturno (10,7 horas) y el período orbital de Titán (15,95 días) provoca una velocidad relativa de unos 100 km / s entre el plasma magnetizado de Saturno y Titán. [34] Eso en realidad puede intensificar las reacciones que causan la pérdida atmosférica, en lugar de proteger la atmósfera del viento solar. [35] Química de la ionosfera Editar En noviembre de 2007, los científicos descubrieron evidencia de iones negativos con aproximadamente 13 800 veces la masa de hidrógeno en la ionosfera de Titán, que se cree que caen en las regiones inferiores para formar la neblina naranja que oscurece la superficie de Titán. [36] Los iones negativos más pequeños se han identificado como aniones de cadena de carbono lineal con moléculas más grandes que muestran evidencia de estructuras más complejas, posiblemente derivadas del benceno. [37] Estos iones negativos parecen desempeñar un papel clave en la formación de moléculas más complejas, que se cree que son tolinas, y pueden formar la base de hidrocarburos aromáticos policíclicos, cianopolinos y sus derivados. Sorprendentemente, se ha demostrado previamente que los iones negativos como estos mejoran la producción de moléculas orgánicas más grandes en las nubes moleculares más allá de nuestro Sistema Solar, [38] una similitud que destaca la posible relevancia más amplia de los iones negativos de Titán. [39] Circulación atmosférica Editar Hay un patrón de circulación de aire que fluye en la dirección de rotación de Titán, de oeste a este. Además, también se ha detectado variación estacional en la circulación atmosférica. Observaciones de Cassini de la atmósfera hecha en 2004 también sugiere que Titán es un "súper rotador", como Venus, con una atmósfera que gira mucho más rápido que su superficie. [40] La circulación atmosférica se explica por una gran circulación de Hadley que se produce de polo a polo. [2] Ciclo del metano Editar La energía del Sol debería haber convertido todos los rastros de metano en la atmósfera de Titán en hidrocarburos más complejos en 50 millones de años, un tiempo corto en comparación con la edad del Sistema Solar. Esto sugiere que el metano debe reponerse de alguna manera mediante un depósito en Titán o dentro de él. La mayor parte del metano de Titán se encuentra en la atmósfera. El metano se transporta a través de la trampa fría en la tropopausa. [41] Por lo tanto, la circulación de metano en la atmósfera influye en el equilibrio de la radiación y la química de otras capas de la atmósfera. Si hay un depósito de metano en Titán, el ciclo solo sería estable en escalas de tiempo geológicas. [6] La evidencia de que la atmósfera de Titán contiene más de mil veces más metano que monóxido de carbono parece descartar contribuciones significativas de los impactos de cometas, porque los cometas están compuestos de más monóxido de carbono que metano. También parece poco probable que Titán haya acumulado una atmósfera de la nebulosa primitiva de Saturno en el momento de la formación, en tal caso, debería tener abundancias atmosféricas similares a la nebulosa solar, incluidos el hidrógeno y el neón. [42] Muchos astrónomos han sugerido que el origen último del metano en la atmósfera de Titán proviene del propio Titán, liberado a través de erupciones de criovolcanes. [43] [44] [45] Cielos diurnos y crepusculares (amanecer / atardecer) Editar Se espera que el brillo del cielo y las condiciones de visión sean bastante diferentes de la Tierra y Marte debido a la mayor distancia de Titán del Sol ( 10 AU) y capas de neblina complejas en su atmósfera. Los videos del modelo de brillo del cielo muestran cómo se ve un día soleado típico de pie en la superficie de Titán según los modelos de transferencia radiativa. [46] Para los astronautas que ven con luz visible, el cielo diurno tiene un color naranja claramente oscuro y parece uniforme en todas las direcciones debido a la importante dispersión de Mie de las muchas capas de neblina a gran altitud. [46] Se calcula que el cielo diurno es 100-1000 veces más tenue que una tarde en la Tierra, [46] que es similar a las condiciones de visualización de un smog espeso o humo de fuego denso. Se espera que las puestas de sol en Titán sean "eventos decepcionantes", [46] donde el Sol desaparece aproximadamente a la mitad del cielo ( 50 ° sobre el horizonte) sin cambios de color claros. Después de eso, el cielo se oscurecerá lentamente hasta que llegue la noche. Sin embargo, se espera que la superficie permanezca tan brillante como la Luna llena hasta 1 día terrestre después de la puesta del sol. [46] En la luz del infrarrojo cercano, las puestas de sol se asemejan a una puesta de sol marciana o una puesta de sol polvorienta del desierto. [46] La dispersión de Mie tiene una influencia más débil en longitudes de onda infrarrojas más largas, lo que permite condiciones de cielo más coloridas y variables. Durante el día, el Sol tiene una corona solar notable que cambia de color de blanco a "rojo" durante la tarde. [46] El brillo del cielo de la tarde es 100 veces más tenue que la Tierra. [46] A medida que se acerca la tarde, se espera que el Sol desaparezca bastante cerca del horizonte. La profundidad óptica atmosférica de Titán es la más baja a 5 micrones. [47] Entonces, el Sol a 5 micrones puede incluso ser visible cuando está debajo del horizonte debido a la refracción atmosférica. De manera similar a las imágenes de los atardeceres marcianos de los rovers de Marte, se ve que se desarrolla una corona en forma de abanico sobre el Sol debido a la dispersión de la neblina o el polvo a gran altura. [46] En lo que respecta a Saturno, el planeta está casi fijo en su posición en el cielo porque la órbita de Titán está bloqueada por mareas alrededor de Saturno. Sin embargo, hay un pequeño movimiento de este a oeste de 3 ° durante un año de Titán debido a la excentricidad orbital, [48] similar al analema en la Tierra. La luz solar reflejada en Saturno, Saturnshine, es aproximadamente 1000 veces más débil que la insolación solar en la superficie de Titán. [48] ​​Aunque Saturno parece varias veces más grande en el cielo que la Luna en el cielo de la Tierra, el contorno de Saturno está enmascarado por el sol más brillante durante el día. Saturno solo puede ser discernible por la noche, pero solo a una longitud de onda de 5 micrones. Esto se debe a dos factores: la pequeña profundidad óptica de la atmósfera de Titán a 5 micrones [47] [49] y las fuertes emisiones de 5 μm del lado nocturno de Saturno. [50] En luz visible, Saturno hará que el cielo sea un poco más brillante, similar a una noche nublada con luna llena en la Tierra. [48] ​​Los anillos de Saturno están ocultos a la vista debido a la alineación del plano orbital de Titán y el plano de los anillos. [48] ​​Se espera que Saturno muestre fases, similares a las fases de Venus en la Tierra, que iluminen parcialmente la superficie de Titán durante la noche, excepto en los eclipses. [48] Del espacio exterior, Cassini Las imágenes del infrarrojo cercano a las longitudes de onda ultravioleta han demostrado que los períodos crepusculares (amanecer / atardecer) son mas brillante que el día en Titán. [51] [52] Los científicos esperan que el brillo planetario se debilite al pasar del lado diurno al nocturno del cuerpo planetario, conocido como terminador. Esta observación paradójica no se ha observado en ningún otro cuerpo planetario con atmósfera espesa. [52] El crepúsculo titaneo que eclipsa el lado diurno probablemente se deba a una combinación de la atmósfera de Titán que se extiende a cientos de kilómetros sobre la superficie y la intensa dispersión de Mie hacia adelante desde la neblina. [52] Los modelos de transferencia radiativa no han reproducido este efecto. [46] La persistencia de una atmósfera densa en Titán ha sido enigmática ya que las atmósferas de los satélites estructuralmente similares de Júpiter, Ganímedes y Calisto son insignificantes. Aunque la disparidad aún se comprende poco, los datos de misiones recientes han proporcionado restricciones básicas sobre la evolución de la atmósfera de Titán. En términos generales, a la distancia de Saturno, la insolación solar y el flujo del viento solar son lo suficientemente bajos como para que los elementos y compuestos volátiles en los planetas terrestres tienden a acumularse en las tres fases. [53] La temperatura de la superficie de Titán también es bastante baja, alrededor de 94 K. [54] [55] En consecuencia, las fracciones de masa de sustancias que pueden convertirse en constituyentes atmosféricos son mucho mayores en Titán que en la Tierra. De hecho, las interpretaciones actuales sugieren que solo alrededor del 50% de la masa de Titán son silicatos, [56] y el resto consiste principalmente en varios H2O (agua) helados y NH3· H2O (hidratos de amoniaco). NUEVA HAMPSHIRE3, que puede ser la fuente original de nitrógeno atmosférico de Titán2 (dinitrógeno), puede constituir hasta un 8% del NH3· H2O masa. Lo más probable es que Titán esté diferenciado en capas, donde la capa de agua líquida debajo del hielo Ih puede ser rico en NH3. [ jerga ] Hay restricciones provisionales disponibles, con la pérdida de corriente principalmente debido a la baja gravedad [57] y el viento solar [58] ayudado por la fotólisis. La pérdida de la atmósfera primitiva de Titán se puede estimar con la relación isotópica 14 N-15 N, porque el 14 N más ligero se pierde preferentemente de la atmósfera superior bajo fotólisis y calentamiento. Debido a que la proporción original de 14 N a 15 N de Titán está pobremente restringida, la atmósfera primitiva puede haber tenido más N2 por factores que van de 1,5 a 100 con certeza solo en el factor más bajo. [57] Porque N2 es el componente principal (98%) de la atmósfera de Titán, [59] la proporción isotópica sugiere que gran parte de la atmósfera se ha perdido a lo largo del tiempo geológico. Sin embargo, la presión atmosférica en su superficie sigue siendo casi 1,5 veces mayor que la de la Tierra cuando comenzó con un presupuesto volátil proporcionalmente mayor que la Tierra o Marte. [55] Es posible que la mayor parte de la pérdida atmosférica se produjera dentro de los 50 millones de años de la acreción, debido a un escape altamente energético de átomos de luz que se llevaban una gran parte de la atmósfera (escape hidrodinámico). [58] Tal evento podría ser impulsado por los efectos de calentamiento y fotólisis de la mayor producción de fotones de rayos X y ultravioleta (XUV) del Sol temprano. Debido a que Calisto y Ganímedes son estructuralmente similares a Titán, no está claro por qué sus atmósferas son insignificantes en relación con la de Titán. Sin embargo, el origen de Titan's N2 a través de la fotólisis geológicamente antigua de NH acumulado y desgasificado3, a diferencia de la desgasificación de N2 de clatratos de acreción, puede ser la clave para una inferencia correcta. Tenía N2 liberados de clatratos, 36 Ar y 38 Ar que son isótopos primordiales inertes del Sistema Solar también deberían estar presentes en la atmósfera, pero ninguno de los dos ha sido detectado en cantidades significativas. [60] La concentración insignificante de 36 Ar y 38 Ar también indica que el Se requiere una temperatura de 40 K para atraparlos y N2 en clatratos no existía en la subnebulosa de Saturno. En cambio, la temperatura puede haber sido superior a 75 K, lo que limita incluso la acumulación de NH3 como hidratos. [61] Las temperaturas habrían sido incluso más altas en la subnebulosa joviana debido a la mayor liberación de energía potencial gravitacional, masa y proximidad al Sol, reduciendo en gran medida el NH3 inventario acumulado por Callisto y Ganimedes. La N resultante2 Es posible que las atmósferas hayan sido demasiado delgadas para sobrevivir a los efectos de la erosión atmosférica que ha resistido Titán. [61] El equipo de la NASA investiga la química compleja en Titán

    Un experimento de laboratorio en el JPL que simula la atmósfera de Titán, la luna de Saturno, sugiere otra región en la atmósfera que podría producir materiales prebióticos.

    "Los científicos pensaban anteriormente que a medida que nos acercábamos a la superficie de Titán, la química atmosférica de la luna era básicamente inerte y aburrida", dijo Murthy Gudipati, autor principal del artículo en el JPL. "Nuestro experimento muestra que eso no es cierto. El mismo tipo de luz que impulsa la química biológica en la superficie de la Tierra también podría impulsar la química en Titán, aunque Titán recibe mucha menos luz del sol y es mucho más frío. Titán no es un gigante dormido en el atmósfera inferior, pero al menos medio despierto en su actividad química ".

    Los científicos han sabido desde que la misión Voyager de la NASA sobrevoló el sistema de Saturno a principios de la década de 1980 que Titán, la luna más grande de Saturno, tiene una atmósfera espesa y nebulosa con hidrocarburos, incluidos metano y etano. Estas moléculas orgánicas simples pueden convertirse en moléculas aerotransportadas similares al smog con enlaces carbono-nitrógeno-hidrógeno, que el astrónomo Carl Sagan llamó "tholins".

    "Sabemos que la atmósfera superior de Titán es propicia para la formación de moléculas orgánicas complejas", dijo el coautor Mark Allen, investigador principal del equipo JPL Titán que forma parte del Instituto de Astrobiología de la NASA, con sede en el Centro de Investigación Ames. Moffett Field, California "Ahora sabemos que la luz solar en la atmósfera inferior de Titán puede impulsar una química orgánica más compleja en líquidos y sólidos en lugar de solo en gases".

    El equipo examinó una forma de hielo de dicianoacetileno, una molécula detectada en Titán que está relacionada con un compuesto que se volvió marrón después de ser expuesto a la luz ambiental en el laboratorio de Allen hace 40 años.

    En este último experimento, se expuso dicianoacetileno a luz láser en longitudes de onda de hasta 355 nanómetros. La luz de esa longitud de onda puede filtrarse hacia la atmósfera inferior de Titán con una intensidad modesta, algo así como la cantidad de luz que llega a través de las gafas protectoras cuando los terrícolas ven un eclipse solar, dijo Gudipati. El resultado fue la formación de una neblina pardusca entre los dos paneles de vidrio que contienen el experimento, lo que confirma que la fotoquímica del hielo orgánico en condiciones como la atmósfera inferior de Titán podría producir tholins.

    Los compuestos orgánicos complejos podrían cubrir las "rocas" de hielo de agua en la superficie de Titán y posiblemente podrían filtrarse a través de la corteza, a una capa de agua líquida debajo de la superficie de Titán. En experimentos de laboratorio anteriores, las tolinas como estas se expusieron a agua líquida a lo largo del tiempo y se desarrollaron en moléculas biológicamente significativas, como los aminoácidos y las bases de nucleótidos que forman el ARN.

    "Estos resultados sugieren que el volumen de la atmósfera de Titán involucrado en la producción de químicos orgánicos más complejos es mucho mayor de lo que se creía", dijo Edward Goolish, director interino del Instituto de Astrobiología de la NASA. "Esta nueva información convierte a Titán en un entorno aún más interesante para el estudio astrobiológico".

    El equipo incluyó a Isabelle Couturier de la Universidad de Provenza, Marsella, Francia Ronen Jacovi, becaria postdoctoral de la NASA de Israel y Antti Lignell, becaria postdoctoral de la Academia de Ciencias de Finlandia de Helsinki en JPL.


    Bloques de construcción de la vida en la atmósfera de Titán - NASA - Historia

    Los científicos que analizan los datos recopilados por Cassini han confirmado la presencia de iones negativos pesados ​​en las regiones superiores de la atmósfera de Titán. Estas partículas pueden actuar como bloques de construcción para moléculas orgánicas más complicadas.

    El descubrimiento fue completamente inesperado debido a la composición química de la atmósfera (que carece de oxígeno, responsable de la formación de iones negativos en la ionosfera inferior de la Tierra, y se compone principalmente de nitrógeno y metano). La observación ahora se ha verificado en 16 encuentros diferentes.

    El profesor Andrew Coates, investigador del Laboratorio de Ciencia Espacial Mullard de la University College London y autor principal del artículo, dice: “El espectrómetro de electrones de Cassini nos ha permitido detectar iones negativos que tienen 10.000 veces la masa del hidrógeno. Se pueden acumular anillos adicionales de carbono sobre estos iones, formando moléculas llamadas hidrocarburos aromáticos policíclicos, que pueden actuar como base para las formas de vida más tempranas.

    La luna de Saturno, Titán, es la segunda más grande del sistema solar y la única con una atmósfera densa. La atmósfera, nitrógeno y metano, se parece a la de la Tierra primitiva. Un detector dirigido por el University College London (el espectrómetro de electrones, parte del instrumento CAPS) en el orbitador detecta un componente inesperado en la alta atmósfera de Titán: iones negativos de hidrocarburos extremadamente pesados. Su masa es al menos 10 000 veces la de un átomo de hidrógeno, detectado a 953 km sobre la superficie, aproximadamente a la distancia de Londres a Milán. La imagen muestra la neblina de Titán y los iones pesados. Estos forman parte de la neblina en la atmósfera y pueden caer hacia la superficie de Titán como suciedad orgánica. Pueden convertirse en los tholins de Carl Sagan, un residuo marrón que aparece en el experimento Miller-Urey, donde una chispa excita una mezcla de gases parecida a la de la atmósfera primitiva de la Tierra.

    El lado derecho de la imagen muestra la firma de iones negativos en el encuentro T16 donde CAPS-ELS ve los iones. Las franjas verticales muestran los iones que se ven mientras se escanea el instrumento a través de la dirección de viaje de Cassini. Los colores más rojos muestran un número creciente de iones a medida que se introducen en el sensor. La energía y la masa de iones aumentan verticalmente. Créditos: Panel derecho: UCL-MSSL (A. Coates), Panel izquierdo: NASA / JPL / Space Science Institute

    Coates agregó: “Su existencia plantea interrogantes sobre los procesos involucrados en la química atmosférica y la formación de aerosoles y ahora creemos que lo más probable es que estos iones negativos se formen en la atmósfera superior antes de acercarse a la superficie, donde probablemente formen la niebla que envuelve el planeta y que nos ha ocultado sus secretos en el pasado. Fue esta niebla la que impidió que la misión Voyager examinara Titán más de cerca en 1980 y fue una de las razones por las que se lanzó la Cassini ”.

    El nuevo artículo se basa en un trabajo publicado en Science el 11 de mayo, donde el equipo encontró tolinas más pequeñas, hasta 8000 veces la masa del hidrógeno, formándose lejos de la superficie de Titán.

    El Dr. Hunter Waite del South West Research Institute en Texas y autor del estudio anterior, dijo: “Las tholinas son moléculas orgánicas muy grandes y complejas que se cree que incluyen precursores químicos de la vida. Comprender cómo se forman podría proporcionar información valiosa sobre el origen de la vida en el sistema solar ".

    Artículo: Cartas de investigación geofísica, 'Descubrimiento de iones negativos pesados ​​en la ionosfera de Titán', A. Coates, F. Crary, G. Lewis, D. Young, J. Waite Jr. y E. Sittler Jr.


    La búsqueda de Cassini de los componentes básicos de la vida en Titán

    Cassini captura la luna más grande de Saturno, Titán. Crédito: NASA / JPL-Caltech / SSI

    Lagos y mares de metano líquido, lluvia de nubes de hidrocarburos y evidencia de cianuro de hidrógeno venenoso en la atmósfera de Titán fueron solo algunos de los descubrimientos que la sonda Cassini hizo de la luna más grande de Saturno.

    La sonda espacial ahora ha hecho su último paso por Titán mientras se dirige hacia su gran zambullida final en el planeta anillado a finales de esta semana.

    Apodado el "beso de despedida" de Cassini por la NASA, Titán ha sido objeto de mucho escrutinio por parte de la sonda, con 127 sobrevuelos en su misión de 13 años explorando el sistema planetario.

    Una de las mayores hazañas de Cassini es su contribución a desenredar la complicada química de Titán, sin duda uno de los objetos químicamente más diversos de nuestro Sistema Solar.

    Sabemos desde hace algún tiempo que la combinación de los rayos ultravioleta del Sol y el bombardeo de partículas ha alterado la atmósfera principalmente de nitrógeno y metano a lo largo del tiempo.

    Esta química ha sostenido una gruesa capa de smog naranja que rodea todo el cuerpo, cubriendo los océanos y el paisaje de Titán de la vista antes de la llegada de Cassini.

    Con el conjunto de herramientas de instrumentos de detección avanzados de Cassini, combinado con el muestreo atmosférico de la sonda Huygens durante su descenso a la superficie en 2005, la misión ha desarrollado una imagen completa de la química de Titán.

    El turbio disco naranja de Titán, la luna de Saturno. Crédito: NASA / JPL / Space Science Institute

    Curiosamente, además de los cientos de moléculas contabilizadas, los modelos químicos desarrollados aquí en la Tierra que incorporan datos de Cassini predicen la existencia de material aún más complejo.

    De importancia potencial para la bioquímica, estas moléculas han eludido la observación durante la misión Cassini relativamente corta, ya sea fuera de la vista o presentes en niveles por debajo de los límites de detección del equipo.

    Incluso si solo se formaron en pequeñas cantidades en la atmósfera, es plausible que estas especies portadoras de vida se hayan acumulado en la superficie a lo largo de la historia de Titán. Entonces, ¿qué son estos productos químicos y cómo llegan a ser?

    A diferencia de la Tierra, los átomos de oxígeno son bastante escasos en la atmósfera de Titán. El agua está bloqueada como hielo en la superficie y no parece haber fuentes abundantes de gas O₂.

    En lugar del oxígeno, vemos que el nitrógeno juega un papel más importante en la química atmosférica de Titán.

    Aquí, los productos comunes de las reacciones del nitrógeno son la familia de compuestos del cianuro, de los cuales el cianuro de hidrógeno (HCN) es el más simple y abundante.

    A medida que la cantidad de moléculas de cianuro se acumula en altitudes más bajas y frías, forman capas de nubes de grandes polímeros flexibles (tolinas) y aerosoles de hielo en ciernes.

    A medida que los aerosoles descienden a la superficie, las capas de hielo de metano y etano forman capas adicionales en el exterior. Esto actúa para proteger el material orgánico interno en su descenso a la superficie antes de dispersarse en lagos y mares de hidrocarburos.

    Sorprendentemente, son estos compuestos de cianuro, productos químicos estrechamente asociados con la toxicidad y la muerte de las formas de vida terrestres, los que en realidad pueden proporcionar vías para que se formen biomoléculas portadoras de vida en entornos espaciales.

    Algunas simulaciones predicen que los cianuros atrapados en los hielos y expuestos a la radiación espacial pueden conducir a la síntesis de aminoácidos y estructuras de nucleobase de ADN, los componentes básicos de la vida en la Tierra.

    Emocionados por estas predicciones y sus implicaciones para la astrobiología, los químicos se apresuraron a explorar estas reacciones en el laboratorio.

    Esta imagen compuesta muestra una vista infrarroja de la luna Titán de Saturno desde el sobrevuelo de Cassini en noviembre de 2015. Las longitudes de onda del infrarrojo cercano en esta imagen permiten que la visión de Cassini penetre en la neblina y revele la superficie de la luna. Crédito: NASA / JPL / Universidad de Arizona / Universidad de Idaho

    Experimentos de sincrotrón: Titan-in-a-can

    Nuestras contribuciones a la astroquímica se han centrado en simular la atmósfera de Titán y su neblina de cianuro.

    Con una celda de gas especializada instalada en el Sincrotrón de Australia, podemos replicar las bajas temperaturas asociadas con las capas de nubes de Titán.

    Al inyectar cianuros (la variedad más amigable) en nuestra celda, podemos determinar el tamaño, la estructura y la densidad de los aerosoles de Titán a medida que crecen con el tiempo al sondear con luz infrarroja de la instalación.

    Estos resultados nos han proporcionado una lista de firmas para las que podemos localizar aerosoles de cianuro utilizando astronomía infrarroja.

    El siguiente paso será sembrar estos aerosoles con especies orgánicas para determinar si pueden identificarse en atmósferas extraterrestres.

    En la vista de Cassini de las altas latitudes del norte de Titán en mayo de 2012, los lagos de la izquierda están llenos de hidrocarburos líquidos, mientras que los de la parte superior derecha están solo parcialmente llenos o representan suelo saturado o marisma. Crédito: NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell

    Quizás estas señales actuarán como un faro para futuras exploraciones diseñadas para buscar material orgánico complejo en ubicaciones espaciales más remotas, potencialmente incluso en los exoplanetas de la "Tierra gigante" en sistemas estelares distantes.

    El espacio nos proporciona una perspectiva única para volver atrás las páginas de la química. Entre los planetas, las lunas y las estrellas, y el no del todo vacío entre ellos, podemos estudiar las reacciones iniciales que se cree que iniciaron la química aquí en la Tierra.

    Utilizando telescopios cada vez más sensibles y naves espaciales avanzadas, hemos descubierto viveros de sustancias químicas (bolsas de gas y hielo sometidas a la radiación espacial) en nuestro Sistema Solar y más allá.

    Objetos fríos y helados como Titán, las lunas de Júpiter, objetos transneptunianos (como Plutón y otros cuerpos menores en el cinturón de Kuiper y más allá), así como partículas de polvo interestelar microscópicas, generan moléculas orgánicas de orden superior a partir de simples ingredientes químicos.

    Hasta donde sabemos, la falta de calor y agua líquida impide que exista vida en estos mundos.

    La vista del espectro de Cassini del vórtice polar sur muestra una firma de moléculas de cianuro de hidrógeno congeladas (HCN). Crédito: NASA / JPL-Caltech / ASI / Universidad de Arizona / SSI / Observatorio de Leiden y SRON

    Sin embargo, podemos buscar pistas sobre los orígenes de la vida en una Tierra primitiva. ¿Se entregaron los productos químicos portadores de vida a través del impacto de un cometa o se fabricaron internamente cerca de las primeras orillas del océano o de los volcanes de aguas profundas? La observación de la química de los objetos distantes podría proporcionar algún día las respuestas.

    Estas incursiones en nuestra historia química han sido posibles gracias a los importantes pasos que hemos dado en nuestra exploración del espacio, incluido, como un brillante ejemplo, el rotundo éxito de la exploración de Titán por Cassini.

    Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.


    La NASA selecciona una misión de vuelo para estudiar a Titán en busca de orígenes y signos de vida

    Aprovechando la atmósfera densa y la baja gravedad de Titán, Dragonfly explorará docenas de lugares en el mundo helado, muestreando y midiendo las composiciones de los materiales orgánicos de la superficie de Titán para caracterizar la habitabilidad del entorno de Titán e investigar la progresión de la química prebiótica. Créditos de imagen: NASA / JHU-APL.

    La NASA ha anunciado que nuestro próximo destino en el sistema solar es Titán, un mundo único y rico en materia orgánica. Avanzando en nuestra búsqueda de los componentes básicos de la vida, la misión Dragonfly realizará múltiples salidas para muestrear y examinar sitios alrededor de la luna helada de Saturno.

    Dragonfly se lanzará en 2026 y llegará en 2034. El helicóptero volará a docenas de lugares prometedores en Titán en busca de procesos químicos prebióticos comunes tanto en Titán como en la Tierra. Dragonfly marca la primera vez que la NASA volará un vehículo de múltiples rotores para la ciencia en otro planeta, tiene ocho rotores y vuela como un gran dron. Aprovechará la densa atmósfera de Titán, cuatro veces más densa que la de la Tierra, para convertirse en el primer vehículo en volar toda su carga científica a nuevos lugares para un acceso repetible y específico a los materiales de la superficie.

    Titán es un análogo de la Tierra primitiva y puede proporcionar pistas sobre cómo pudo haber surgido la vida en nuestro planeta. Durante su misión de referencia de 2,7 años, Dragonfly explorará diversos entornos, desde dunas orgánicas hasta el suelo de un cráter de impacto, donde el agua líquida y los materiales orgánicos complejos clave para la vida existieron juntos durante posiblemente decenas de miles de años. Sus instrumentos estudiarán hasta qué punto puede haber progresado la química prebiótica. También investigarán las propiedades atmosféricas y superficiales de la luna y su océano subterráneo y depósitos de líquido. Además, los instrumentos buscarán evidencia química de vida pasada o existente.

    “Con la misión Dragonfly, la NASA volverá a hacer lo que nadie más puede hacer”, dijo el administrador de la NASA Jim Bridenstine. “Visitar este misterioso mundo oceánico podría revolucionar lo que sabemos sobre la vida en el universo. Esta misión de vanguardia hubiera sido impensable incluso hace unos años, pero ahora estamos listos para el increíble vuelo de Dragonfly ".

    Dragonfly aprovechó los datos de Cassini de 13 años para elegir un período de clima tranquilo para aterrizar, junto con un lugar de aterrizaje inicial seguro y objetivos científicamente interesantes. Primero aterrizará en los campos de dunas ecuatoriales “Shangri-La”, que son terrestremente similares a las dunas lineales de Namibia en el sur de África y ofrecen una ubicación de muestreo diversa. Dragonfly explorará esta región en vuelos cortos, construyendo una serie de vuelos más largos de hasta 8 kilómetros (5 millas), deteniéndose en el camino para tomar muestras de áreas atractivas con geografía diversa. Finalmente llegará al cráter de impacto Selk, donde hay evidencia de agua líquida pasada, compuestos orgánicos (las moléculas complejas que contienen carbono, combinado con hidrógeno, oxígeno y nitrógeno) y energía, que juntos forman la receta para la vida. El módulo de aterrizaje eventualmente volará más de 175 kilómetros (108 millas), casi el doble de la distancia recorrida hasta la fecha por todos los exploradores de Marte combinados.

    "Titán es diferente a cualquier otro lugar del sistema solar, y Dragonfly no se parece a ninguna otra misión", dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de ciencia de la NASA en la sede de la agencia en Washington. “Es extraordinario pensar en este helicóptero que vuela millas y millas a través de las dunas de arena orgánica de la luna más grande de Saturno, explorando los procesos que dan forma a este extraordinario entorno. Dragonfly visitará un mundo lleno de una amplia variedad de compuestos orgánicos, que son los componentes básicos de la vida y podrían enseñarnos sobre el origen de la vida misma ".

    Titán tiene una atmósfera basada en nitrógeno como la Tierra. A diferencia de la Tierra, Titán tiene nubes y lluvia de metano. Otros compuestos orgánicos se forman en la atmósfera y caen como nieve ligera. Los procesos meteorológicos y superficiales de la luna han combinado compuestos orgánicos complejos, energía y agua similares a los que pueden haber provocado la vida en nuestro planeta.

    Titán es más grande que el planeta Mercurio y es la segunda luna más grande de nuestro sistema solar. Mientras orbita Saturno, se encuentra a unos 1.400 millones de kilómetros (886 millones de millas) del Sol, unas 10 veces más lejos que la Tierra. Debido a que está tan lejos del Sol, la temperatura de su superficie es de alrededor de –179 ° C (–290 ° F). Su presión superficial también es un 50% más alta que la de la Tierra.

    Dragonfly fue seleccionada como parte del programa New Frontiers de la agencia, que incluye la misión New Horizons a Plutón y el Cinturón de Kuiper, Juno a Júpiter y OSIRIS-REx al asteroide Bennu. Dragonfly está dirigida por la investigadora principal Elizabeth Turtle, que trabaja en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland. New Frontiers apoya misiones que han sido identificadas como las principales prioridades de exploración del sistema solar por la comunidad planetaria.El programa es administrado por la Oficina del Programa de Misiones Planetarias en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, para la División de Ciencias Planetarias de la agencia en Washington.

    “El programa Nuevas Fronteras ha transformado nuestra comprensión del sistema solar, descubriendo la estructura interna y la composición de la turbulenta atmósfera de Júpiter, descubriendo los gélidos secretos del paisaje de Plutón, revelando objetos misteriosos en el cinturón de Kuiper y explorando un asteroide cercano a la Tierra para el los pilares de la vida ”, dijo Lori Glaze, directora de la División de Ciencias Planetarias de la NASA. "Ahora podemos agregar a Titán a la lista de mundos enigmáticos que explorará la NASA".


    Contenido

    La consideración de Titán como un entorno para el estudio de la química prebiótica o la vida potencialmente exótica se debe en gran parte a la diversidad de la química orgánica que se produce en su atmósfera, impulsada por reacciones fotoquímicas en sus capas externas. Los siguientes productos químicos han sido detectados en la atmósfera superior de Titán por Cassini 's espectrómetro de masas:

    Estudio Magee, 1050 km Cui, 1050 km Cui, 1077 km Waite et al., 1000-1045 km
    Densidad (cm −3) (3,18 ± 0,71) x 10 9 (4,84 ± 0,01) x 10 9 (2,27 ± 0,01) x 10 9 (3,19, 7,66) x 10 9
    Proporciones de diferentes especies
    Nitrógeno (96.3±0.44)% (97.8±0.2)% (97.4±0.5)% (95.5, 97.5)%
    14 N 15 N (1.08±0.06)%
    Metano (2.17±0.44)% (1.78±0.01)% (2.20±0.01)% (1.32, 2.42)%
    13 canales4 (2,52 ± 0,46) x 10 −4
    Hidrógeno (3,38 ± 0,23) x 10 −3 (3,72 ± 0,01) x 10 −3 (3,90 ± 0,01) x 10 −3
    Acetileno (3,42 ± 0,14) x 10 −4 (1,68 ± 0,01) x 10 −4 (1,57 ± 0,01) x 10 −4 (1.02, 3.20) x 10 −4
    Etileno (3,91 ± 0,23) x 10 −4 (5,04 ± 0,04) x 10 −4 (4,62 ± 0,04) x 10 −4 (0,72; 1,02) x 10 −3
    Etano (4,57 ± 0,74) x 10 −5 (4,05 ± 0,19) x 10 −5 (2,68 ± 0,19) x 10 −5 (0,78; 1,50) x 10 −5
    Cianuro de hidrógeno (2,44 ± 0,10) x 10 −4
    40 Ar (1,26 ± 0,05) x 10 −5 (1,25 ± 0,02) x 10 −5 (1,10 ± 0,03) x 10 −5
    Propino (9,20 ± 0,46) x 10 −6 (9,02 ± 0,22) x 10 −6 (6,31 ± 0,24) x 10 −6 (0,55; 1,31) x 10 −5
    Propeno (2,33 ± 0,18) x 10 −6 (0,69; 3,59) x 10 −4
    Propano (2,87 ± 0,26) x 10 −6 & lt1,84 x 10 −6 & lt2.16e-6 (3.90 ± 0.01) x 10 −6
    Diacetileno (5,55 ± 0,25) x 10 −6 (4,92 ± 0,10) x 10 −6 (2,46 ± 0,10) x 10 −6 (1,90; 6,55) x 10 −6
    Cianogeno (2,14 ± 0,12) x 10 −6 (1,70 ± 0,07) x 10 −6 (1,45 ± 0,09) x 10 −6 (1,74; 6,07) x 10 −6
    Cianoacetileno (1,54 ± 0,09) x 10 −6 (1,43 ± 0,06) x 10 −6 & lt8,27 x 10 −7
    Acrilonitrilo (4,39 ± 0,51) x 10 −7 & lt4,00 x 10 −7 & lt5,71 x 10 −7
    Propanenitrilo (2,87 ± 0,49) x 10 −7
    Benceno (2,50 ± 0,12) x 10 −6 (2,42 ± 0,05) x 10 −6 (3,90 ± 0,01) x 10 −7 (5,5; 7,5) x 10 −3
    Tolueno (2,51 ± 0,95) x 10 −8 & lt8,73 x 10 −8 (3,90 ± 0,01) x 10 −7 (0,83; 5,60) x 10 −6

    Como la espectrometría de masas identifica la masa atómica de un compuesto pero no su estructura, se requiere investigación adicional para identificar el compuesto exacto que se ha detectado. Cuando los compuestos se han identificado en la literatura, su fórmula química ha sido reemplazada por su nombre anterior. Las cifras de Magee (2009) implican correcciones para el fondo de alta presión. Otros compuestos que se cree que están indicados por los datos y los modelos asociados incluyen amoníaco, poliinas, aminas, etilenimina, hidruro de deuterio, aleno, 1,3 butadieno y cualquier número de sustancias químicas más complejas en concentraciones más bajas, así como dióxido de carbono y cantidades limitadas de vapor de agua. [2] [3] [4]

    Debido a su distancia del Sol, Titán es mucho más frío que la Tierra. Su temperatura superficial es de aproximadamente 94 K (−179 ° C o −290 ° F). A estas temperaturas, el hielo de agua, si está presente, no se derrite, no se evapora ni se sublima, sino que permanece sólido. Debido al frío extremo y también a la falta de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera, científicos como Jonathan Lunine han visto a Titán menos como un hábitat probable para la vida extraterrestre, que como un experimento para examinar hipótesis sobre las condiciones que prevalecían antes de la aparición de la vida en la Tierra. [5] Aunque la temperatura superficial habitual en Titán no es compatible con el agua líquida, los cálculos de Lunine y otros sugieren que los impactos de meteoritos podrían crear "oasis de impacto" ocasionales, cráteres en los que el agua líquida puede persistir durante cientos de años o más, lo que permitiría la química orgánica a base de agua. [6] [7] [8]

    Sin embargo, Lunine no descarta la vida en un entorno de metano y etano líquidos, y ha escrito sobre lo que implicaría el descubrimiento de una forma de vida así (aunque sea muy primitiva) sobre la prevalencia de la vida en el universo. [9]

    Hipótesis pasadas sobre la temperatura Editar

    En la década de 1970, los astrónomos encontraron niveles inesperadamente altos de emisiones infrarrojas de Titán. [10] Una posible explicación para esto fue que la superficie era más cálida de lo esperado, debido al efecto invernadero. Algunas estimaciones de la temperatura de la superficie incluso se acercaron a las temperaturas en las regiones más frías de la Tierra. Sin embargo, había otra posible explicación para las emisiones infrarrojas: la superficie de Titán estaba muy fría, pero la atmósfera superior se calentó debido a la absorción de luz ultravioleta por moléculas como etano, etileno y acetileno. [10]

    En septiembre de 1979, Pioneer 11, la primera sonda espacial en realizar observaciones de vuelo de Saturno y sus lunas, envió datos que mostraban que la superficie de Titán era extremadamente fría para los estándares de la Tierra y muy por debajo de las temperaturas generalmente asociadas con la habitabilidad planetaria. [11]

    Temperatura futura Editar

    Titán puede volverse más cálido en el futuro. [12] De cinco a seis mil millones de años a partir de ahora, a medida que el Sol se convierta en un gigante rojo, las temperaturas de la superficie podrían elevarse a

    200 K (−70 ° C), lo suficientemente alto para que existan océanos estables de una mezcla de agua y amoníaco en su superficie. A medida que la emisión ultravioleta del Sol disminuye, la neblina en la atmósfera superior de Titán se reducirá, disminuyendo el efecto anti-invernadero en su superficie y permitiendo que el efecto invernadero creado por el metano atmosférico juegue un papel mucho mayor. Estas condiciones juntas podrían crear un ambiente agradable para las formas de vida exóticas y persistirán durante varios cientos de millones de años. [12] Este fue el tiempo suficiente para que la vida simple evolucionara en la Tierra, aunque la presencia de amoníaco en Titán podría hacer que las mismas reacciones químicas avanzaran más lentamente. [12]

    La falta de agua líquida en la superficie de Titán fue citada por el astrobiólogo de la NASA Andrew Pohorille en 2009 como un argumento contra la vida allí. Pohorille considera que el agua es importante no solo como el solvente utilizado por "la única vida que conocemos", sino también porque sus propiedades químicas son "especialmente adecuadas para promover la autoorganización de la materia orgánica". Ha cuestionado si las perspectivas de encontrar vida en la superficie de Titán son suficientes para justificar el gasto de una misión que la buscaría. [13] Sin embargo, sus afirmaciones van en contra de la idea de que la vida en la Tierra no es el único tipo de vida posible.

    Las simulaciones de laboratorio han llevado a la sugerencia de que existe suficiente material orgánico en Titán para iniciar una evolución química análoga a lo que se cree que inició la vida en la Tierra. Si bien la analogía asume la presencia de agua líquida durante períodos más largos de lo que se observa actualmente, varias hipótesis sugieren que el agua líquida de un impacto podría conservarse bajo una capa de aislamiento congelada. [14] También se ha propuesto que los océanos de amoníaco podrían existir en las profundidades de la superficie [15] [16] un modelo sugiere una solución de amoníaco-agua de hasta 200 km de profundidad debajo de una corteza de hielo de agua, condiciones que, "aunque extremas por estándares terrestres, son tales que la vida podría sobrevivir ". [17] La ​​transferencia de calor entre las capas interior y superior sería fundamental para sustentar cualquier vida oceánica subterránea. [15] La detección de vida microbiana en Titán dependería de sus efectos biogénicos. Por ejemplo, el metano y el nitrógeno atmosféricos podrían examinarse para determinar su origen biogénico. [17]

    Datos publicados en 2012 obtenidos de la NASA Cassini naves espaciales, han reforzado la evidencia de que Titán probablemente alberga una capa de agua líquida debajo de su capa de hielo. [18]

    Titán es el único satélite natural conocido (luna) en el Sistema Solar que tiene una atmósfera completamente desarrollada que consiste en más que trazas de gases. La atmósfera de Titán es espesa, químicamente activa y se sabe que es rica en compuestos orgánicos, lo que ha llevado a especular sobre si se pueden haber generado allí precursores químicos de la vida. [19] [20] [21] La atmósfera también contiene gas hidrógeno, que circula a través de la atmósfera y el medio ambiente de la superficie, y que seres vivos comparables a los metanógenos de la Tierra podrían combinar con algunos de los compuestos orgánicos (como el acetileno) para obtener energía. [19] [20] [21]

    El experimento de Miller-Urey y varios experimentos posteriores han demostrado que con una atmósfera similar a la de Titán y la adición de radiación ultravioleta, se pueden generar moléculas complejas y sustancias poliméricas como las tolinas. La reacción comienza con la disociación de nitrógeno y metano, formando cianuro de hidrógeno y acetileno. Se han estudiado extensamente otras reacciones. [22]

    En octubre de 2010, Sarah Hörst de la Universidad de Arizona informó haber encontrado las cinco bases de nucleótidos (bloques de construcción de ADN y ARN) entre los muchos compuestos producidos cuando se aplicó energía a una combinación de gases como los de la atmósfera de Titán. Hörst también encontró aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas. Dijo que era la primera vez que se encontraban bases de nucleótidos y aminoácidos en un experimento de este tipo sin la presencia de agua líquida. [23]

    En abril de 2013, la NASA informó que podrían surgir sustancias químicas orgánicas complejas en Titán basándose en estudios que simulan la atmósfera de Titán. [24] En junio de 2013, se detectaron hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) en la atmósfera superior de Titán. [25]

    La investigación ha sugerido que la poliimina podría funcionar fácilmente como un componente básico en las condiciones de Titán. [26] La atmósfera de Titán produce cantidades significativas de cianuro de hidrógeno, que se polimeriza fácilmente en formas que pueden capturar energía luminosa en las condiciones de la superficie de Titán. Hasta el momento, se desconoce la respuesta a lo que sucede con el cianuro de Titán, mientras que es rico en la atmósfera superior donde se crea, se agota en la superficie, lo que sugiere que hay algún tipo de reacción que lo consume. [27]

    Hidrocarburos como disolventes Editar

    Aunque todos los seres vivos de la Tierra (incluidos los metanógenos) utilizan agua líquida como disolvente, es concebible que la vida en Titán utilice en su lugar un hidrocarburo líquido, como el metano o el etano. [28] El agua es un solvente más fuerte que los hidrocarburos [29] sin embargo, el agua es más reactiva químicamente y puede descomponer grandes moléculas orgánicas a través de la hidrólisis. [28] Una forma de vida cuyo disolvente fuera un hidrocarburo no correría el riesgo de que sus biomoléculas fueran destruidas de esta manera. [28]

    Titán parece tener lagos de etano líquido o metano líquido en su superficie, así como ríos y mares, que algunos modelos científicos sugieren que podrían sustentar una vida hipotética no basada en el agua. [19] [20] [21] Se ha especulado que podría existir vida en el metano y etano líquidos que forman los ríos y lagos en la superficie de Titán, al igual que los organismos de la Tierra viven en el agua. [30] Tales criaturas hipotéticas tomarían H2 en lugar de O2, reaccionar con acetileno en lugar de glucosa y producir metano en lugar de dióxido de carbono. [30] En comparación, algunos metanógenos en la Tierra obtienen energía haciendo reaccionar hidrógeno con dióxido de carbono, produciendo metano y agua.

    En 2005, los astrobiólogos Chris McKay y Heather Smith predijeron que si la vida metanogénica consume hidrógeno atmosférico en volumen suficiente, tendrá un efecto medible en la proporción de mezcla en la troposfera de Titán. Los efectos predichos incluyeron un nivel de acetileno mucho más bajo de lo esperado, así como una reducción en la concentración de hidrógeno en sí. [30]

    En junio de 2010, Darrell Strobel, de la Universidad Johns Hopkins, informó evidencia consistente con estas predicciones, quien analizó las mediciones de la concentración de hidrógeno en la atmósfera superior e inferior. Strobel descubrió que la concentración de hidrógeno en la atmósfera superior es mucho mayor que cerca de la superficie que la física de la difusión hace que el hidrógeno fluya hacia abajo a una velocidad de aproximadamente 10 25 moléculas por segundo. Cerca de la superficie, el hidrógeno que fluye hacia abajo aparentemente desaparece. [29] [30] [31] Otro artículo publicado el mismo mes mostró niveles muy bajos de acetileno en la superficie de Titán. [29]

    Chris McKay estuvo de acuerdo con Strobel en que la presencia de vida, como se sugiere en el artículo de McKay de 2005, es una posible explicación de los hallazgos sobre el hidrógeno y el acetileno, pero también advirtió que otras explicaciones son más probables actualmente: a saber, la posibilidad de que los resultados se deban a humanos. error, a un proceso meteorológico, oa la presencia de algún catalizador mineral que permita que el hidrógeno y el acetileno reaccionen químicamente. [1] [32] Señaló que tal catalizador, uno efectivo a −178 ° C (95 K), es actualmente desconocido y sería en sí mismo un descubrimiento sorprendente, aunque menos sorprendente que el descubrimiento de una forma de vida extraterrestre. [1]

    Los hallazgos de junio de 2010 despertaron un considerable interés en los medios, incluido un informe en el periódico británico Telegraph, que hablaba de pistas sobre la existencia de "extraterrestres primitivos". [33]

    Membranas celulares Editar

    En febrero de 2015 se modeló una membrana celular hipotética capaz de funcionar en metano líquido. [34] La base química propuesta para estas membranas es el acrilonitrilo, que se ha detectado en Titán. [35] Llamado "azotosoma" ("cuerpo de nitrógeno"), formado por "azoto", que en griego significa nitrógeno, y "soma", que en griego significa cuerpo, carece del fósforo y el oxígeno que se encuentran en los fosfolípidos de la Tierra, pero contiene nitrógeno. A pesar de la estructura química y el entorno externo muy diferentes, sus propiedades son sorprendentemente similares, incluida la autoformación de láminas, la flexibilidad, la estabilidad y otras propiedades. Según las simulaciones por computadora, los azotosomas no podrían formarse ni funcionar bajo las condiciones climáticas que se encuentran en Titán. [36]

    Un análisis de Cassini Los datos, completados en 2017, confirmaron cantidades sustanciales de acrilonitrilo en la atmósfera de Titán. [37] [38]

    Habitabilidad comparativa Editar

    Para evaluar la probabilidad de encontrar algún tipo de vida en varios planetas y lunas, Dirk Schulze-Makuch y otros científicos han desarrollado un índice de habitabilidad planetaria que tiene en cuenta factores que incluyen las características de la superficie y la atmósfera, la disponibilidad de energía, disolventes y compuestos orgánicos. [39] Usando este índice, basado en datos disponibles a finales de 2011, el modelo sugiere que Titán tiene el índice de habitabilidad actual más alto de cualquier mundo conocido, aparte de la Tierra. [39]

    Titan como caso de prueba Editar

    Mientras que la Cassini – Huygens La misión no estaba equipada para proporcionar evidencia de biofirmas o compuestos orgánicos complejos, mostró un entorno en Titán que es similar, en algunos aspectos, a los teorizados para la Tierra primordial. [40] Los científicos piensan que la atmósfera de la Tierra primitiva era similar en composición a la atmósfera actual en Titán, con la importante excepción de la falta de vapor de agua en Titán. [41] Se han desarrollado muchas hipótesis que intentan tender un puente entre la evolución química y la biológica.

    Titán se presenta como un caso de prueba para la relación entre la reactividad química y la vida, en un informe de 2007 sobre las condiciones limitantes de la vida preparado por un comité de científicos del Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos. El comité, presidido por John Baross, consideró que "si la vida es una propiedad intrínseca de la reactividad química, la vida debería existir en Titán. De hecho, para que la vida no exista en Titán, tendríamos que argumentar que la vida no es una propiedad intrínseca de la reactividad de las moléculas que contienen carbono en condiciones en las que son estables ". [42]

    David Grinspoon, uno de los científicos que en 2005 propuso que los organismos hipotéticos de Titán podrían utilizar hidrógeno y acetileno como fuente de energía, [43] ha mencionado la hipótesis de Gaia en el contexto de la discusión sobre la vida de Titán. Sugiere que, así como el medio ambiente de la Tierra y sus organismos han evolucionado juntos, es probable que haya sucedido lo mismo en otros mundos con vida en ellos. En opinión de Grinspoon, los mundos que están "geológica y meteorológicamente vivos tienen muchas más probabilidades de estar biológicamente vivos también". [44]

    Panspermia u origen independiente Editar

    Se ha propuesto una explicación alternativa para la existencia hipotética de la vida en Titán: si se encontrara vida en Titán, podría haberse originado en la Tierra en un proceso llamado panspermia. Se teoriza que los grandes impactos de asteroides y cometas en la superficie de la Tierra han causado que cientos de millones de fragmentos de roca cargada de microbios escapen de la gravedad de la Tierra. Los cálculos indican que varios de estos se encontrarían con muchos de los cuerpos del Sistema Solar, incluido Titán. [45] [46] Por otro lado, Jonathan Lunine ha argumentado que cualquier ser vivo en los lagos de hidrocarburos criogénicos de Titán tendría que ser químicamente tan diferente de la vida terrestre que no sería posible que uno fuera el antepasado del otro. [47] En opinión de Lunine, la presencia de organismos en los lagos de Titán significaría un segundo origen de vida independiente dentro del Sistema Solar, lo que implica que la vida tiene una alta probabilidad de emerger en mundos habitables en todo el cosmos. [48]

    La misión Titan Mare Explorer propuesta, un módulo de aterrizaje de clase Discovery que se hundiría en un lago, "tendría la posibilidad de detectar vida", según el astrónomo Chris Impey de la Universidad de Arizona. [49]

    El planeado Libélula La misión de helicópteros está destinada a aterrizar en tierra firme y reubicarse muchas veces. [50] Libélula será la Misión # 4 del programa Nuevas Fronteras. Sus instrumentos estudiarán hasta qué punto puede haber progresado la química prebiótica. [51] Libélula llevará equipo para estudiar la composición química de la superficie de Titán y para tomar muestras de la atmósfera inferior en busca de posibles biofirmas, incluidas las concentraciones de hidrógeno. [51]


    Extraña molécula en forma de anillo en Titán podría ser un componente fundamental para la vida

    Una molécula circular detectada en Titán, la luna de Saturno, puede ayudar a formar los precursores de la vida. Este compuesto no se ha visto antes en la atmósfera de ningún planeta o luna.

    La molécula se llama ciclopropenilideno y está formada por tres átomos de carbono en un anillo con dos átomos de hidrógeno unidos. Conor Nixon del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Maryland y sus colegas lo vieron flotando en la espesa atmósfera de Titán utilizando el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array en Chile.

    Encontrar esta molécula en Titán fue una sorpresa. Es extremadamente reactivo: si choca con otras partículas, tiende a reaccionar químicamente con ellas rápidamente para formar nuevos compuestos. Debido a esto, anteriormente solo se había visto en tenues nubes de gas y polvo en el espacio interestelar. De alguna manera, perdura en las capas superiores de los cielos de Titán.

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    Las moléculas en forma de anillo como esta tienden a actuar como los componentes básicos de las moléculas necesarias para la vida, como el ADN y el ARN. “Este es un bloque de construcción realmente pequeño, pero puedes construir cosas cada vez más grandes con él”, dice Nixon. "No creo que nadie crea necesariamente que haya microbios en Titán, pero el hecho de que podamos formar moléculas complejas como esta en Titán podría ayudarnos a decirnos cosas como cómo comenzó la vida en la Tierra".

    Las condiciones en Titán ahora pueden ser similares a las de la Tierra al principio de la historia del planeta, cuando el aire estaba dominado por metano en lugar de oxígeno. Estudiar su potencial de vida también podría ayudarnos a aprender sobre los comienzos de la vida aquí.

    Titán tiene la mayor variedad de moléculas en cualquier luna o planeta que hayamos investigado, dice Nixon. "Es una especie de coto de caza feliz de cosas nuevas", dice. "Moléculas como esta son casi una señal de advertencia temprana de que se puede encontrar una química más emocionante".

    En este momento, solo podemos buscar eso desde la Tierra, pero la nave espacial Dragonfly, que se planea lanzar en 2027, examinará la superficie de Titán de cerca.

    Referencia de la revista: El diario astronómico, DOI: 10.3847 / 1538-3881 / abb679

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    Ver el vídeo: TITÁN. La LUNA de SATURNO con ríos, lagos y VIDA?. Misión Cassini-Huygens NASA-ESA (Mayo 2022).