El oxígeno es transportado desde Encelado a Titán en el sistema de Saturno

Las interacciones complejas entre Saturno y sus satélites han llevado a los científicos de la nave Cassini a concebir un modelo global que podría explicar cómo el oxígeno termine en la superficie de Titán de Saturno. La presencia de estos átomos de oxígeno podría servir de base para una química prebiológica.
Las interacciones se recogen en dos artículos, uno dirigido por John Cooper y otro dirigido por Edward Sittler, publicados en la revista Planetary and Space Science a finales de 2009. Cooper y Sittler son los científicos del equipo del Cassini Plasma Spectrometer en el Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland.
"Titán y Encelado, otra de las lunas helada de Saturno, están químicamente unidas por una corriente de material que viaja a través del sistema de Saturno", dijo Cooper.
En un artículo, Cooper y sus colegas ofrecen una explicación sobre las fuerzas de que podrían generar los géiseres de vapor de agua de Encelado que lanza hacia al espacio. En el otro, en la misma edición, Sittler y sus colegas describen un proceso nuevo y único en el que el oxígeno que circula en la atmósfera superior de Titán puede ser transportado a la superficie sin contaminación química al estar encerrado en jaulas moleculares de carbono llamadas fullerenos.
El trabajo se basa en un trabajo previo de Sittler y otros que modelan la dinámica de las partículas, incluyendo las moléculas de agua, que viajan de Encelado a Titán. En Encelado el proceso comienza con lo que llaman el modelo "Old Faithful", en honor del famoso géiser Old Faithful del Parque Nacional de Yellowstone. En este modelo, la presión del gas se acumula lentamente en el interior de Encelado, y luego se libera en las erupciones de vez en cuando, en forma de géiseres.
A diferencia de los géiseres terrestres, o incluso de fuerzas tipo géiser, como las que actúan en la luna de Júpiter Io, el modelo propuesto por Cooper muestra que la radiación de partículas cargadas que llueven desde la magnetosfera de Saturno puede originar las fuerzas de debajo de la superficie necesarias para expulsar chorros de gases.
Las partículas energéticas que llueven desde la magnetosfera de Saturno (en Encelado, la mayor parte de los electrones de los cinturones de radiación de Saturno son capaces de romper las moléculas de la superficie). Este proceso se llama radiólisis. Al igual que un proceso llamado fotólisis, en el que la luz del sol puede romper las moléculas de la atmósfera, radiación energética de partículas cargadas que golpean contra superficie helada, como la de Encelado, pueden alterar las moléculas del interior del hielo . Estas moléculas alteradas pueden enterrarse cada vez más profundamente bajo la superficie por las fuerzas de agitación permanente que pueden renovar la superficie helada. Los meteoritos que chocan constantemente en la superficie y el material eyectado podrían también estar enterrando las moléculas.
Cuando modificamos químicamente las partículas de hielo en contacto bajo la superficie helada con contaminantes como el amoniaco, metano y otros hidrocarburos, pueden producirse bolsas de gases volátiles que pueden estallar. Estos gases pueden crear penachos del tamaño de observados por Cassini. Cooper y sus colegas llaman a dicho proceso de expulsión de volátiles des hielo "criovulcanismo".
Lo que es único acerca del modelo de "Old Faithful" es que "es un modelo para criovulcanismo que se basa no sólo en el agua líquida, sino que también involucra la producción de gases por la química radiolítica observó en Encelado", dijo Sittler.
Las fotografías tomadas con rojo, verde y azul filtros espectrales fueron combinadas para crear esta imagen en color natural. Las imágenes fueron obtenidas el 5 de febrero de 2006, usando la cámara de ángulo estrecho de la nave espacial Cassini, a una distancia de 4,1 millones de kilómetros de Encelado y 5.3 millones de kilómetros de Titán . La resolución de las imágenes originales es de 25 kilómetros por píxel en Encelado y 32 kilómetros por píxel en Titán. La perspectiva ha sido ampliada en un factor de dos. Crédito: NASA / JPL / Space Science Institute
Los penachos que emite la región polar sur de Encelado están formados por agua, amoníaco y otros compuestos. Los científicos han sabido desde la década de 1980 que la magnetosfera de Saturno está inexplicablemente llena de partículas neutras. En las décadas siguientes, sobre todo desde el descubrimiento de chorros expulsados desde el polo sur de Encelado, el trabajo ha demostrado que algunas de las moléculas de agua que se escapan de Encelado se dividen en partículas cargadas y neutras y son transportadas a través de la magnetosfera de Saturno.
El nuevo modelo Sittler indica que a medida que estas moléculas de agua rotas entran en la atmósfera de Titán, pueden ser capturadas por los fullerenos, esferas moleculares huecas, de forma similar a un balón de fútbol con forma de átomos de carbono. Aunque las moléculas pesadas que Cassini ha detectado en la atmósfera superior de Titán pueden ser otras moléculas, Sittler sugiere que son probablemente fullerenos.
En el modelo de Sittler, los fullerenos luego se condensan en grandes grupos que se pueden adherir a hidrocarburos policíclicos aromáticos, compuestos químicos que se encuentran también en la Tierra en petróleo, el carbón y en depósitos de alquitrán, y como subproductos de la combustión de combustibles fósiles. Los grupos de fullerenos forman aerosoles incluso mayores que descienden a la superficie de Titán.
Este proceso protege el oxígeno atrapado en la atmósfera de Titán, que está saturada con átomos de hidrógeno y de otros compuestos que son capaces de romper otras moléculas. De lo contrario, el oxígeno se combinaría con el metano en atmósfera de Titán y con el monóxido de carbono para formar dióxido de carbono. Hasta ahora, los científicos no han podido explicar cómo se ajusta el oxígeno a la imagen de la dinámica y química de Saturno y sus lunas.
Como los aerosoles ricos en oxígeno caen a la superficie de Titán, están siendo más bombardeados por los productos de las interacciones con los rayos cósmicos galácticos en la atmósfera de Titán. Los rayos cósmicos que bombardean los fullerenos rellenos de oxígeno podrían producir materiales orgánicos más complejos, como los aminoácidos, en los fullerenos ricos en carbono y rellenos de oxígeno. Los aminoácidos son considerados importantes para la química prebiológica.
Los científicos han podido combinar los nuevos modelos que describen la generación de penachos en Encelado y la captura de iones de oxígeno por los fullerenos en la parte superior de la atmósfera de Titán hasta elaborar las teorías existentes sobre el transporte de oxígeno a través de la magnetosfera. Tomado todo conjunto, Sittler y Cooper sugieren un camino químico que permita que el oxígeno se abra paso a hasta estar presente en la química superficial de Titán.
"Cooper y el trabajo Sittler nos ayudan a entender más sobre el potencial de interacciones químicas en las lunas de Saturno", esplicó Linda Spilker , científico del proyecto Cassini en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena , California
"El sistema de Saturno es de hecho un lugar dinámico , con los penachos de Encelado que forman el anillo E y que cargan la magnetosfera con el agua que interacciona con Titán y con las otras lunas", añadió Spilker.
Fuente original
Publicado en Odisea Cósmica
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