La densa atmósfera de Titán podría contener los ingredientes para la vida

Una simulación de los procesos químicos de la atmósfera de Titán, la luna más grande de Saturno, ha sido recientemente llevado a cabo por un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona, las conclusiones a las que llegaron es que en la densa atmósfera del satélite están presentes aminoácidos y bases de nucleótidos; los ingredientes más importantes de la vida en la Tierra.

“Nuestro equipo es el primero que ha sido capaz de hacer esto en una atmósfera sin agua líquida. Nuestros resultados muestran que es posible la existencia de moléculas muy complejas en las partes exteriores de la atmósfera”, dijo Sarah Horst, estudiante graduado del Laboratorio Luna y Planetario de la UA, quien encabezó este estudio internacional junto con su asesor, el profesor de ciencias planetarias Roger Yelle. Las moléculas descubiertas incluyen las cinco bases de nucleótidos utilizadas por la vida en la Tierra para construir la estructura genética del ADN y el ARN: citosina, adenina, timina, guanina y uracilo, y el menor dos aminoácidos, la glicina y la alanina. Los aminoácidos son los bloques con los que se construyen las proteínas. Horst presentó los resultados en la reunión anual de la División de Ciencias Planetarias de la Sociedad Astronómica Americana en Pasadena, California el 7 de octubre. Los resultados indican no sólo que la atmósfera de Titán podría ser una reserva de moléculas prebióticas que sirviearn de trampolín a la vida, sino que ofrecen una nueva perspectiva sobre el surgimiento de la vida terrestre, así: En lugar de la necesidad de una sopa primordial, los primeros ingredientes de la vida en nuestro planeta podrían haber llovido literalmente de la alta atmósfera.

Titán ha fascinado y desconcertado a los científicos durante mucho tiempo. “Es es la única luna en nuestro sistema solar que posee atmósfera”, dijo Horst. ”Y esta se extiende mucho más lejos en el espacio que la de la Tierra. La luna es más pequeña por lo que tiene menos gravedad tirando de ella hacia abajo. ” La atmósfera de Titán es más densa, demasiado densa en realidad: En la superficie, la presión atmosférica es igual que en el fondo de una piscina de 15 metros de profundidad en la Tierra.

“Al mismo tiempo, la atmósfera de Titán es más similar a la nuestra que cualquier otro ambiente en el sistema solar. De hecho, Titán ha sido llamada la Tierra congelada en el tiempo, porque algunos creen que lo que encontramos en Titán en la actualidad es muy parecido al aspecto de nuestro propio planeta en su edad temprana”

Cuando la Voyager I sobrevoló Titán en la década de 1980, las imágenes transmitidas a la Tierra mostraron una bola borrosa, naranja.

“Durante mucho tiempo, eso era todo lo que sabiamos acerca de Titán,” dijo Horst. “Todo lo que podíamos ver era la atmósfera, mientras que su superficie permanecía oculta ante nuestros ojos. Sabíamos que tenía una atmósfera que contiene metano y otras moléculas orgánicas pequeñas, pero eso era todo. “

Mientras tanto, los científicos descubrieron que la neblina de Titán consiste básicamente en una especie de bruma química, similar a la que rodea muchos áreas metropolitanas en la Tierra. La niebla está formada de partículas diminutas de alrededor de una millonésima de cuarto de pulgada de ancho, y se asemejan a bolas de nieve cuando se ven con un microscopio electrónico de alta potencia.

La naturaleza exacta de la atmósfera química de Titán sigue siendo un misterio. Lo que lo hace tan interesante para los científicos planetarios es que está formada por moléculas orgánicas; los ingredientes básicos para la vida.

“Queremos saber qué tipo de procesos pueden ocurrir en la atmósfera”, Dijo Horst. “Estamos hablando de pequeñas moléculas que pueden pasar a convertirse en cosas más interesantes. Las proteínas se pueden formar en ese ambiente”

Para que esto suceda, sin embargo, se necesita energía para romper las moléculas simples presentes en la atmósfera, nitrógeno, metano y monóxido de carbono, y reorganizar los fragmentos en compuestos más complejos, como moléculas prebióticas.

“No hay manera de que esto pueda ocurrir en la superficie de Titán. La niebla es tan espesa que la luna está envuelta en una oscura penumbra perpetua. Además, a -192 grados centígrados, el hielo de agua que creemos cubre la superficie de la luna es tan duro como el granito “, dijo Horst.

Sin embargo, las capas más altas de la atmósfera están expuestas a un bombardeo constante de radiación ultravioleta y partículas cargadas procedentes del Sol y desviadas por el campo magnético de Saturno, lo que podría desencadenar las reacciones químicas necesarias.

Para estudiar la atmósfera de Titán, los científicos tienen que confiar en los datos recogidos por la sonda espacial Cassini, que ha estado explorando el sistema de Saturno desde 2004 y sobrevuela Titan cada pocas semanas.

“Con la Voyager, sólo podíamos mirar. Ahora, con la Cassini, en cierto modo llegamos a tocar la luna un poco.”

Durante sus sobrevuelos a la luna, la Cassini ha engullido algunas de las moléculas presentes en los estratos más externos de la atmósfera de Titán para analizarlos posteriormente con su espectrómetro de masas a bordo. Desafortunadamente, el instrumento no fue diseñado para desentrañar la identidad de las moléculas más grandes; precisamente el tipo que fueron encontradas flotando en gran número en la bruma misteriosa de Titán.

“La Cassini no puede estar muy cerca de la superficie debido a que la atmósfera la arrastra y crea interferencias en los aparatos de la sonda”, dice Horst. “Lo más profundo que hemos podido penetrar en su atmósfera fue a 900 kilómetros de la superficie. No podemos ir más lejos que eso. “

Para encontrar respuestas, Horst y sus compañeros de trabajo tenían que recrear la atmósfera de Titán en la Tierra. Y más concretamente, hacerlo en un laboratorio en París.

“No podemos reproducir la atmósfera de Titán en un laboratorio, pero nuestra esperanza era que al hacer estas simulaciones, pudiéramos empezar a entender la química que conduce a la formación de su atmósfera”, dijo Horst. “A continuación, podíamos utilizar lo que aprendieramos en el laboratorio y aplicarlo a lo que ya sabemos”.

Horst y sus colaboradores mezclaron los gases de la atmósfera de Titán en una cámara de reacción y sometieron la mezcla a hondas microondas que causan una descarga de gas; el mismo proceso que hace brillar las luces de neón, para simular la energía que bombardea las capas exteriores de la atmósfera de la luna.

La descarga eléctrica causó que algunas de las materias primas gaseosas se uniera a la materia sólida, de modo similar a como la luz ultravioleta del Sol crea neblina en Titán. La cámara, construida por un grupo de colaboradores en París, es única porque utiliza campos eléctricos para mantener las partículas en un estado de levitación.

“Tan pronto como las partículas se vuelven lo suficientemente pesadas, caen en la parte inferior del recipiente de reacción de dónde las retiramos”

Para el análisis, Horst tuvo que usar un espectrómetro de masas de alta resolución de un laboratorio de Grenoble, lo que supone un paseo de tres horas de París en el TGV, el tren francés de alta velocidad.

“Yo siempre bromeaba acerca de que me sentía como un espía en una película porque me tomaba nuestras que ponía en frascos pequeños, para sellar todo y subirme rápidamente al tren de alta velocidad, y cada 5 minutos abría el maletín , preguntándome si las muestras seguían allí. Eran algo muy, muy valioso. “

Con el análisis de los productos con un espectrómetro de masas, los investigadores identificaron cerca de 5.000 fórmulas moleculares diferentes.

“Realmente no tenemos idea de si el número de moléculas que hay en estas muestras es mucho”, dijo Horst. “Asumiendo que hay por lo menos tres o cuatro variaciones estructurales de cada tipo, estamos hablando de 20.000 moléculas que podrían estar ahí. Así que de alguna manera, no nos sorprende que hayamos dado con bases de nucleótidos y aminoácidos. “

“El espectrómetro de masas nos dice lo que están hechos los átomos, pero no nos dice la estructura de las moléculas”, dijo Horst.“Lo que realmente queríamos saber era cuáles son todas las fórmulas en este espectro de masas”

“Por comodidad nos dijimos que sería más fácil escribir una lista de las fórmulas moleculares de todos los aminoácidos y  bases de nucleótidos utilizadas por la vida en la Tierra y hacer que el ordenador lo comprobara”.

“Yo estaba sentada frente a mi ordenador un día y puse el archivo, pulse ‘Enter’ y fui a ir a hacer algo. Cuando llegué de vuelta y miré la pantalla, había un listado de todas las cosas que había encontrado y me senté allí, mirándolo un rato. Pensé: Esto no puede ser correcto “.

“Corrí escaleras arriba para buscar a Roger, y él no estaba allí”, dijo Horst con una sonrisa. ”Regresé a mi oficina, y luego subir de nuevo a buscarlo y seguía sin estar allí. Fue muy estresante. Fue como encontrar todas las piezas pequeñas flotando en el plasma, por lo que cabría esperar que se pudieran formar todo tipo de moléculas complejas”.

Además de los nucleótidos, los elementos del código genético de toda la vida en la Tierra, Horst identificó más de la mitad de las fórmulas moleculares de los 22 aminoácidos que la vida utiliza para producir proteínas.

“De alguna manera, descubrir las moléculas de la vida en la Tierra en un experimento que reproduce una atmósfera alienígena es irónico”. Pero hay razones para ello.

La química que ocurre en Titán podría ser similar a la que sucedía en la Tierra joven y que produjo el material biológico y, finalmente, condujo a la evolución de la vida. Estos procesos ya no se producen en la atmósfera de la Tierra debido a la gran abundancia de oxígeno que rompe los ciclos químicos antes de que moléculas de gran tamaño tengan la oportunidad de formarse. Por otro lado, un poco de oxígeno es necesario para crear moléculas biológicas. La atmósfera de Titán parece proporcionar el oxígeno suficiente para abastecer de materia prima las moléculas biológicas, pero no lo suficiente para lograr su formación.

“Hay un montón de razones por las cuales la vida en Titán probablemente se basaría en una química completamente diferente que la vida en la Tierra. Una de ellas es que hay agua líquida en la Tierra. Lo interesante para nosotros es que ahora sabemos que puede haber moléculas prebióticas en  casi cualquier ambiente”, agrega Horst.

Autor: Daniel Stolte

Enlace original: Titan’s haze could hold ingredientes for life