¿Qué está consumiendo hidrógeno y acetileno en Titán?

Dos nuevos artículos basados en datos de la nave Cassini de la NASA examinan la compleja actividad química en la superficie de Titán, luna de Saturno. Aunque la química no biológica ofrece una explicación posible, algunos científicos creen que estas firmas químicas respaldan el argumento de una primitiva y exótica forma de vida o precursora de la vida en la superficie de Titán. De acuerdo con una teoría propuesta por los astrobiólogos, las firmas encajan con dos condiciones necesarias e importantes para una hipotética "vida basada en el metano".
Una clave procede de un artículo on-line en la revista Icarus que demuestra que las molécula de hidrógeno caen desde la atmósfera de Titán y desaparecen en la superficie. Otro artículo on-line en la revista Journal of Geophysical Research cartografía los hidrocarburos en la superficie de Titán y descubre que hay una carencia de acetileno.
Esta carencia de acetileno es importante debido a que ese compuesto químico sería probablemente la mejor fuente de energía para una vida en Titán basada en el metano, dice Chris McKay, astrobiólogo del Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, quien propuso un conjunto de condiciones necesarias para este tipo de vida basada en el metano en Titán en 2005. Una interpretación de los datos del acetileno es que el hidrocarburo es consumido como alimento. Pero McKay dice que el flujo de hidrógeno es incluso más crítico porque todos los mecanismos propuestos implican el consumo de hidrógeno.
"Sugerimos el consumo de hidrógeno debido a que es el gas obvio que consumiría la vida en Titán, de modo similar al oxígeno que nosotros consumimos en la Tierra", dijo McKay. "Si estos signos resultan ser una señal de vida, sería doblemente apasionante debido a que representarían una segunda forma de vida, independiente de la vida basada en el agua de la Tierra".
Hasta la fecha, las formas de vida basadas en el metano son sólo hipotéticas. Los científicos aún no han detectado esta forma de vida en ningún sitio, aunque hay microbios basados en el agua líquida en la Tierra que medran en el metano o lo producen como producto de desecho. En Titán, donde las temperaturas rondan los -180 °C, un organismo basado en el metano tendría que usar una sustancia líquida como medio para sus procesos vivos, pero no agua. El agua es sólida en la superficie de Titán y demasiado fría para soportar la vida como la conocemos.
La lista de candidatos líquidos es muy corta: metano líquido y moléculas relacionadas como el etano. Aunque se considera comúnmente al agua líquida como necesaria para la vida, ha habido una extensa especulación publicada en la literatura científica sobre que éste no es un requisito estricto.
Los nuevos hallazgos de hidrógeno son compatibles con las condiciones que podría producir una forma de vida exótica basada en el metano, pero no demuestran definitivamente su existencia, dice Darrell Strobel, científico interdisciplinar de Cassini con sede en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, que es el autor del artículo sobre el hidrógeno.
Strobel, que estudia las atmósferas superiores de Saturno y Titán, analizó los datos del espectrómetro infrarrojo compuesto de Casini y del espectrómetro de masas de iones y neutras en su nuevo artículo. El artículo describe densidades de hidrógeno en distintas partes de la atmósfera y la superficie. Los modelos anteriores habían predicho que las moléculas de hidrógeno, un subproducto de la luz solar ultravioleta que rompe las moléculas de metano y acetileno en la atmósfera superior, debería estar distribuido de forma bastante equitativa en las capas atmosféricas.
Strobel encontró una disparidad en las densidades del hidrógeno que llevan a un flujo hacia la superficie a un ritmo de 10 cuatrillones de moléculas de hidrógeno por segundo. Este es aproximadamente el mismo ritmo al que las moléculas escapan de la atmósfera superior.
"Es como si tuvieseras una manguera y estuvieses arrojando chorros de hidrógeno hacia el terreno, pero que desaparece", dice Strobel. "No me esperaba este resultado, debido a que el hidrógeno molecular es extremadamente inerte químicamente en la atmósfera, muy ligero y de gran flotabilidad. Debería 'flotar' hacia las capas altas de la atmósfera y escapar".
Strobel dice que no es probable que el hidrógeno sea almacenado en una cueva o espacio subterráneo de Titán. La superficie de Titán también es demasiado fría por lo que sería necesario un proceso químico con un catalizador para convertir las moléculas de hidrógeno y acetileno en metano, incluso aunque en general habría una liberación neta de energía. La barrera de energía podría superarse su hubiese un mineral conocido actuando como catalizador en la superficie de Titán.
La investigación del cartografiado de hidrocarburos, liderada por Roger Clark, científico del equipo de Cassini con sede en la Investigación Geológica de los Estados Unidos (USGS) en Denver, examina los datos visuales y del espectrómetro de cartografía infrarroja de Cassini. Los científicos habían esperado que las interacciones del Sol con los compuestos químicos de la atmósfera produjeran acetileno que cayese a la superficie de Titán. Pero Cassini no detectó acetileno en la superficie.
Además, el espectrómetro de Cassini detectó ausencia de hielo de agua en la superficie de Titán, pero grandes cantidades de benceno y otros materiales, los cuales parecen ser compuestos orgánicos que los científicos aún no han sido capaces de identificar. Los hallazgos llevaron a los científicos a pensar que los compuestos orgánicos se asientan sobre el hielo de agua que forma el lecho de Titán con una película de hidrocarburos de al menos unos milímetros de grosor, pero posiblemente mucho más profunda en algunos lugares. El hielo permanece cubierto incluso cuando el metano y etano líquido fluyen por la superficie de Titán y llenan lagos y mares de la misma forma que el agua líquida lo hace en la Tierra.
"La química atmosférica de Titán crea mecánicamente compuestos que caen a la superficie tan rápido que incluso cuando los flujos de metano y etano limpian la superficie, el hielo queda rápidamente cubierto de nuevo", dice Clark. "Todo esto implica que Titán es un lugar dinámico donde está ocurriendo actualmente una química orgánica".
La ausencia de acetileno detectable en la superficie de Titán puede tener perfectamente una explicación no biológica, dice Mark Allen, investigador principal del equipo de Titán del Instituto de Astrobiología de la NASA. Allen tiene su sede en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. Allen dijo que una posibilidad es que la luz solar o los rayos cósmicos estén transformando el acetileno de los aerosoles helados en moléculas más complejas que caerían al terreno sin señales de acetileno.
"El conservadurismo científico sugiere que la explicación biológica debería ser la última opción, después de que se hayan abordado las explicaciones no biológicas", dice Allen. "Tenemos mucho trabajo por hacer para descartar las posibles explicaciones no biológicas. Es más probable que un proceso químico, sin biología, pueda explicar estos resultados, por ejemplo, reacciones que impliquen catalizadores minerales".
"Estos nuevos resultados son sorprendentes y emocionantes", dice Linda Spilker, científico del proyecto Cassini en el JPL. "Cassini tiene mucho más sobrevuelos sobre Titán que podrían ayudarnos a descubrir qué está pasando en la superficie".
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