Titán: La Luna de Saturno que se Parece a un Planeta

Titán: La Luna de Saturno que se Parece a un Planeta

Por :Agustín Giraldo

Entrevista a Johnathan Lunine, profesor de Fisica y Ciencias planetarias, sobre la misión Huygens.

por Henry Bortman

En Enero del 2005, la Sonda Huygens de la Agencia Espacial Europea (ESA por sus siglas en Inglés) descenderá a través de la atmósfera de Titán, enviando imágenes detalladas de las interacciones químicas que allí ocurren, con la esperanza de brindar a los científicos una luz al interior de la química que tuvo lugar en la Tierra prebiótica y primitiva. La sonda Huygens es parte de la misión Cassini-Huygens para explorar a Saturno, sus anillos y sus lunas. Titán es la única luna de nuestro sistema solar que tiene atmósfera. La química orgánica detectada en esta atmósfera ha despertado la imaginación de científicos planetarios tales como Lunine. Lunine es el único científico estadounidense seleccionado por la ESA para participar en el equipo de ciencia interdisciplinario de los tres miembros de la Sonda Huygens.

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Revista de Astrobiología (AM por sus siglas en Inglés): Uno de los principales objetivos de la misión Cassini-Huygens es explorar a Titán. ¿Porqué tanto interés en esta luna tan distante?

Jonathan Lunine (JL): Si Titán estuviera en órbita alrededor del sol, hubiera sido uno de los objetivos principales de la exploración del sistema solar, posiblemente antes de Cassini. Digo esto porque es un cuerpo del tamaño de un planeta (más grande que Mercurio) que tiene una atmósfera densa compuesta de nitrógeno y metano. Por lo tanto, si fuéramos a observar el firmamento, diríamos: Ahí hay un planeta que tiene una atmósfera densa. La Tierra tiene una atmósfera densa. Venus tiene una atmósfera densa, pero es tan caliente que puede fundir el plomo. Marte pudo haber tenido una atmósfera densa en el pasado, pero ahora es fría y tenue. Si queremos explorar un planeta en el sistema solar que se parezca en cierta forma a la Tierra, tal como Titán, entonces sí es el lugar adecuado.

Sin embargo, debido a que Titán está en órbita alrededor de Saturno y no alrededor del sol, entonces no es representativo. Las personas ignoran a Titán y lo ven como si fuera una luna; y sí es una luna, pero una luna con atmósfera y lo suficientemente grande para que probablemente muchos fenómenos que están ocurriendo en la Tierra, ocurren allá — excepto los procesos biológicos —.

AM: Es curioso que Titán tenga una atmósfera, mientras que Ganímedes y Calixto (las dos lunas más grandes de Júpiter) que son más grandes que Titán, no la tengan. ¿A que se debe esto? ¿Cómo fue que Titán adquirió una atmósfera y las otras lunas más grandes no lo hicieron?

JL: Ese es uno de los tres grandes interrogantes acerca de Titán: ¿Porqué Titán tiene atmósfera y Ganímedes y Calixto no tienen? Ganímedes, Calixto y Titán son casi del mismo tamaño y de la misma masa, entonces tienen la misma densidad, lo que quiere decir que tienen casi la misma composición. Entonces son lunas cortadas con la misma tijera, que fueron formadas por el mismo proceso. Son las lunas más grandes, aparentemente, que pueden ser formadas por planetas gigantes, al menos hasta lo que sabemos. ¿Porqué Titán tiene atmósfera (que la hace diferente de las otras lunas), es una de las preguntas claves que no sabemos cómo contestar?

Una posibilidad es debido a que Saturno está más alejado del sol que Júpiter, y por lo tanto Saturno era más frío durante su formación. Los gases que pudieron haber estado atrapados en el hielo a esas temperaturas y que pudieron haberse abierto el camino hacia Titán, pudieron no haber sido atrapados a las temperaturas donde se formó Júpiter. Como consecuencia Ganímedes y Calixto pudieron no haber adquirido grandes cantidades de nitrógeno y metano para formar su propia atmósfera. Una posibilidad diferente es que Júpiter tiene una gravedad más alta y las velocidades de impacto (de cometas) son mayores en Júpiter que en Saturno. En este otro escenario, Ganímedes y Calixto pudieron haber tenido gases en un principio, pero estos gases pudieron haber sido expulsados por estos impactos. Personalmente creo mucho más en la primera historia, en que las condiciones ambientales eran más frías en Saturno, lo que permitió que estos gases muy volátiles fueran atrapados por el material constructivo del planeta y que después se hayan abierto camino hacia Titán.

AM: ¿Podrá la misión Cassini-Huygens contestar la pregunta de cómo Titán adquirió una atmósfera?

JL: Yo pienso que podrá responderla de una forma significativa al establecer el origen del nitrógeno en Titán. Si el nitrógeno en Titán provino del amoníaco, entonces sabemos que pudo haber sido efectivamente atrapado en el hielo de agua, mucho mejor que el argón, por ejemplo, que un gas noble abundante. Si el nitrógeno se introdujo como nitrógeno molecular (N2) pudo haber sido atrapado en las mismas cantidades que el argón —o un poco menos— . Una forma de averiguarlo es midiendo la relación de argón a nitrógeno en Titán. Si es alta, mayor del 1 porciento, probablemente el nitrógeno se introdujo como N2, y las condiciones en Titán eran entonces realmente frías, entonces se podría decir: Sí, esta situación se debió a las diferencias de temperatura.

Si por el contrario, la relación de argón a nitrógeno es muy, muy pequeña, entonces probablemente el nitrógeno se originó como amoníaco. El amoníaco no es tan volátil, y pudo haber estado presente en Júpiter como también en Titán, y así todavía quedaría algo de misterio en este caso. El mejor análisis del Voyager, que realmente tomó casi 20 años para que fuera correcto, pone un límite superior de aproximadamente el 6 porciento en la abundancia de argón, lo que no es lo suficientemente bueno para efectuar la comparación. Realmente necesitamos a Cassini.

AM: ¿Cassini o Huygens?

JL: Huygens. Necesitamos el cromatógrafo de gas en la Sonda Huygens. Este es un ejemplo de una medida que sólo Huygens puede efectuar: La medida de la cantidad de gases nobles (tales como el argón) en el interior de la atmósfera.

AM: Existe mucho metano en la atmósfera de Titán. Las personas dicen que si viéramos metano en la atmósfera de un mundo fuera del sistema solar, podría ser un indicativo de vida, debido a que el metano se disipa, a menos que exista una fuente que lo renueve constantemente. En la Tierra, los microbios juegan un papel importante en la generación del metano atmosférico.

JL: Bueno, esa es la segunda gran pregunta acerca de Titán. La primera gran pregunta era ¿de dónde procede la atmósfera, porqué Titán tiene una y Ganímedes y Calixto no la tienen? La segunda gran pregunta es ¿cuánto metano existe en el sistema superficie-atmósfera de Titán, cuánto había al principio y si por lo tanto esta química de destrucción del metano ha perdurado por miles de millones de años, o de alguna forma ha parado y vuelto a comenzar?

AM: ¿Cómo podrá la misión Cassini-Huygens responder a esta pregunta?

JL: Cassini delineará un mapa desde su órbita, localizando cavidades de cráteres, para determinar si están llenas de líquido; Huygens obtendrá una imagen local de un área para determinar si habrá a parches líquidos a pequeña escala. Si existen muchos de estos parches y mucho metano, la pregunta es: ¿De dónde procedió el metano? Casi con seguridad que fue producido abióticamente.

Por otro lado, si encontramos evidencia de que la química ha perdurado durante mucho tiempo en la atmósfera de Titán, pero no vemos depósitos de metano en la superficie, ésta será una situación extraña. ¿Dónde estaba el metano cuando fue fotolizado y convertido en etano, o estaba en los depósitos profundos de sólidos orgánicos? ¿Será que estamos presenciando sus últimos instantes? ¿Será que está enterrado en alguna parte por debajo de la superficie y no podemos verlo? Este va a ser un enigma interesante.

¿Es el metano por sí solo, un buen indicativo de vida? Yo pienso que la respuesta es no. Lo que realmente estamos buscando son los principales químicos constituyentes que existen en conjunto en una atmósfera que pudiera realmente reaccionar rápido para que sus constituyentes se destruyeran entre sí. Por lo tanto el metano no existe en una atmósfera rica en oxígeno. Sería destruido muy rápido. El metano está presente en la atmósfera de la Tierra, una atmósfera rica en oxígeno, debido a que la vida suministra el metano y continúa produciéndolo de una forma rápida.

Si vemos oxígeno y metano en una atmósfera de un mundo fuera del sistema solar, sería un buen comienzo para la existencia de la vida. Menos drástico, sería si viéramos mucho metano en la atmósfera de un planeta que estuviera a una unidad astronómica (la distancia de la Tierra al Sol) de una estrella del tipo solar, y no como Titán, que se encuentra muy alejada del Sol. Entonces nos podríamos preguntar. ¿Bueno, por Dios, como se originó el metano en un planeta como ese, que es muy caliente? Quizás es producido biológicamente. Esta puede ser una situación donde el metano por sí mismo pudiera dar un indicativo potencial de que existiera vida, si estuviera alrededor de un planeta caliente.

AM: ¿Cuál es la tercera gran pregunta sobre Titán?

JL: La tercera gran pregunta sobre Titán es ¿cuánto tiempo ha perdurado la química prebiótica y cuánto tiempo se puede demorar, en un ambiente como ese, para que se llegue a la química organizada? Será difícil para la misión Cassini-Huygens contestar esta pregunta. Puede que sea capaz de establecer el escenario para contestar a esta pregunta, en una misión futura.