Falsificando a Titán en el Laboratorio

Falsificando a Titán en el Laboratorio

Por :Nilco Rolón

Investigadores de la Universidad de Arizona han recreado algunos de los componentes químicos que se cree están presentes en la atmósfera de Titán, la luna más grande de Saturno.

Sumario – (Mayo 17, 2004) Investigadores de la Universidad de Arizona han recreado algunos de los componentes químicos que se cree están presentes en la atmósfera de Titán, la luna más grande de Saturno. Este satélite único en el Sistema Solar, con una gruesa neblina de hidrocarburos; algunos científicos creen que es un ambiente similar al que tenía nuestra Tierra en tiempos de su historia temprana. Los investigadores crearon estos químicos bombardeando con electrones una atmósfera análoga a la de Titán, que produce “tholins” (polímeros orgánicos). Estos han sido detectados desde telescopios ubicados en la Tierra. Disolviendo estos tholins en agua líquida se crean amino ácidos, los cuales son los bloques con los que se construye la vida.

Historia completa – Mientras que la nave espacial Cassini ha estado volando hacia Saturno, químicos en la Tierra han estado haciendo polución plástica como aquella lluvia a través de la atmósfera de la luna de Saturno, Titán.

Los científicos sospechan que sólidos orgánicos han estado cayendo del cielo de Titán por miles de millones de años y debe haber componentes que establecieron las condiciones para el siguiente paso hacia la vida. Ellos colaboraron con los experimentos en los laboratorios de la Universidad de Arizona, que ayudarán a los científicos de Cassini a interpretar los datos de Titán y planear una futura misión que enviaría un laboratorio de química orgánica a la superficie de Titán.

Químicos en el laboratorio Mark A. Smith de la Universidad de Arizona crean componentes como aquellos que se condensan en el cielo de Titán bombardeando un análogo de la atmósfera de Titán con electrones. Esto produce “tholins” – polímeros orgánicos (plásticos) encontrados en la atmósfera superior de Titán, caracterizada por su contenido de nitrógeno y metano. Los tholins de Titán son creados por luz solar ultravioleta y electrones que se proyectan hacia fuera del campo magnético de Saturno.

Los tholins se deben disolver para producir amino ácidos que son los bloques básicos sobre los que se construye la vida. Pero los químicos saben que los tholins no se disolverán en los lagos u océanos que contienen etano y metano de Titán.

Sin embargo, ellos se disuelven rápidamente en agua o en amoniaco. Y experimentos hechos 20 años atrás muestran que disolviendo tholins en agua líquida produce amino ácidos. Luego, habiendo agua líquida, debe haber amino ácidos preparándose en la versión de la sopa primordial de Titán.

Oxígeno es la otra sustancia esencial para la vida en la Tierra. Pero casi no hay oxígeno en la atmósfera de Titán.

El año pasado, sin embargo, Caitlin Griffith, del Laboratorio Lunar y Planetario de la UA, descubrió hielo de agua en la superficie de Titán. (Vea Titán revela una Superficie Dominada por un Lecho de Roca Congelado). El científico del planetario de la UA, Jonathan Lunine y otros, teorizaron que cuando los volcanes hacen erupción en Titán, algo de ese hielo podría fundirse y fluir a través del terreno. Similares flujos podrían ocurrir cuando cometas y asteroides golpean a Titán.

Aún mejor, el agua de Titán podría no congelarse inmediatamente porque está probablemente embebido con suficiente amoniaco (anticongelante) para permanecer líquido por alrededor de 1000 años, resaltaron Smith y Lunine en un artículo de investigación publicado en la edición del último noviembre de “Astrobiology”.

Así, a pesar de que Titán es extremadamente frío – cerca de 94 grados kelvin (menos 180 grados Celsius) – el agua puede fluir brevemente a través de la superficie, proveyendo oxígeno y un medio para la química, ellos concluyen.

Para entender mejor como todo esto podría trabajar en conjunto, el grupo de Smith está generando tholins en el laboratorio, analizando sus propiedades espectroscópicas, y tratando de entender su química.

“Estamos tratando de aprender como los componentes reaccionarán con agua fundida en la superficie de Titán, qué componentes ellos conformarán, y, por ello, que deberíamos estar buscando realmente”, explicó Smith. “No estamos solamente buscando plástico atmosférico en la superficie, sino que el resultado del tiempo y la aplicación de energía a lo largo de miles de millones de años”

“Queremos saber qué clase de moléculas han evolucionado, y si ellas han evolucionado a lo largo de desarrollos que podrían proveer indicios de cómo las moléculas biológicas se desarrollaron en los principios de la Tierra”, dijo.

Mark A. Smith, profesor y jefe del departamento de química de la UA.

“Algo que hemos aprendido hasta ahora en nuestros experimentos es que esos materiales son mezclas groseras de moléculas increíblemente complejas”, agregó Smith. “Carl Sagan pasó los últimos 10 años de su vida estudiando estos componentes en experimentos como los nuestros. Lo que nosotros encontramos complementa su trabajo. Vemos los mismos rasgos espectroscópicos”

Pero el grupo de Smith también ha encontrado que hay un componentes de esas moléculas que es muy reactivo y podrían fácilmente, dentro de un marco razonable de tiempo, reaccionar en la superficie de Titán para originar componentes oxigenados”.

“Y eso es lo que estamos empezando a revelar ahora”, dijo Smith.

“Nuestro trabajo será mucho más interesante este otoño, en nuestros experimentos en el Advanced Light Source del Laboratorio Lawrence de Berkeley”, agregó él. “Nosotros estaremos usando un sincotrón para crear tholins fotoquímicamente, usando fotones muy energéticos para separar este gas de Titán por radiación ultravioleta en el vacío”.

La radiación ultravioleta en el vacío impacta las moléculas de nitrógeno y metano en la atmósfera superior de Titán y las separa en sus componentes. Los científicos no saben si esto produce el mismo tipo de polímero que son formados por descarga eléctrica”.

“Cuando puedes romper las moléculas de nitrógeno y metano con luz, puedes conseguir polímeros similares a aquellos formados cuando una descarga eléctrica las separa”, dijo Smith. “O podrías conseguir polímeros diferentes. La química es algo complicada, y nosotros sencillamente no sabemos las respuestas a la mayoría de las preguntas más simples. Pero esa es una de las razones por las efectuaremos los experimentos en Berkeley”.

El trabajo que se está realizando en el laboratorio de Smith es importante para los científicos de la NASA de la misión Cassini y para el posible seguimiento de las misiones a Saturno. El orbitador Cassini fue lanzado en 1997 y enviará una sonda en la atmósfera de Titán en diciembre. Esta sonda Huygens flotará en la superficie de Titán en enero próximo.

“La gruesa capa de neblina anaranjada, en forma de aerosol, es básicamente un manojo de plásticos orgánicos – polímeros de carbono, hidrógeno y nitrógeno”, dijo Smith, jefe del departamento de química de la UA. “Las partículas eventualmente se depositan en la superficie de Titán, donde ellas producen la materia orgánica necesaria para que la química continúe”.

La sonda Cassini Huygens será el primer instrumento que tomará muestras de este aerosol. Esta sonda dará a los químicos alguna información rudimentaria de la química de este material. Pero la sonda no nos contará mucho de la química orgánica de la superficie de Titán.

Una misión de seguimiento a Titán que incluye un laboratorio orgánico robótico dará a los científicos una visión mucho más detallada de la superficie. El experimento está siendo diseñado por Lunine y Smith en colaboración con investigadores de Caltech y el Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA.

Lunine lidera el “focus group” del Instituto Astrobiology de la NASA y es uno de los tres científicos interdisciplinarios de la misión Cassini para la sonda Huygens.

“Nosotros no sabemos realmente como se formó la vida en la Tierra, o en cualquier planeta en la que se haya formado”, dijo Lunine. “ No hay huellas dejadas de cómo esto pasó en la Tierra, porque todas las moléculas orgánicas han sido procesadas bioquímicamente a la fecha. Titán es nuestra mejor chance de estudiar química orgánica en un ambiente planetario que ha permanecido sin vida a lo largo de miles de millones de años”.

Fuente original: UA News Release