La Brumosa Historia del Aire de Titán

 

Concepción artística de un lago de hidrocarburos en Titán. Crédito de la imagen: NASA

¿Qué luna rocosa tiene una atmósfera rica en nitrógeno, patrones meteorológicos y geológicos como la Tierra, mares de hidrocarburos líquidos y una probabilidad relativamente alta de sostener vida? La respuesta es Titán, la fascinante luna de Saturno.

Las muchas similitudes de Titán con la Tierra es la razón por la cual los astrobiólogos están tan fascinados por esta inusual luna. Su atmósfera es a menudo vista como un análogo de lo que la atmósfera de la Tierra pudo haber sido hace miles de millones de años. A pesar de los 800 millones de millas entre los dos mundos, sus atmósferas podrían haber sido creadas a través de la estratificación gravitatoria y el procesamiento de asteroides y cometas.

“Titán ofrece un entorno extraordinario para comprender mejor algunos de los procesos químicos que llevaron a la aparición de la vida en la Tierra”, dice Josep M. Trigo-Rodríguez, del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) en Barcelona, España. ” La atmósfera de Titán es un laboratorio natural que, en muchos aspectos, parece tener una fuerte semejanza a nuestra imagen actual de la atmósfera pre-biótica de la Tierra.”

Esto es remarcable, ya que se pensaba que la Tierra y Titán se hicieron a partir de recetas de materiales muy diferentes a muy distintas temperaturas, dice.

El trabajo de investigación, “Claves sobre la importancia de los cometas en el origen y evolución de las atmósferas de Titán”, por Trigo-Rodríguez y F. Javier Martín-Torres (Centro de Astrobiología, Madrid, España), publicado recientemente en la revista Planetary and Space Science, ofrece una idea de las afinidades de las atmósferas de la Tierra y de Titán.

Formando una atmósfera desde cero

La nave espacial Cassini de la NASA tomó esta foto de la luz del sol reflejándose en un lago en Titán. Crédito de la imagen: NASA

La Tierra se formó presuntamente por rocas chamuscadas pobres en oxígeno (planetesimales), ubicadas en el interior del sistema solar, mientras que Titán se formó a partir de rocas que eran ricas en oxígeno y en otras sustancias químicas volátiles (cometesimales) en el exterior del sistema solar. Trigo-Rodríguez y Martín-Torres creen que los ingredientes orgánicos esenciales en la atmósfera de la Tierra primitiva se vaporizaron y fueron arrastrados por los vientos solares. Los ingredientes para el aire que respiramos hoy en día regresaron hace alrededor de 4 mil millones de años, durante una tormenta cataclísmica de rocas conocida como el Bombardeo Intenso Tardío (LHB). Durante este período, materiales ricos en oxígeno y volátiles de la parte exterior del sistema solar fueron lanzados en masa hacia el interior del sistema solar.

Chris McKay, científico planetario del Ames Research Center de la NASA, dice que los cometas pueden haber hecho pequeñas contribuciones al contenido de agua, dióxido de carbono y nitrógeno de la atmósfera primitiva de la Tierra “, pero no eran la fuente principal”. Esto se sabe porque la relación entre deuterio e hidrógeno de nuestros océanos no coincide con la relación encontrada en cometas. Trigo-Rodriguez dice que los asteroides lanzados hacia nuestra zona durante el LHB podrían ser la principal fuente de agua en la Tierra.

Trigo-Rodríguez dice que él y McKay están básicamente en sintonía “Creemos que los asteroides y los cometas fueron fuentes clave para el agua y la materia orgánica”, dice Trigo-Rodríguez. Hace cuatro mil millones de años, algunos asteroides contenían tanto hielo que habrían traído tanta agua a nuestro planeta como lo hicieron los cometas.

Trigo-Rodríguez y Torres Martin estudiaron cómo los isótopos de hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno reaccionaron con sus entornos en la Tierra y Titán. Analizaron los datos registrados por la sonda Cassini-Huygens para entender mejor los ratios isotópicos en la densa y brumosa atmósfera de Titán.

Las diferentes distancias desde el Sol y sus distintos tamaños y condiciones medioambientales llevaron a los dos mundos hacia diferentes evoluciones químicas. Aún así, la Tierra y Titán se vieron los dos afectados por abundantes masas de agua, que proporcionaron una fuente rica en volátiles para ambas atmósferas durante el bombardeo intenso tardío.

La desgasificación y los procesos de colisión en ambos mundos condujo a atmósferas dominadas por nitrógeno molecular con ratios isotópicos similares de hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno.

El origen de la vida y otras cuestiones

Una impresión artística de un planeta siendo esterilizado por un continuo bombardeo de cometas y meteoros. Un nuevo estudio muestra que los impactos no habrían esterilizado completamente la Tierra primitiva. Crédito de la imagen: David Hardy

“Vemos a Titán como un oasis natural de una importancia astrobiológica notable para entender el entorno en el que el origen de la vida tuvo lugar en la Tierra,” dice Trigo-Rodríguez. “Parece que un escenario plausible para construir vida consiste en una atmósfera densa, donde las partículas pequeñas como bruma orgánica y metales meteóricos podrían actuar como catalizadores para la formación de compuestos orgánicos más complejos a partir de precursores simples, tales como el monóxido de carbono y el metano, promoviendo mayor complejidad “.

De hecho, un experimento en 2007 por la profesora de química Margaret Tolbert y la estudiante Melissa Trainer en la Universidad de Colorado en Boulder mostró que la atmósfera primitiva de la Tierra podría haber tenido la misma bruma orgánica que fomenta la formación de moléculas orgánicas complejas en Titán.

Los científicos siguen preguntándose cómo Titán es capaz de mantener todo su metano en la atmósfera. De acuerdo con McKay, “la atmósfera de la Tierra se compone de compuestos que persisten miles de millones de años. Sin embargo en Titán todo el metano debería haber sido destruido por la luz solar en una escala de tiempo de unos 30 millones de años. Debe haber una fuente de suministro continuado de metano”.

El metano en la atmósfera podría venir principalmente de los lagos de hidrocarburos líquidos de Titán. Pero para entender realmente el abastecimiento de metano, a Martín Torres le gustaría ver otra sonda enviada a la superficie de la luna. (La misión Cassini envió la sonda Huygens a Titán en enero de 2005 pero en la sonda había instrumentos limitados y sólo pudo transmitir datos desde la superficie durante 90 minutos hasta que la energía de la batería se acabó).

“Necesitamos una exploración de la superficie mediante una misión con aterrizaje”, dice Martin-Torres. “Todavía nos faltan los datos más importantes.” Una sonda en tierra podría examinar la composición de la superficie de Titán, la naturaleza de su química de bajas temperaturas, y la búsqueda de signos de vida.

This story was originally published in English.

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