¿Qué está consumiendo hidrógeno y acetileno en Titán?

4 de junio de 2010


Dos nuevos trabajos basados en los datos aportados por la sonda Cassini ponen de manifiesto la compleja actividad química que existe en la superficie de Titán, una luna de Saturno.
Mientras que la química no biológica ofrece una posible explicación, algunos científicos creen que estas firmas químicas refuerzan el argumento a favor de una forma de vida primitiva y exótica o precursora de la vida en la superficie de Titán. Según una teoría planteada por astrobiólogos, las firmas cumplen dos condiciones que son importantes y necesarias para la hipótesis de la "vida basada en el metano."
Un hallazgo clave procede de un artículo online publicado en la revista Icarus que demuestra que las moléculas de hidrógeno caen desde la atmósfera de Titán y desaparecen en la superficie. Otro artículo de la revista Journal of Geophysical Research ha cartografiado los niveles de hidrocarburos presentes en la superficie de Titán y ha decubierto que hay una carencia de acetileno.
Esta falta de acetileno es sinificativa porque este producto químico sería probablemente la mejor fuente de energía para una vida basada en el metano en Titán, dijo 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 el año 2005. Por ello, una interpretación de estos datos es que el acetileno faltante se ha consumido como alimento. Sin embargo, McKay dice que el flujo de hidrógeno es incluso más crítico debido a que todos los mecanismos propuestos implican el consumo de hidrógeno.
“Sugerimos el consumo de hidrógeno porque es evidente que es el gas que usaría la vida de Titán para consumir, de forma similar al oxígeno que nosotros consumimos en la Tierra”, dice McKay. “Si estos signos resultan ser una señal de vida, sería doblemente emocionante debido a que se trataría de 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 metano son sólo hipotéticas. Los científicos no han detectado aún esta forma de vida en ningún lugar, aunque hay microbios basados en agua líquida en la Tierra que se alimentan de metano o lo producen como producto de desecho. En Titán, donde las temperaturas son de alrededor de 90 Kelvin, un organismo basado en el metano tendría que utilizar una sustancia que es líquida como su medio de procesos biológicos, pero no el propio agua. El agua es sólida en la superficie de Titán y demasiado fría para soportar la vida tal y como la conocemos.
La lista de líquidos candidatos es muy corta: metano líquido y moléculas relacionadas como el etano. Aunque al agua líquida se la suele considerar necesaria para la vida, existe una extensa especulación en publicaciones de literatura científica sobre que no es un requisito estrictamente necesario.
Los nuevos hallazgos de hidrógeno son compatibles con las condiciones que podría producir una forma de vida exótica basada en el metano, pero no prueban definitivamente su existencia, dice Darrell Strobel, científico interdisciplinar de la Cassini con sede en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, autor del artículo sobre el hidrógeno.
Strobel, que estudia la atmósfera superior de Saturno y de Titán, analizó datos del espectrómetro infrarrojo compuesto y del espectrómetro de iones y masas neutras de la Casini en su nuevo artículo. El artículo describe la densidad de hidrógeno en diferentes partes de la atmósfera y de la superficie. Los modelos anteriores habían predicho que las moléculas de hidrógeno, un subproducto de la luz ultravioleta solar, que descompone las moléculas de metano y acetileno de la atmósfera superior, debería distribuirse de forma bastante pareja a lo largo de las capas atmosféricas.
Strobel encontró una disparidad en las densidades del hidrógeno que generan en 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 tuvieses una manguera y estuvieses aspirando el hidrógeno hacia el terreno, pero desapareciendo”, dice Strobel. “No me esperaba este resultado, porque el hidrógeno molecular es químicamente muy inerte en la atmósfera, muy ligero y de gran flotabilidad. Debería “flotar” hacia las capas altas de la atmósfera y escapar”.
Strobel dijo que no es probable que el hidrógeno se almacene en una cueva o en un espacio subterráneo en Titán. La superficie de Titán es tan fría que sería necesario un proceso químico en el que participase un catalizador para convertir las moléculas de hidrógeno y acetileno de nuevo en metano, aunque en general habrá una liberación neta de energía. La barrera de energía podría ser superada si hubiera un mineral desconocido que actuara como catalizador en la superficie de Titán.
La investigación del mapeo 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 datos visuales y del espectrómetro de cartografía infrarroja de la Cassini. Los científicos esperaban que las interacciones del sol con los compuestos químicos de la atmósfera produjeran acetileno y que éste que cayera para cubrir la superficie de Titán. Pero Cassini no detectó acetileno en la superficie.
Además, el espectrómetro de Cassini detectó una ausencia de hielo de agua en la superficie de Titán, pero grandes cantidades de benceno y otros materiales, los cuales parece 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 llegan lagos y mares de la misma forma que el agua líquida lo hace en la Tierra.
"La química de la atmósfera de Titán está provocando que lluevan compuestos orgánicos que se precipitan tan deprisa que incluso las corrientes de metano líquido y etano en la superficie orgánicos lavan los compuestos orgánicos, el hielo se cubre de nuevo rápidamente", explicó Clark. "Todo implica que Titán es un lugar dinámico en el que la química orgánica está actuando."
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 indica que la explicación biológica debería ser la última opción después de haberse considerado todas las explicaciones no biológicas”, dice Allen. “Tenemos un montón de 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 involucren catalizadores minerales”.
"Estos nuevos resultados son sorprendentes y emocionantes", añadió Linda Spilker, científico del proyecto Cassini en el JPL. "Cassini tiene todavía muchos sobrevuelos de Titán por delante que puedan ayudarnos a resolver lo que está sucediendo en la superficie."
La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. JPL, una división del Instituto Tecnológico de California, dirige la misión para la Ciencia Espacial de la NASA, Washington, DC El orbitador Cassini fue diseñado, desarrollado y ensamblado en el JPL.

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