Crédito de imagen: UA
Mientras la nave espacial Cassini ha estado volando hacia Saturno, los químicos en la Tierra han estado haciendo contaminación plástica como la que llueve en la atmósfera de la luna de Saturno, Titán.
Los científicos sospechan que los sólidos orgánicos han estado cayendo del cielo de Titán durante miles de millones de años y podrían ser compuestos que preparan el escenario para el próximo paso químico hacia la vida. Colaboran en experimentos de laboratorio de la Universidad de Arizona que ayudarán a los científicos de Cassini a interpretar los datos de Titán y planificar una misión futura que desplegaría un laboratorio de química orgánica en la superficie de Titán.
Los químicos en el laboratorio de Mark A. Smith en la Universidad de Arizona crean compuestos como los que se condensan del 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 nitrógeno y metano de Titán. Las tolinas de Titán son creadas por la luz solar ultravioleta y los electrones que salen del campo magnético de Saturno.
Las tolinas deben disolverse para producir aminoácidos que son los componentes básicos de la vida. Pero los químicos saben que los tholins no se disolverán en los lagos u océanos de etano / metano de Titán.
Sin embargo, se disuelven fácilmente en agua o amoníaco. Y los experimentos realizados hace 20 años muestran que disolver las tolinas en agua líquida produce aminoácidos. Entonces, dado el agua líquida, puede haber aminoácidos en la versión de la sopa primordial de Titán.
El oxígeno es el otro elemento 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. (Ver Titán revela una superficie dominada por Icy Bedrock.) El científico planetario de la UA Jonathan Lunine y otros teorizan que cuando los volcanes erupcionen en Titán, parte de este hielo podría derretirse y fluir a través del paisaje. Flujos similares podrían resultar cuando los cometas y los asteroides chocan contra Titán.
Mejor aún, es posible que el agua de Titán no se congele de inmediato porque probablemente esté mezclada con suficiente amoníaco (anticongelante) para permanecer líquido durante aproximadamente 1,000 años, señalaron Smith y Lunine en un artículo de investigación publicado en la edición de noviembre pasado de "Astrobiology".
Entonces, aunque Titán está extremadamente frío, alrededor de 94 grados Kelvin (menos 180 grados Celsius o menos 300 grados Fahrenheit), el agua puede fluir brevemente a través de la superficie, suministrando oxígeno y un medio para la química, concluyen.
Para comprender mejor cómo podría funcionar todo esto en conjunto, el grupo de Smith está generando tholins en el laboratorio, analizando sus propiedades espectroscópicas e intentando comprender su química.
"Estamos tratando de aprender cómo reaccionarán los compuestos con el agua fundida en la superficie de Titán, qué compuestos producirán y, por lo tanto, qué deberíamos estar buscando realmente", explicó Smith. “No solo buscamos plástico atmosférico en la superficie, sino el resultado del tiempo y el aporte de energía durante miles de millones de años.
"Queremos saber qué tipo de moléculas han evolucionado y si han evolucionado a lo largo de vías que podrían proporcionar información sobre cómo se desarrollaron las moléculas biológicas en la Tierra primordial". él dijo.
Mark A. Smith, profesor y jefe del departamento de química de la UA
? Algo de lo que hemos aprendido hasta ahora en nuestros experimentos es que estos materiales son mezclas brutas de moléculas increíblemente complejas? Smith agregó. ? Carl Sagan pasó los últimos 10 años de su vida estudiando estos compuestos en experimentos como el nuestro. Lo que hemos encontrado complementa su trabajo. Vemos las mismas firmas espectroscópicas ".
Pero el grupo de Smith también descubrió que hay un componente de estas moléculas que es muy reactivo y que fácilmente, dentro de un período de tiempo razonable, puede reaccionar en la superficie de Titán para producir compuestos oxigenados.
"¿Y eso es lo que estamos empezando a desentrañar ahora?" Dijo Smith.
"Nuestro trabajo se volverá mucho más interesante este otoño, en nuestros experimentos en la Fuente de Luz Avanzada del Laboratorio Lawrence Berkeley", agregó. "Usaremos un sincrotrón para crear tholins fotoquímicamente, usando fotones muy enérgicos para romper este gas Titán mediante radiación ultravioleta al vacío".
La radiación ultravioleta al vacío golpea las moléculas de nitrógeno y metano en la atmósfera superior de Titán y las destruye. Los científicos no saben si esto produce los mismos tipos de polímeros que se forman a partir de una descarga eléctrica.
"Cuando puedes romper las moléculas de nitrógeno y metano con la luz, puedes obtener polímeros similares a los que se forman cuando una descarga eléctrica los separa", dijo Smith. “O puedes obtener diferentes polímeros. La química es bastante compleja y simplemente no sabemos las respuestas a tantas de las preguntas más simples. Pero esa es una de las razones por las que llevaremos a cabo los experimentos en Berkeley ".
El trabajo que se realiza en el laboratorio de Smith es importante para los científicos de la Misión Cassini de la NASA y las posibles misiones de seguimiento a Saturno. El orbitador Cassini se lanzó en 1997 y lanzará una sonda en la atmósfera de Titán en diciembre. Esta sonda Huygens flotará en la superficie de Titán el próximo enero.
? La espesa capa de bruma de aerosol naranja de Titan es básicamente un montón 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 producen la materia prima orgánica para cualquier química orgánica".
La sonda Huygens de Cassini será el primer instrumento en tomar muestras de este aerosol. Les dará a los científicos información química rudimentaria sobre este material. Pero la sonda no les dirá mucho sobre química orgánica en la superficie de Titán.
Una misión de seguimiento a Titán que incluye un laboratorio robótico de química orgánica les 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 de la NASA.
Lunine lidera el grupo focal del Instituto de Astrobiología de la NASA en Titán y es uno de los tres científicos interdisciplinarios de la misión Cassini para la sonda Huygens.
"Realmente no sabemos cómo se formó la vida en la Tierra, o en el planeta que se formó". Dijo Lunine. ? No quedan rastros de cómo sucedió en la Tierra, porque todas las moléculas orgánicas de la Tierra ya se han procesado bioquímicamente. Titán es nuestra mejor oportunidad para estudiar química orgánica en un entorno planetario que ha permanecido sin vida durante miles de millones de años.
Fuente original: Comunicado de prensa de la UA
