Más allá de la tierra el consenso científico general es que el mejor lugar para buscar evidencia de vida extraterrestre es Marte. Sin embargo, de ninguna manera es el único lugar. Aparte de los muchos planetas extrasolares que han sido designados como "potencialmente habitables, “Hay muchos otros candidatos aquí mismo en nuestro sistema solar. Estos incluyen los muchos satélites helados que se cree que tienen océanos interiores que podrían albergar vida.

Entre ellos se encuentra Titán, La luna más grande de Saturno que tiene todo tipo de química orgánica entre su atmósfera y su superficie. Durante algún tiempo, Los científicos han sospechado que el estudio de la atmósfera de Titán podría proporcionar pistas vitales sobre las primeras etapas de la evolución de la vida en la Tierra. Gracias a una nueva investigación dirigida por el gigante tecnológico IBM, un equipo de investigadores ha logrado recrear las condiciones atmosféricas en Titán en un laboratorio.

Su investigación se describe en un artículo titulado "Imaging Titan's Organic Haze at Atomic Scale, "que apareció recientemente en la edición del 12 de febrero de Las cartas del diario astrofísico . El equipo de investigación fue dirigido por el Dr. Fabian Schulz y el Dr. Julien Maillard e incluyó a muchos colegas de IBM Research-Zurich, la Universidad de Paris-Saclay, la Universidad de Rouen en Mont-Saint-Aignan, y el Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck.

Gran parte de lo que sabemos sobre Titán hoy se debe a la nave espacial Cassini, que orbitó Saturno de 2004 a 2017 y terminó su misión al sumergirse en la atmósfera de Saturno. Durante este tiempo, Cassini realizó muchas mediciones directas de la atmósfera de Titán, revelando un entorno sorprendentemente parecido a la Tierra. Básicamente, Titán es el único otro cuerpo del sistema solar que tiene una atmósfera densa de nitrógeno y se están produciendo procesos orgánicos.

Lo que es particularmente interesante es el hecho de que los científicos creen que hace aproximadamente 2.800 millones de años, La atmósfera de la Tierra puede haber sido similar. Esto coincide con la Era Mesoarcaica, un período en el que las cianobacterias fotosintéticas crearon los primeros sistemas de arrecifes y convirtieron lentamente el dióxido de carbono atmosférico de la Tierra en gas oxígeno (lo que finalmente condujo a su equilibrio actual de nitrógeno y oxígeno).

Si bien se cree que la superficie de Titán contiene pistas que podrían mejorar nuestra comprensión de cómo surgió la vida en nuestro sistema solar, tener una visión clara de esa superficie ha sido un problema. La razón de esto tiene que ver con la atmósfera de Titán, que está impregnado por una densa neblina fotoquímica que dispersa la luz. Como Leo Gross y Nathalie Carrasco (coautores del estudio) explicaron en un artículo reciente publicado en IBM Research Blog:

"La neblina de Titán consiste en nanopartículas hechas de una amplia variedad de moléculas orgánicas grandes y complejas que contienen carbono, hidrógeno y nitrógeno. Estas moléculas se forman en una cascada de reacciones químicas cuando la radiación (ultravioleta y cósmica) golpea la mezcla de metano, nitrógeno y otros gases en atmósferas como la de Titán ".

Como resultado, todavía hay mucho que los científicos no saben sobre los procesos que impulsan la atmósfera de Titán, que incluye la estructura química exacta de las grandes moléculas que componen esta neblina. Por décadas, Los astroquímicos han estado realizando experimentos de laboratorio con moléculas orgánicas similares conocidas como tholins, un término derivado de la palabra griega para "fangoso" (o "brumoso").

Las tholinas se refieren a una amplia variedad de compuestos orgánicos que contienen carbono que se forman cuando se exponen a los rayos solares UV o cósmicos. Estas moléculas son comunes en el sistema solar exterior y se encuentran típicamente en cuerpos helados. donde la capa superficial contiene hielo de metano que está expuesto a la radiación. Su presencia está indicada por superficies que tienen un aspecto rojizo, o como si tuvieran manchas de color sepia.

Por el bien de su estudio, el equipo dirigido por Schulz y Maillard realizó un experimento en el que observaron tholins en varias etapas de formación en un entorno de laboratorio. Como explicaron Gross y Carrasco:

"Inundamos un recipiente de acero inoxidable con una mezcla de metano y nitrógeno y luego desencadenamos reacciones químicas a través de una descarga eléctrica, imitando así las condiciones en la atmósfera de Titán. Luego analizamos más de 100 moléculas resultantes que componen las tholins de Titán en nuestro laboratorio en Zurich, obteniendo imágenes de resolución atómica de alrededor de una docena de ellas con nuestro microscopio de fuerza atómica de baja temperatura construido en casa ".

Al resolver moléculas de diferentes tamaños, el equipo pudo vislumbrar las diferentes etapas a través de las cuales crecen estas moléculas de neblina, así como su composición química. En esencia, observaron un componente clave en la atmósfera de Titán a medida que se formaba y acumulaba para crear el famoso efecto nebuloso de Titán. Dijo Conor A. Nixon, un investigador del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (que no estaba afiliado al estudio):"Este documento muestra un nuevo trabajo innovador en el uso de microscopía a escala atómica para investigar las estructuras de complejos, moléculas orgánicas de múltiples anillos. El análisis típico de compuestos generados en laboratorio utilizando técnicas como la espectroscopia de masas revela las proporciones relativas de los diversos elementos, pero no el enlace químico y la estructura.

"Por esta primera vez aquí, vemos la arquitectura molecular de compuestos sintéticos similares a los que se cree que causan la neblina naranja de la atmósfera de Titán. Esta aplicación ahora proporciona una nueva y emocionante herramienta para el análisis de muestras de materiales astrobiológicos, incluidos meteoritos y muestras devueltas de cuerpos planetarios ".

Y lo que es más, sus resultados también pueden arrojar luz sobre el misterioso ciclo hidrológico basado en el metano de Titán. En la tierra, este ciclo consiste en la transición del agua entre un estado gaseoso (vapor de agua) y un estado líquido (lluvia y agua superficial). En titán el mismo ciclo ocurre con el metano, que pasa del gas metano atmosférico y cae como lluvia de metano para formar los famosos lagos de hidrocarburos de Titán.

En este caso, Los resultados del equipo de investigación podrían revelar el papel que juega la neblina química en el ciclo del metano de Titán, incluso si estas nanopartículas pueden flotar o no en sus lagos de metano. Es más, Estos hallazgos podrían revelar si aerosoles atmosféricos similares ayudaron a que surgiera vida en la Tierra hace miles de millones de años.

"Se sabe que las estructuras moleculares que hemos obtenido ahora son buenos absorbentes de la luz ultravioleta, "describieron Gross y Carrasco". Sucesivamente, significa que la neblina puede haber actuado como un escudo que protege las moléculas de ADN en la superficie de la Tierra primitiva de la radiación dañina ".

Si esta teoría es correcta, Los hallazgos del equipo no solo ayudarían a los científicos a comprender las condiciones bajo las cuales surgió la vida aquí en la Tierra, también podrían apuntar hacia la posible existencia de vida en Titán. La naturaleza misteriosa de este satélite es algo de lo que los científicos se dieron cuenta por primera vez a principios de la década de 1980. cuando las sondas espaciales Voyager 1 y 2 volaron a través del sistema Saturno. Desde entonces, los científicos han reconstruido

Para la década de 2030, La NASA planea enviar un helicóptero robótico llamado Dragonfly a Titán para explorar su superficie y atmósfera y buscar posibles signos de vida. Como siempre, El trabajo teórico y los experimentos de laboratorio realizados mientras tanto permitirán a los científicos reducir el enfoque y aumentar las probabilidades de que la misión (una vez que llegue) encuentre lo que busca.