Titán es la segunda luna más grande del sistema solar y la única con una atmósfera densa. En lo alto de esta atmósfera, rica en nitrógeno y metano, la radiación solar produce una gran diversidad de moléculas orgánicas, algunas de las cuales también encontramos en la Tierra como constituyentes de la unidad básica de la vida, la célula.
Un equipo de investigación internacional liderado por Rafael Silva del Instituto de Astrofísica y Ciencias Espaciales y maestro de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Lisboa (Ciências ULisboa), analizó la luz solar reflejada por la atmósfera de Titán e identificó por primera vez casi cien firmas que la molécula de metano (CH4 ) inscribe en la banda visible del espectro electromagnético, huellas esenciales para encontrarlo en otras atmósferas.
Además, el equipo encontró posibles pruebas de la presencia de la molécula de tricarbono (C3 ), una molécula que podría participar en la cadena de reacciones químicas que generan las moléculas complejas de Titán. De confirmarse, será la primera detección de la molécula de tricarbono en un cuerpo planetario.
"La atmósfera de Titán funciona como un reactor químico de tamaño planetario, produciendo muchas moléculas complejas basadas en carbono", dice Rafael Silva, y añade:"De todas las atmósferas que conocemos en el sistema solar, la atmósfera de Titán es la más similar a la Creemos que existió en la Tierra primitiva."
El metano, que en la Tierra es un gas, proporciona información sobre procesos geológicos y potencialmente sobre procesos biológicos. Es una molécula que no sobrevive mucho tiempo en las atmósferas de la Tierra o Titán porque es rápida e irreversiblemente destruida por la radiación solar. Por esta razón, en Titán, el metano debe reponerse mediante procesos geológicos, como la liberación de gas subterráneo.
Este trabajo aportó nueva información sobre la química del propio metano. Las 97 nuevas líneas de su absorción espectral en longitudes de onda de luz visible, en las regiones de color naranja, amarillo y verde, fueron identificadas en bandas de líneas previamente asociadas con la absorción por metano pero nunca individualizadas. Por primera vez se conoce la longitud de onda y la intensidad de cada una de estas líneas.
"Incluso en espectros de alta resolución, las líneas de absorción de metano no son lo suficientemente fuertes con la cantidad de gas que podemos tener en un laboratorio en la Tierra. Pero en Titán tenemos una atmósfera completa, y el camino que recorre la luz a través de la atmósfera puede ser cientos de kilómetros de largo. Esto hace que las diferentes bandas y líneas, que tienen una señal débil en los laboratorios de la Tierra, sean muy evidentes en Titán", dice Rafael Silva.
Conocer y catalogar todas las firmas de la molécula de metano también ayudará a identificar nuevas moléculas, especialmente en atmósferas con una química tan compleja, donde analizar los espectros es un desafío debido a la densidad de las firmas moleculares, incluso con instrumentos de alta resolución.
Así fue como el equipo encontró indicios de la posible presencia de la molécula tricarbono (C3 ) en las capas altas, a una altitud de 600 kilómetros. En el sistema solar, esta molécula, que se manifiesta como una emisión azulada, hasta ahora sólo se conocía en el material que rodea el núcleo de un cometa.
Las líneas de absorción en Titán que el equipo asoció con los tricarbonos son pocas y de baja intensidad a pesar de ser muy específicas de este tipo de moléculas, por lo que en el futuro se realizarán nuevas observaciones para intentar confirmar esta detección.
"Cuanto más sepamos sobre las diferentes moléculas que participan en la complejidad química de la atmósfera de Titán, mejor entenderemos el tipo de evolución química que pudo haber permitido o estar relacionado con el origen de la vida en la Tierra", afirma Rafael Silva y añade:"Se cree que parte de la materia orgánica que contribuyó al origen de la vida en la Tierra se produjo en su atmósfera mediante procesos relativamente similares a los que observamos en Titán".
Actualmente, esta luna de Saturno es un mundo único en el sistema solar, siendo un campo de pruebas para preparar futuras observaciones de las atmósferas de planetas fuera de nuestro sistema planetario, los llamados exoplanetas. Entre ellos puede haber cuerpos pequeños y fríos como Titán.
"La experiencia adquirida en análisis desafiantes como este podría beneficiar las observaciones infrarrojas con el telescopio espacial James Webb, o la futura misión espacial Ariel, de la Agencia Espacial Europea (ESA)", comenta Pedro Machado, segundo autor de este artículo ahora publicado. /P>
Los datos utilizados para este trabajo provienen de observaciones realizadas en junio de 2018 con el espectrógrafo visible y ultravioleta de alta resolución UVES, instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO, en Chile. También se utilizaron datos archivados recopilados con el mismo instrumento en 2005.
La investigación se publica en la revista Planetary and Space Science. .
Más información: Rafael Rianço-Silva et al, Un estudio de espectros visibles de muy alta resolución de Titán:caracterización de líneas en CH4 visible bandas y la búsqueda de C3 , Ciencia planetaria y espacial (2024). DOI:10.1016/j.pss.2023.105836
Proporcionado por la Universidad de Lisboa
