Titán, La luna más grande de Saturno, es un laboratorio natural para estudiar los orígenes de la vida. Como la tierra Titán tiene una atmósfera densa y ciclos climáticos estacionales, pero la composición química y mineralógica son significativamente diferentes. Ahora, investigadores terrestres han recreado las condiciones de la luna en pequeños cilindros de vidrio, revelando propiedades fundamentales de dos moléculas orgánicas que se cree que existen como minerales en Titán.

Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la reunión de otoño de la American Chemical Society (ACS).

"Las moléculas orgánicas simples que son líquidas en la Tierra suelen ser cristales minerales sólidos helados en Titán debido a sus temperaturas extremadamente bajas, hasta -290 F, "dice Tomče Runčevski, Doctor., investigador principal del proyecto. "Descubrimos que dos de las moléculas que probablemente sean abundantes en Titán, acetonitrilo (ACN) y propionitrilo (PCN), ocurren predominantemente en una forma cristalina que crea nano superficies altamente polares. que podrían servir como plantillas para el autoensamblaje de otras moléculas de interés prebiótico ".

La mayor parte de lo que sabemos ahora sobre este mundo helado se debe a la misión Cassini-Huygens de 1997-2017 a Saturno y sus lunas. De esa misión, Los científicos saben que Titán es un lugar atractivo para estudiar cómo surgió la vida. Como la tierra Titán tiene una atmósfera densa, pero está compuesto principalmente de nitrógeno, con un toque de metano. Es el único cuerpo conocido en el espacio, que no sea la Tierra, donde se haya encontrado evidencia clara de charcos estables de líquido superficial. Impulsado por la energía del sol, El campo magnético y los rayos cósmicos de Saturno, tanto el nitrógeno como el metano reaccionan en Titán para producir moléculas orgánicas de varios tamaños y complejidades. Se cree que ACN y PCN están presentes en la característica neblina amarilla de la luna en forma de aerosoles, y llueven sobre la superficie, sedimentando como trozos sólidos de minerales.

Las propiedades de estas moléculas en la Tierra son bien conocidas, pero sus características en condiciones similares a las de Titán no se han estudiado hasta ahora. "En el laboratorio, recreamos las condiciones en Titán en diminutos cilindros de vidrio, "Dice Runčevski." Normalmente, introducimos agua, que se congela en hielo a medida que bajamos la temperatura para simular la atmósfera de Titán. Lo rematamos con etano, que se vuelve líquido, imitando los lagos de hidrocarburos que encontró Cassini-Huygens. "Se agrega nitrógeno al cilindro, y se introducen ACN y PCN para simular la lluvia atmosférica. Luego, los investigadores suben y bajan ligeramente las temperaturas para imitar los cambios de temperatura en la superficie de la luna.

Los cristales que se formaron fueron analizados utilizando instrumentación de difracción de neutrones y sincrotrón, experimentos espectroscópicos y medidas calorimétricas. La obra, apoyado por cálculos y simulaciones, involucró al equipo de Runčevski de la Universidad Metodista del Sur, así como científicos del Laboratorio Nacional Argonne, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, y la Universidad de Nueva York.

"Nuestra investigación reveló mucho sobre las estructuras de los hielos planetarios que antes se desconocían, "Runčevski dice". Por ejemplo, encontramos que una forma cristalina de PCN no se expande uniformemente a lo largo de sus tres dimensiones. Titán pasa por cambios de temperatura, y si la expansión térmica de los cristales no es uniforme en todas las direcciones, puede hacer que la superficie de la luna se agriete ”. Un conocimiento tan detallado de estos minerales podría ayudar al equipo a comprender mejor cómo es la superficie de Titán.

Runčevski ahora está preparando cristales de ACN, PCN, y mezclas de ACN y PCN para obtener espectros detallados. "Los científicos podrán comparar estos espectros conocidos con la biblioteca espectral recopilada por Cassini-Huygens y asignar bandas no identificadas, ", dice. Los estudios ayudarán a confirmar la composición mineral en Titán y probablemente proporcionarán información para los investigadores que trabajan en una próxima misión de la NASA a Titán". lanzamiento en 2027.