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¿Qué está consumiendo el hidrógeno molecular
y el acetileno en la superficie de Titán?

Alberto González Fairén
Dos investigaciones basadas en datos de la sonda Cassini están ofreciendo nuevas conclusiones acerca de la compleja actividad química que tiene lugar sobre la superficie de la luna de Saturno Titán. Los dos estudios dejan abierta la posibilidad de que los datos reflejen el descubrimiento de una hipotética biosfera basada en el metano.
l primer estudio lo ha llevado a cabo Darrell Strobel, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore. El análisis ha servido para elaborar un mapa de las densidades de los elementos que constituyen la atmósfera y la superficie de Titán. Particularmente, Strobel ha evaluado la concentración de hidrógeno molecular (H2), la tercera especie más abundante en la atmósfera de Titán. Modelos previos indicaban que las moléculas de hidrógeno, un subproducto de la ruptura de moléculas de acetileno (C2H2) y metano (CH4) en la atmósfera superior, deberían estar distribuidas de manera homogénea en todas las capas de la atmósfera. Sin embargo, los datos recogidos por la sonda Cassini (Figura 1) muestran una acumulación de moléculas de hidrógeno en la tropopausa y la baja termosfera, y su precipitación a través de capas inferiores. El trabajo de Strobel ha revelado un flujo de moléculas de hidrógeno hacia la superficie similar a su tasa de escape al espacio interplanetario a través de la atmósfera superior, estimado en 2x1010 moléculas por segundo y por centímetro cuadrado de superficie. Sin embargo, el hidrógeno desaparece totalmente al llegar al suelo, a pesar de que es químicamente inerte en la atmósfera de Titán (Figura 2). Como no parece probable que esté siendo almacenado en cuevas o espacios subsuperficiales, algún proceso no identificado está consumiendo hidrógeno en la superficie de Titán. Los datos invitan a especular con una posible participación biológica.
Representación artística de la sonda Cassini
Figura 1: Representación artística de la sonda Cassini en el sistema de Saturno. (NASA)
La atmósfera de Titán...
Figura 2: La atmósfera de Titán, captada por la sonda Cassini en 2005. (NASA/JPL/Space Science Institute)
Por ejemplo, el hidrógeno sería el gas de consumo más fácil en Titán por una hipotética biosfera basada en el metano. Y el flujo de hidrógeno molecular medido en la superficie es muy superior al que precisarían para su consumo hipotéticos organismos metanógenos. En Titán, las temperaturas en superficie alcanzan los 180 grados centígrados bajo cero, lo que haría necesaria la presencia de un catalizador para convertir las moléculas de hidrógeno y el acetileno en metano. El catalizador podría ser algún tipo de mineral aún no identificado sobre la superficie de Titán (Figura 3).
La superficie de Titán a través de la atmósfera

Figura 3: La superficie de Titán a través de la atmósfera. (NASA/JPL/Space Science Institute)

El segundo estudio, dirigido por Roger Clark, del Servicio Geológico de Estados Unidos, ha consistido en la caracterización de los hidrocarburos presentes sobre la superficie de Titán. Los depósitos principales están formados por benceno sólido (C6H6) en cantidades superiores a las que predecían los modelos previos, etano (C2H6) o metano (CH4) sólido o líquido, aerosoles de cianuro de hidrógeno (HCN), y otros compuestos orgánicos todavía sin identificar. Sin embargo, el acetileno no está presente, aunque modelos previos apuntaban a que la interacción de la radiación solar con ciertos compuestos de la atmósfera tendría como resultado la producción de acetileno, que caería hacia la superficie.

La ausencia de acetileno es importante desde un punto de vista astrobiológico porque este compuesto podría ser fácilmente empleado como fuente de energía por seres vivos con un metabolismo basado en el metano. Su ausencia, unida a la del hidrógeno molecular, invita a considerar la participación de organismos metanógenos consumiendo ambos compuestos para llevar a cabo sus funciones vitales. Aunque no es menos cierto que la radiación solar o los rayos cósmicos pueden transformar el acetileno de la atmósfera en moléculas más complejas, que caerían sobre la superficie.

Si se confirma que estos estudios preliminares son evidencia de actividad biológica en Titán, serían doblemente significativos, ya que se trataría de una forma de vida diferente a la de la Tierra, y no basada en el agua líquida. La superficie de Titán es tan fría que organismos basados en el metano tendrían que emplear sustancias que se encontraran en fase líquida a esas temperaturas para desarrollar sus funciones vitales. La lista de candidatos no es muy larga: metano y moléculas relacionadas, como etano. Además, los datos de Cassini revelan que no hay hielo de agua expuesto en la superficie. Este resultado permite aventurar que una lluvia de compuestos orgánicos está cayendo de forma constante sobre la superficie sólida de Titán, formada por hielo de agua. El resultado es la presencia de una capa gruesa de hidrocarburos sobre la superficie, cubriendo el hielo de agua. Completan el paisaje, aunque únicamente en las regiones polares, ríos, lagos y mares de metano y etano líquidos (Figura 4). Sin embargo, la lluvia de compuestos orgánicos es tan persistente que siempre están presentes sobre el hielo de agua, a pesar del lavado continuo del ciclo líquido de metano y etano en altas latitudes. Estos resultados implican que Titán posee una superficie muy dinámica, donde la química orgánica juega un papel esencial.
Estructuras fluviales sobre la superficie de Titán
Figura 4: Estructuras fluviales sobre la superficie de Titán. (NASA) Click para ampliar!
 
 
San Francisco (California), EEUU, 02 de Agosto de 2010.
 
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