Ciencia.-La neblina de Titán recreada a escala atómica en laboratorio

MADRID, 25 (EUROPA PRESS)

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.

En las frías afueras del sistema solar, la luna más grande de Saturno, Titán, puede contener pistas sobre las primeras etapas de la evolución de la vida en la Tierra. Pero esas pistas se esconden literalmente en la bruma. La atmósfera de Titán está envuelta en una niebla de color marrón anaranjado hecha de aerosoles orgánicos, cuyo origen y naturaleza aún desconcierta a los astrónomos.

El nuevo estudio ha revelado nuevos detalles sobre cómo se pudo haber formado la famosa neblina de Titán y cómo se ve su composición química. Se identificaron moléculas de diferentes tamaños, dando instantáneas de las diferentes etapas a través de las cuales crecen las moléculas para construir la neblina. Los hallazgos se publican en Astrophysical Journal.

La neblina de Titán está formada por nanopartículas compuestas por 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.

Los científicos planetarios creen que, hace unos 2.800 millones de años, la Tierra pudo haber estado rodeada por una neblina similar a la de Titán. Entonces, estudiar la neblina de Titán hoy les da a los científicos una especie de máquina del tiempo para viajar de regreso a los orígenes de la vida en nuestro propio planeta.

Gracias a la nave espacial Cassini que orbitó Saturno de 2004 a 2017, los astrónomos aprendieron mucho sobre la neblina de Titán a partir de mediciones directas en la atmósfera de la luna. Pero todavía no comprenden todos los detalles de la cascada de reacción mediante la cual las nanopartículas están hechas de materias primas tan simples como metano y nitrógeno. Tampoco conocen la estructura química exacta de las grandes moléculas que forman la neblina.

Durante décadas, los astroquímicos han estado recreando la neblina de Titán en el laboratorio en un intento por comprender mejor los componentes de la neblina. Los componentes de este análogo de laboratorio de la neblina de Titán se conocen como tholinas, un término derivado de una palabra griega que significa barro y acuñado en un artículo de Nature de 1979 escrito en coautoría por el astrónomo y autor Carl Sagan.

Eso es exactamente lo que se hizo en el nuevo estudio. Los investigadores inundaron 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 analizaron más de 100 moléculas resultantes que componen las tholins de Titán en el IBM Zurich Research Laboratory, obteniendo imágenes de resolución atómica de alrededor de una docena de ellas con un microscopio de fuerza atómica de baja temperatura.

Durante décadas, los científicos han reunido una imagen general de la composición química de la neblina de Titán. En él, la mayor parte de la neblina está hecha de hidrocarburos aromáticos policíclicos que contienen nitrógeno. Ahora, el estudio eoncontró la confirmación para ese escenario y obtuvo imágenes espaciales reales de esas moléculas en el duplicado de la neblina de Titán hecho en laboratorio.

Las estructuras químicas reveladas en el estudio podrían estar relacionadas con la humectabilidad de la neblina, que impacta el ciclo hidrológico basado en metano en Titán y determina si las nanopartículas flotan o no en los lagos de hidrocarburos de Titán.

Encontrar estos nuevos detalles sobre la estructura química de las tolinas contribuye a nuestra comprensión no solo de la neblina de Titán, sino también de la probabilidad de que los aerosoles hayan favorecido la vida en la Tierra primitiva en el pasado.

Se sabe que las estructuras moleculares de las que hemos obtenido imágenes ahora son buenos absorbentes de la luz ultravioleta. Eso, a su vez, 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.