La primera evidencia experimental que muestra como el nitrógeno atmosférico puede incorporarse a las macromoléculas orgánicas está siendo reportado por el equipo de la University of Arizona. El hallazgo indica que moléculas orgánicas pueden ser encontradas en Titán, el satélite de Saturno que se cree es un modelo de la química previa a la vida en la Tierra.

Hiroshi Imanaka (El conduce la investigación y es miembro del departamento de Química y Bioquímica de la University of Arizona) dice: “La Tierra y Titán son los únicos conocidos con una masa y tamaño planetario con una atmósfera densa, predominante en nitrógeno. El cómo las complejas moléculas orgánicas son nitrogenadas como en la Tierra o Titán, es un gran misterio. Titán es tan interesante porque su atmósfera dominante en nitrógeno y su química orgánica podrían darnos una pista sobre el origen de la vida en nuestro planeta, el nitrógeno es un elemento esencial de la vida”.

Sin embargo, el nitrógeno sólo no podría hacerlo. El gas nitrógeno debe ser convertido a una forma química activa que pueda conducir a las reacciones para formar las bases de sistemas biológicos. El equipo de Imanaka, convirtió una mezcla de gases nitrógeno y metano, similar a la atmósfera de Titán en una colección de moléculas orgánicas por la irradiación de rayos Ultravioleta de alta energía. El laboratorio diseñó esto replicando el cómo la radiación solar afecta la atmósfera de Titán.

Mark Smith (Proffesor y Director de Química y Bioquímica de la UA), indicó que la mayoría del nitrógeno se traslado a componentes sólidos, en lugar de gaseosos. Los modelos previos predicen que el nitrógeno se ‘movería’ de los compuestos gaseosos a los sólidos en un proceso más largo.

Titán luce un color naranja debido al humo de las moléculas orgánicas que envuelven al planeta. Las partículas de humo eventualmente se posarán en la superficie y pueden estar expuestos a las condiciones que podrían crear vida. Sin embargo, los científicos no saben si dichas partículas contienen nitrógeno. Si algunas de las particulas son similares a las creadas por el equipo de la UA en el laboratorio, en su contenido de nitrógeno, es probable que se den las condiciones que conduzcan a la vida.

Las observaciones en el laboratorio, podrían indicar que tipo de instrumentos y que búsquedas deberían desarrollarse para las próximas misiones espaciales.

La publicación de Imanaka y Smith denominada “Formation of nitrogenated organic aerosols in the Titan upper atmosphere”, está programada en la edición Early Online de Proceedings of the National Academy of Sciences, la semana de junio 28 (ver link al final del post). La NASA proporcionó financiamento para esta investigación.

Los investigadores de la UA realizaron esta simulación, basándose en los resultados de la Misión Cassini, que indicaban que una radiación “UV Extrema” al hacer contacto con la atmósfera, crea moléculas orgánicas complejas. Por lo tanto, utilizaron el ALS (Advance Light Source) del laboratorio Lawrence Berkeley en California para disparar luz ultravioleta de alta energía en un cilindro de acero inoxidable conteniendo metano e hidrógeno, mantenido a baja presión. Posteriormente, con un espectrómetro de masas analizaron las sustancias químicas resultantes de la radiación.

  

Puede sonar simple, pero configurar este equipo experimental es complicado. La luz ultravioleta debe pasar a través de varias cámaras de vacío en su cámino a la cámara de gas. En un principio, solo analizaron los gases del cilindro, pero no detectaron compuestos orgánicos.

Pensaron que había algo erróneo en la configuración del experimento, así que ajustaron el experimento, pero, aún no había nitrógeno.

Finalmente, los dos investigadores colectaron los fragmentos de suciedad café que se acumularon en la pared del cilindro y lo analizaron con lo que Imanaka llamó “la Técnica más sofisticada del espectrómetro de masas”. Entonces, encontraron el nitrógeno.

Imanaka y Smith sospechan que componentes similares se están formando en la atmósfera superior de Titan y eventualmente caerán a su superficie. Una vez allí, contribuirán para que el ambiente propicie la evolución de la vida.

H. Imanaka and M. A. Smith

Arthur C. Clark , el gran visionario, siempre pensó que podríamos descubrir vida en Europa (¿Recuerdan Odisea 2001 y 2010?), Titán podria ser el emergente, pero en una extraña forma.

A principios de junio de 2010, hubo publicaciones que detallaban algunas singularidades encontradas en Titan, las cuales se desplazaron a la cima del ‘brincando a las conclusiones-metro’, y siguieron reportes en los medios donde se indicaba que la NASA había encontrado vida alienígena en el nebuloso satélite de Saturno, desde entonces, los científicos están tratando de regresar a la realidad a los programas noticiosos. “Todos: ¡Cálmense!” dijo Carolyn Porco (una de las líderes de Cassini Imaging) en Twitter. “Esto NO significa con certeza que existan microorganismos comiendo hidrógeno en Titan. No hay hasta el momento, una explicación posible”. Porco también declaró que reportes como esos son “el resultado desafortunado de un ‘reflejo rotuliano’ para sensacionalizar una situación compleja pero apasionante, más bien matizado y cargado de emociones”.

El astrobiologo Chris McKay (NASA Ames Research Center) hablando sobre la vida en Titán, mencionó que “ciertamente es de los más excitante, pero no es la explicación más simple para los datos que estamos observando”. McKay sugiere que todos necesitan tomar el enfoque de la Navaja de Occam (También conocido como El Principio de Parsimonia, donde la teoría más simple que se ajuste a los hechos de un problema es el que debe ser seleccionado).

Las publicaciones sugieren que las cantidades de hidrógeno y acetileno presentes en la superficie de Titán, se están reduciendo. Una de ellas, “Molecular hydrogen in Titan’s atmosphere: Implications of the measured tropospheric and thermospheric mole fractions “, escrita por Darrell F. Strobel, nos muestra que las moléculas de hidrógeno fluyen hacia abajo a través de la atmósfera de Titan y desaparecen en la superficie. Se trata de una disparidad entre la concentración de hidrógeno, puesto que descienden a la superficie alrededor de 10.000 billones de billones moléculas de  hidrógeno por segundo, pero ninguna aparece en la superficie.

“Es como si tuvieras una manguera y ‘regaras’ hidrógeno en el suelo, pero este esté desapareciendo “, dijo Strobel.” No me esperaba este resultado, porque el hidrógeno molecular es extremadamente inerte químicamente en la atmósfera, muy ligero y boyante. Debe ‘flotar’ en la parte superior de la atmósfera y escapar. “

Otra publicación, liderada por Roger Clark, científico del equipo Cassini, trazó un mapa de los hidrocarburos presentes en la superficie de Titán y encuentró una sorprendente falta de acetileno. Los modelos de la atmósfera superior de Titán sugieren un alto nivel de acetileno en los lagos de Titán, tan alta como 1 por ciento en volumen. Pero este estudio, utilizando el espectrómetro visual e infrarrojo de cartografía (VIMS) a bordo de Cassini, encontró muy poca cantidad de acetileno en la superficie de Titán.

Por supuesto, una explicación simple para ambos descubrimientos es que algo en Titan está consumiento el hidrógeno y el acetileno.

A pesar de que ambos resultados son importantes, McKay siente que el quid de cualquier posibilidad de vida en Titan, gira sobre la verificación del descubrimiento de Strobel. “Desde mi punto de vista, esto se determina dado que el flujo de hidrógeno es real . El Acetileno y el etano están desapareciendo, lo cual sin duda no genera mucho entusiasmo, porque esta suposición depende de cuanto de estos compuestos se esté generando. Hay demasiadas incertidumbres”.

McKay destacó que los resultados son preliminares y la pérdida de hidrógeno, en particular, es el resultado de un cálculo computarizado y no una medición directa. “Es el resultado de una simulación de computadora, diseñado para adaptarse a las mediciones de la concentración de hidrígeno en la atmósfera inferior y superior de una forma auto-consistente. Aún no se desprende con claridad de los resultados de Strobel el grado de dependencia de su conclusión de un flujo de hidrógeno en la superficie, si está en camino la construcción de otra simulación por computadora más precisa sobre la química de Titán”.

Sin embargo, los hallazgos son interesantes para la astrobiología, y podrían requerir la existencia de vida basada en metano, una teoría que McKay propuso hace cinco años, la cual es descrita como una “extraña idea”.

En el 2005, McKay y Heather Smith, sugirieron que la vida basada en metano (en lugar de agua) llamados metanógenos en Titan, podrían consumir hidrógeno, acetileno y etano. La conclusión clave de esta publicación fue “Los resultados de sonda Huygens podrían indicar la presencia de este tipo de vida, por un agotamiento anómalo de acetileno y etano, así como de hidrógeno en la superficie.

Aún cuando estas publicaciones, parecen mostrar la evidencia, aún nos falta un largo camino por recorrer para demostrar que encontramos vida. Sin embargo es interesante en extremo.

Molecular hydrogen in Titan’s atmosphere: Implications of the measured tropospheric and thermospheric mole fractions 

Possibilities for methanogenic life in liquid methane on the surface of Titan