¿La vida podría haber surgido en el cielo? Titán brinda algunas pistas

¿La vida podría haber surgido en el cielo? Titán brinda algunas pistas
En las películas de ciencia ficción, los primeros indicios de vida aparecen usualmente en un espeso charco de cieno primigenio.

Sin embargo, nuevas investigaciones sugieren que la acción se inició en los tormentosos cielos, muy por encima de la superficie de la Tierra.

Fotografía de las lunas de Saturno: Titán (en primer plano) y
Tetis (en segundo plano), tomada por la nave espacial Cassini..

Crédito: Equipo de Imagen de Cassini, ISS, JPL, ESA, NASA

La idea surgió de la investigación dirigida por Sarah Hörst, quien trabaja en la Universidad de Arizona.

Su equipo recreó, en el laboratorio, las reacciones químicas que se llevan a cabo en la atmósfera de Titán, la luna más grande de Saturno.

"Estamos descubriendo que el tipo de química que puede ocurrir en una atmósfera tiene intrigantes consecuencias para la vida en la Tierra y en cualquier otro lugar del Sistema Solar", dice Hörst. "Los cielos de Titán podrían producir una química interesante: la fabricación de los bloques de construcción básicos para que exista la vida".

Hörst y sus colegas mezclaron diversas moléculas (monóxido de carbono, nitrógeno molecular y metano) halladas en la atmósfera de Titán. Luego, bombardearon dicha mezcla con radiación electromagnética con el fin de simular la radiación solar.

Lo que ocurrió después quizás no hizo que los científicos gritaran "¡vive!", pero fue muy intrigante. Apareció un conjunto de múltiples moléculas complejas, que incluye a los aminoácidos y a los nucleótidos.

"Nuestro experimento es el primero en demostrar que se puede fabricar los precursores de la vida arriba, en una atmósfera, sin la necesidad de contar con agua líquida. ¡Esto quiere decir que los componentes básicos de la vida podrían formarse en el aire y luego llover desde el cielo!"

Titán es única en nuestro sistema solar. Está moteada por lagos y dunas, y se encuentra envuelta en una espesa atmósfera de nitrógeno y metano; esta luna es una cápsula del tiempo congelada que alberga las condiciones que existían en la Tierra en sus inicios. A pesar de que el líquido que hay en la superficie de Titán es metano en lugar de agua, esta luna es el único cuerpo en el Sistema Solar, aparte de la Tierra, que tiene líquido en su superficie.

"Nuestra intención inicial no fue demostrar que se puede crear 'vida' en los cielos de Titán", explica Hörst. "Estábamos tratando de resolver un misterio. La nave espacial Cassini detectó moléculas pesadas en la atmósfera de Titán, y queríamos averiguar qué podrían ser".

En busca de indicios vinculados con las moléculas misteriosas, Hörst empleó códigos de computadora para buscar fórmulas moleculares conocidas en los resultados del laboratorio. Casi por capricho, decidió buscar nucleótidos y aminoácidos.

"Cuando oprimí la tecla 'enter', esperaba recibir un claro: 'no, no hay nada allí'".

Salió un rato y, cuando regresó, recibió una gran sorpresa.

"¡La computadora estaba imprimiendo un listado tan extenso que pensé que había cometido un error!"

Pero no había ningún error.

"Teníamos alrededor de 5.000 moléculas que contenían los componentes adecuados: carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno. Sabíamos que teníamos los elementos de las moléculas orgánicas, pero no podíamos determinar cómo estaban organizados. Es como los 'legos': cuanto más de ellos tengamos, más estructuras se podrán construir. Y pueden ser dispuestos de muchas maneras distintas".

Entre las estructuras que ya han identificado en el experimento de laboratorio hay cinco nucleótidos que se encuentran en el ADN y en el ARN, y dos aminoácidos. Pero ella sospecha que podría haber más aminoácidos en la mezcla.

¿Cómo podría generarlos la atmósfera de Titán?

La respuesta se encuentra en otro descubrimiento de la sonda Cassini: columnas de agua que son eyectadas desde la luna hermana de Titán, Encélado. Los investigadores tienen evidencia sólida de que estos géiseres son la fuente del oxígeno que se requiere para poner en marcha las primeras reacciones en cadena necesarias para la vida.

Fotografía de la cámara de reacción utilizada por Hörst
Una ventana hacia la atmósfera de Titán. Energizada
mediante microondas, la mezcla gaseosa en la cámara de
reacción de Hörst brilla como un letrero de neón de color
rosa. Crédito: S. Hörst
"El agua que es eyectada en las columnas se descompone en hidrógeno y oxígeno. Y la cantidad de oxígeno que ingresa a la atmósfera de Titán desde afuera es precisamente la necesaria para fabricar la cantidad de monóxido de carbono detectada en esa atmósfera".

Después, tienen lugar otras reacciones químicas, las cuales producen las moléculas pesadas que detectó la nave espacial Cassini. Si los resultados de laboratorio son correctos, en esa mezcla hay aminoácidos y nucleótidos.

"Aún no sabemos con certeza cuáles son las moléculas que se encuentran en la atmósfera de Titán", dice Hörst, "pero hay una posibilidad bien definida de que los precursores de la vida estén cayendo en forma de lluvia sobre la superficie de Titán".

Imagínelo: una luna que rocía a otra con agua para generar los bloques de construcción básicos de la vida, los cuales luego caen sobre la superficie de la luna en forma de tormenta de metano.

Después de todo, la vida real podría ser más extraña que la ficción.


Se detecta más sustancias químicas esenciales para la vida en Titán.

Un estudio reciente realizado por científicos de la NASA ha demostrado que un bloque fundamental para la vida en ambientes hostiles podría existir en abundancia en Titán. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

La luna más grande de Saturno, Titán, puede que sea la ‘propiedad’ más fascinante del Sistema Solar en estos momentos, ya que se cree que su densa atmósfera, rica en prebióticos y sustancias orgánicas, es similar a la atmósfera primordial de la Tierra. 

Debido a esto, los científicos creen que esta luna podría actuar como una especie de laboratorio para estudiar procesos en los que los elementos químicos se convierten en bloques de construcción para la vida.

Estos estudios han llevado a obtener una gran cantidad de información, que incluye el reciente descubrimiento de ‘aniones de cadena de carbono’, que se cree son, a su vez, bloques de construcción de moléculas más complejas. 

Adicionalmente, gracias a los datos obtenidos en el Atacama large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, un equipo de investigadores de la NASA detectó la presencia de acrilonitrilo, otro compuesto químico que podría ser una de las bases de la vida en esta luna.

El artículo científico que detalla los detalles de este estudio, se publicó con el título: “ALMA detection and astrobiological potential of vinyl cyanide on Titan” el 28 de Julio en la revista Science Advances. En éste, el equipo explica como la información obtenida en ALMA apunta hacia la existencia de grandes cantidades de acrilonitrilo (C2H3CN), ubicadas probablemente en la estratosfera de Titán.

Como Maureen Palmer, investigador del Centro Goddard para la Astrobiología y autor líder del artículo, indicó en la rueda de prensa realizada por la NASA para anunciar este descubrimiento: “Hemos encontrado evidencia convincente de que la molécula de acrilonitrilo está presente en la atmósfera de Titán, y creemos que una cantidad considerable de este compuesto logra alcanzar su superficie”.

También conocido como cianuro de vinilo, el acrilonitrilo es usado industrialmente en la manufactura de polímeros. En el pasado, la presencia de esta sustancia en Titán era sólo una especulación, sin embargo, recientemente, los científicos empezaron a considerar la posibilidad de que este compuesto podría ser la base de creaturas vivas en el medio ambiente, rico en sustancias orgánicas, de Titán.

El estudio del que se desprende dicha conclusión se llevó a cabo en 2015, en éste un equipo de científicos de Cornell buscó determinar si células orgánicas podrían subsistir en el ambiente hostil de Titan. Dado que esta luna experimenta temperaturas promedio de -179°C en su superficie y que su atmósfera está formada principalmente por nitrógeno e hidrocarburos, se cree que una bicapa de lípidos (que fueron la base de la vida en la Tierra) no podría subsistir en dicho medio.

Sin embargo, después de llevar a cabo simulaciones moleculares, el equipo determinó que compuestos orgánicos pequeños de nitrógeno podrían ser capaces de formar una capa de materiales similares a la membrana de una célula. También se determinó que estas capas podrían formar esferas microscópicas y huecas, que denominaron “azotosomas”, y que el mejor candidato químico para la formación de éstas sería el acrilonitrilo.

El cianuro de nitrilo podría ser capaz de sobrevivir en metano líquido a temperaturas extremadamente frías y por lo tanto podría ser uno de los bloques fundamentales de la vida orgánica en Titán. Como Michael Mumma, el director de Centro Goddard para la Astrobiología explicó: 

“La habilidad de formar una membrana estable para separar el ambiente interno del externo es importante porque provee un medio para contener químicos un tiempo suficiente que les permita interactuar. Si estructuras tipo membrana se pudieran formar a partir de cianuro de vinilo, sería un paso importante en el camino de la vida en la luna Titán de Saturno”.

acrilonitrilo

El acrilonitrilo ha sido identificado como una posible base para la formación de membranas celulares en metano líquido en Titán. Créditos: Ben Mills/Paul Patton.

El equipo del Centro Goddard combinó 11 grupos de datos de alta resolución de ALMA, recuperados de un archivo de observaciones usadas para calibrar el telescopio. De esta información, Palmer y su equipo determinaron que el acrilonitrilo es relativamente abundante en la atmósfera de Titán, llegando a concentraciones de hasta 2.8 partes por millón (ppm). También determinaron que este podría ser más común en la atmósfera más alta de Titán.

Y es allí, en donde el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno podrían enlazarse químicamente gracias a la luz solar y a partículas de alta energía provenientes del campo magnético de Saturno. Eventualmente, el acrilonitrilo podría descender a través de la fría atmósfera de Titán, para finalmente condensarse y caer sobre la superficie. El equipo también estimó que este material podría acumularse, a través del tiempo, en Ligeia Mare, el segundo lago de metano más grande de Titán.

Finalmente calcularon que por cada centímetro cúbico de su volumen (cm³), Ligeia Mare, podría formar 10 millones de azotosomas, que a su vez es 10 veces mayor que la cantidad de bacterias que existen en las aguas de las regiones costeras de la Tierra. Como Martin Cordiner, uno de los autores senior del artículo, indicó, estos hallazgos son alentadores para la búsqueda de vida extraterrestre en nuestro sistema solar.

“La detección de este químico astrobiológicamente relevante es emocionante para los científicos ansiosos por determinar si la vida podría desarrollarse en mundos helados como Titán”, dijo Cordiner. “Este descubrimiento adiciona una pieza importante para entender la complejidad química del Sistema Solar”.

Aunque se acepta que este estudio y las bases para las conclusiones dadas pueden ser bastante especulativas, se ha demostrado que, dentro de ciertos parámetros establecidos, la vida podría existir más allá de los límites de lo que consideramos la ‘zona habitable’ de nuestro sistema solar. 

Este estudio también podría tener implicaciones en la cacería de la vida en sistemas extrasolares. Si los científicos pudieran decir que definitivamente la vida no necesita temperaturas cálidas y agua líquida para existir, se abrirían una inmensa cantidad de posibilidades.

En las décadas venideras, se espera que diversas misiones vayan a Titán, entre ellas submarinos que exploren sus mares de metano y drones y plataformas aéreas que estudien su superficie y su atmósfera. Se espera, de igual manera, que estas misiones obtengan información importante sobre la formación del sistema de Saturno. También información sobre quizá… ¿Nuevas formas de vida?

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Fuente : http://ciencia.nasa.gov