La primera evidencia experimental que muestra como el Nitrógeno atmosférico puede ser incorporado a macromoléculas orgánicas ha sido realizado por un equipo de la Universidad de Arizona. El hallazgo indica que pueden encontrarse moléculas orgánicas en Titán, luna de Saturno y los científicos creen que ello constituye un modelo para la química prebiótica aquí en La Tierra.

La Tierra y Titán son los únicos cuerpos planetarios conocidos que poseen una gruesa atmósfera en la que predomina el Nitrógeno, ha manifestado Horoshi Imanaka, miembro del departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Arizona (UA) que ha dirigido la investigación.

Imanaka ha añadido, constituye un gran misterio ¿como las moléculas orgánicas complejas incorporan Nitrógeno en entornos similares a las atmósferas de La Tierra primigenia y la de Titán¿. “Titán es tan interesante debido a que el Nitrógeno predomina en su atmósfera y su química orgánica podría darnos una pista sobre el origen de la vida en nuestro planeta”, y como ha manifestado un científico colaborador del Laboratorio Planetario y Lunar de la UA, “el Nitrógeno es un elemento esencial para la vida”.

Sin embargo, no sirve cualquier forma de Nitrógeno. El Nitrógeno gaseoso debe ser convertido a una forma químicamente más reactiva que permita llevar a cabo las reacciones que constituyen la base de los sistemas biológicos.

Imanaka y Mark Smith convirtieron una mezcla de nitrógeno y metano similar a la de la atmósfera de Titán, en una sopa de moléculas orgánicas conteniendo nitrógeno, mediante la irradiación de la mezcla gaseosa mediante rayos UV muy energéticos. El experimento fue diseñado para imitar el modo en que la radiación solar afecta a la atmósfera de Titán.

La mayor parte del Nitrógeno se transformó directamente en compuestos sólidos en vez de gaseosos, manifestó Smith, profesor de Química y Bioquímica de la UA. Modelos anteriores predijeron que el Nitrógeno se podría transformar en compuestos solidos paso a paso, en un proceso más largo.
Titán se nos presenta de color anaranjado debido a la neblina de moléculas orgánicas que envuelven el planeta. Las partículas que constituyen esta neblina pueden decantarse sobre la superficie y quedar expuestas a las condiciones que podrían generar vida, manifestó Imanaka, quien también es investigador principal en el Instituto SETI en Mountain View, California.

Sin embargo, los científicos desconocen si las partículas presentes en la neblina contienen Nitrógeno. Si algunas de estas partículas que contienen Nitrógeno, fueran de la misma naturaleza que las moléculas orgánicas creadas en las condiciones de laboratorio en la UA, en este caso, las condiciones para la vida serían más probables añadió Smith.

Las observaciones de laboratorio como estas, indican que las próximas investigaciones espaciales deben encauzarse a los instrumentos que deberían desarrollarse para contribuir a su búsqueda.

El informe de Imanak y Smith “Formación de aerosoles orgánicos nitrogenados en la atmósfera superior de Titán”, será publicado próximamente en las Actas de la Nacional Academy of Sciences cuya investigación fue financiada por la NASA.

Los investigadores de la UA querían simular las condiciones de la delgada atmósfera superior de Titán debido a que los resultados recogidos por la Misión Cassini, indicaban que la radiación “UV extrema” que incide en la atmósfera, crea moléculas orgánicas complejas.

Por ello, Imanaka y Smith utilizaron el Sincroton del Advanced Light Source del Lawrence Berkeley National Laboratory en Berkeley, California, para lanzar un haz de luz UV de alta energía sobre un cilindro de acero inoxidable conteniendo una mezcla gaseosa de Nitrógeno y Metano a muy baja presión.
Para analizar los productos químicos formados después de ser irradiados, los investigadores utilizaron un espectrómetro de masas.

Por sencillo que parezca, la configuración del equipo experimental resultó complicada. La radiación UV tuvo que pasar a través de una serie de cámaras de vacío en su camino hacia la cámara de gas.
Muchos investigadores también querían utilizar el Advanced Light Source por lo que la competición en el tiempo por ese equipo fue feroz. A Imanaka y Smith se les asignó un par de veces en el año, durante ocho horas cada día y solo durante cinco a diez días.

Cada vez que Imanaka y Smith precisaron realizar pruebas, tuvieron que empaquetar todo el equipo experimental, llevarlo a Berkeley, configurar el delicado equipo y lanzarse a una intensa serie de experimentos. A veces trabajaron más de 48 horas encaminadas a lograr el máximo de utilización del Advanced Light Source. Culminar todos los experimentos previstos precisó años.

Imanaka manifestó que fue angustioso, “Si hubiéramos perdido un solo tornillo habríamos perdido nuestro tiempo de ocupación”. Al principio, solo se analizaron los gases del cilindro, pero no se detectó ningún compuesto orgánico nitrogenado. Imanak y Smith pensaban que debía haber algo mal en la instalación, por lo que reajustaron el sistema, pero aun así no se apreciaba Nitrógeno. “Era todo un misterio” manifestó Imanaka, “¿Dónde estaba el Nitrógeno?”.

Finalmente, los dos investigadores consiguieron pequeñas muestras mugrientos de color marrón, que recogieron de las paredes del cilindro y tras analizarlas con lo que Imanaka denominó “la técnica más sofisticada para un espectrómetro de masas”, Imanaka dijo: “Por fin encontramos el Nitrógeno”. Imanaka y Smith sospechaban que estos compuestos se forman en la atmósfera superior de Titán para caer finalmente a su superficie. Una vez en esta, contribuyen a un entorno propicio para la evolución de la vida.

Fuente: Universe Today, University of Arizona

N del T. La atmósfera de Titán está compuesta en un 94% de nitrógeno y es la única atmósfera rica en nitrógeno, en el sistema solar aparte de nuestro propio planeta, con rastros significativos de varios hidrocarburos que constituyen el resto (incluyendo metano, etano, diacetileno, metilacetileno, cianoacetileno, acetileno, propano, junto con anhídrido carbónico, monóxido de carbono, cianógeno, cianuro de hidrógeno, helio y tolinas *). Se piensa que estos hidrocarburos se forman en la atmósfera superior de Titán en reacciones que son el resultado de la disociación del metano por la luz ultravioleta del Sol produciendo una bruma anaranjada y espesa.

* Las tolinas son unas sustancias químicas complejas ricas en nitrógeno. Se forman en laboratorio al bombardear moléculas orgánicas simples como metano, etano y nitrógeno, con radiación ultravioleta o electrones. Se forman de manera natural en la atmósfera superior de Titán, donde se dan las condiciones de una atmósfera con presencia abundante de esas sustancias y donde se forman aerosoles que luego caen a la superficie. El término tolina fue acuñado en 1979 por el astrónomo y astrofísico Carl Sagan para describir moléculas orgánicas primitivas.