En un experimento de exploración de los procesos químicos que pueden estar pasando en la nebulosa atmósfera que envuelve a la luna más grande de Saturno, un equipo de científicos de la Universidad de Arizona descubrieron una gran variedad de moléculas orgánicas complejas, incluyendo aminoácidos y bases de nucleótidos, los ingredientes más importantes de la vida en La Tierra.
Minúsculas partículas que se cree pueden generar neblina similar a la que envuelve a Titán, la luna de Saturno
Nuestro equipo es el primero que fué capaz de hacer esto en una atmósfera sin agua líquida. Nuestros resultados muestran que resulta posible sintetizar moléculas muy complejas en las capas exteriores de la atmósfera de un planeta. Manifestó Sarah Hörst, una estudiante graduada en el Lunar and Planetary Lab, de la Universidad de Arizona, quién dirigió el esfuerzo de investigación internacional junto con su asesor Roger Yelle, profesor de Ciencias Planetarias.
Las moléculas descubiertas, incluyen las cinco bases de nucleótidos utilizados por la vida de La Tierra para construir la estructura genética del ADN y del ARN: citosina, adenina, timina, guanina y uracilo y dos de los aminoácidos más pequeños, la glicina y la alanina. Los aminoácidos constituyen los bloques básicos de las proteínas.
Hörst presentará sus hallazgos en la reunión anual de la American Astronomical Society de Pasadena, California, el próximo 7 de Octubre.
Los resultados indican no solo que la atmósfera de Titán podría constituir una reserva de moléculas prebióticas que sirvan de trampolín para la vida, sino que además ofrecen una nueva perspectiva sobre el surgimiento de la vida terrestre. En vez de coalescer en una sopa primigenia, los primeros ingredientes de la vida en nuestro planeta podrían haber llovido desde una neblina de la alta atmósfera.
Titán ha fascinado y desconcertado a los científicos durante mucho tiempo. Es la única luna de nuestro Sistema Solar que posee una atmósfera sustanciosa, manifestó Hörst. Su atmósfera se extiende mucho más lejos en el espacio que la de La Tierra. Esta luna es más pequeña por lo que su fuerza gravitatoria es menor.
La atmósfera de Titán también es mucho más densa: En su superficie la presión atmosférica es similar a la del fondo de una piscina de 4,6 metros de profundidad aquí en La Tierra. Al mismo tiempo, la atmósfera de Titán es mas similar a la nuestra que cualquier otra atmósfera del Sistema Solar, Hörst añadió, De hecho, Titán ha sido llamado `La Tierra congelada en el tiempo`, debido a la creencia de algunos de que esto es como podría haber sido La Tierra tiempo atrás.
Cuando el Voyager I sobrevoló Titán hacia los años 1970, las imágenes que transmitió a La Tierra mostraron una bola naranja borrosa. Durante mucho tiempo, eso era todo lo que sabía de Titán, manifestó Hörst. Lo único que se veía era la parte superior de su atmósfera, no la superficie del mismo. Sabíamos que tenía atmósfera que contenía metano y otras moléculas orgánicas pequeñas, y eso era todo.
Mientras tanto, los científicos descubrieron que la neblina de Titán consiste de aerosoles, similares a la niebla que cubre muchas de las áreas metropolitanas de La Tierra. Los aerosoles consisten en partículas diminutas de una millonésima de milímetro de diámetro, se asemejan a las partículas de nieve cuando se observan al microscopio electrónico de alta potencia.
La naturaleza exacta de los aerosoles de Titán sigue siendo un misterio. Lo que los hace tan interesante para los científicos planetarios es que están constituidas por moléculas orgánicas, los ingredientes potenciales para la vida.
Deseamos saber que tipo de química tiene lugar en su atmósfera y como puede evolucionar, añadió Hörst. ¿Estamos hablando de moléculas pequeñas que pueden llegar a convertirse en cosas más interesantes? ¿Podrían formarse proteínas en esa atmósfera? ¿Qué se necesita para formar moléculas de la vida?
Para que esto suceda, creemos que se precisa energía para romper las moléculas simples de nitrógeno, metano y monóxido de carbono, y reagrupar los fragmentos en compuestos más complejos como las moléculas prebióticas.
No creo que esto pudiera suceder en la atmósfera de Titán, añadió Hörst. La niebla es tan espesa que la luna esta envuelta en una perpetua penumbra oscura. Además a -124 grados centígrados el hielo de agua que creemos cubre la superficie de la luna, es tan duro como el granito.
Sin embargo, la parte superior de su atmósfera está expuesta a un constante bombardeo de radiación ultravioleta y partículas cargadas procedentes del Sol que son desviadas por el campo magnético de Saturno y que podrían desencadenar las reacciones químicas necesarias.
Para estudiar la atmósfera de Titán, los científicos tienen que confiar en los datos recogidos por la nave espacial Cassini, que ha estado explorando el sistema de Saturno desde 2004 y sobrevuela Titán cada pocas semanas de promedio.
Con el Voyager, solo pudimos echar una ojeada, agregó Hörst. Con la Cassini casi llegamos a tocar la luna. Durante la maniobras de sobrevuelo, la Cassini ha capturado algunas de las moléculas presentes en las regiones más extremas de la atmósfera de Titán y las ha analizado a bordo con su espectrómetro de masas. Desafortunadamente, el instrumento no fue diseñado para desentrañar la identidad de moléculas grandes, precisamente la clase que fueron encontradas flotando en la misteriosa bruma de Titán.
La Cassini no puede acercarse mucho a la superficie debido a que la atmósfera puede arrastrar la nave espacial, añadió Hörst. El acercamiento más profundo que se ha producido fue a 900 km de la superficie. No se puede acercar más.
Para hallar respuestas, Hörst y sus colaboradores tuvieron que recrear la atmósfera de Titán aquí en La Tierra. Para ser más exactos en un laboratorio de Paris, Francia. Esencialmente no podemos reproducir la atmósfera de Titán en el laboratorio, pero nuestra esperanza consistía en que al realizar estas simulaciones pudiéramos empezar a entender la química que conduce a la formación de aerosoles., agregó Hörst. Podemos utilizar lo que aprendemos en el laboratorio y aplicarlo a lo que ya sabemos de Titán.
Como un espía en una película
Hörst y sus colaboradores mezclaron los gases hallados en la atmósfera de Titán en una cámara de reacción de acero inoxidable y sometieron la mezcla a la acción de microondas que dio lugar a una descarga en la mezcla gaseosa,
La descarga eléctrica dio lugar a que parte de las sustancias gaseosas se unieran para formar sustancias sólidas, de manera similar a como la radiación ultravioleta del Sol genera la neblina en Titán. La cámara de síntesis construida en Paris por un grupo de colaboradores, es única debido a que utiliza campos eléctricos para mantener los aerosoles en estado de levitación.
Hörst añade, los aerosoles se forman mientras se mantienen en suspensión. Tan pronto como crezcan y se hagan suficientemente pesados, se depositarán en el fondo del matraz de reacción y los iremos extrayendo.
Y a partir de entonces, las muestras se convirtieron en una auténtica aventura.
Para analizar los aerosoles, Hörst tuvo que usar un espectrómetro de masas en un laboratorio de Grenoble a unas tres horas de París en el tren TGV de alta velocidad.
Yo siempre bromeaba de que me sentía como un espía en una película, porque podía tomar nuestras muestras, colocarlas en frascos pequeños, sellarlos, e irme al tren TGV y cada 5 minutos abría el maletín, ¿aún siguen ahí ¿, si siguen ahí. Estas muestras son realmente muy valiosas.
Analizando los productos de reacción con un espectrómetro de masas, los investigadores identificaron unas cinco mil formulas moleculares diferentes.
Realmente no tenemos idea de cuantas moléculas pueden haber en las muestras a excepción de esta, añadió Hörst. Asumiendo que existen al menos tres o cuatro variaciones estructurales de cada una, estaremos hablando de unas 20 000 moléculas que podrían haber en ellas. Así que de algún modo no nos sorprende que hemos realizado la síntesis de las bases de nucleótidos y los aminoácidos.
El espectrómetro de masas nos dice de que átomos están constituidos los aerosoles, pero no nos dice las estructuras de las moléculas, que es realmente lo que nos interesa y cuales son todas las formulas de estos espectros de masas.
Por capricho decimos, sería muy fácil escribir una lista de las formulas moleculares de todos los aminoácidos y bases de nucleótidos utilizados por la vida en La Tierra y ver que hace la computadora con ellos.
Un día estaba sentado frente a mi ordenador y tras escribir la lista y pulsar Enter me fui a hacer algo, cuando regresé y miré a la pantalla se imprimió un listado de todas las cosas que había encontrado, me senté por un momento y pensé: Esto no puede estar bien.
Subí las escaleras corriendo para localizar a mi asesor Roger, pero no se encontraba allí, dijo Hörst con una sonrisa. Regresé a mi oficina, poco después volví a subir las escaleras para buscarlo de nuevo, pero tampoco estaba. Fue muy estresante.
Nunca comencé diciendo
Además de los nucleótidos, los elementos del código genético de todas las formas de vida aquí en La Tierra, Hörst ha identificado más de la mitad de todas las formas moleculares de los 22 aminoácidos que la vida utiliza para fabricar las proteínas.
Titán: ¿Una ventana al pasado de La Tierra?
De alguna manera, dice Hörst, el descubrimiento aquí en La Tierra de las moléculas de la vida en un experimento de una atmósfera alienígena resulta irónico.
He aquí porqué: La química que se desarrolla en Titán podría ser similar a la que tuvo lugar en La Tierra primigenia que produjo material biológico y que finalmente condujo a la evolución de la vida. Estos procesos ya no se producen en la atmósfera de La Tierra debido a la gran abundancia de Oxígeno que acorta los ciclos químicos antes de que puedan formarse moléculas de gran tamaño. Por otra parte, se necesita algo de Oxígeno para crear moléculas biológicas. La atmósfera de Titán parece proporcionar el Oxígeno suficiente para abastecer de materia prima a las moléculas biológicas, pero no el suficiente para saciar su formación.
Hörst, añade, hay un montón de razones por la que, la vida en Titán pueda estar basada en una química completamente diferente a la de la vida en La Tierra, una de ellas es la de que hay agua líquida aquí en nuestro planeta. Lo interesante para nosotros es que ahora se sabe que actualmente podemos hacer casi cualquier cosa con una atmósfera. ¿Quién sabe si este tipo de química no estará teniendo lugar en cualquier planeta fuera de nuestro Sistema Solar?
Financiado por el Planetary Atmospheres Research Program, de la NASA, esta investigación fue un esfuerzo de colaboración de un equipo internacional que incluye científicos del Lunar and Planetary Laboratory and department of chemistry de la Universidad de Arizona, el Laboratoire de Génie de Procédés et Matériaux of Ecole Central Paris, France, el Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales de la Université Versailles St-Quentin, Guyancourt, France, y el Laboratoire de Planétologie de Grenoble de la Université Joseph Fourier, Grenoble, Francia.
Fuente: Science Daily