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Aniones en la ionosfera de Titán
Alberto González Fairén

Titán puede reunir las condiciones para la elaboración de moléculas orgánicas complejas
en su atmósfera.
itán es la luna más grande de Saturno, y la segunda luna más grande del Sistema Solar. Su densa atmósfera (Figura 1) está compuesta principalmente por nitrógeno molecular (~96%), metano (<4%) e hidrógeno (<1%). La atmósfera de Titán reúne una química muy compleja, con trazas de metano, etano y otros hidrocarburos que forman lagos en la superficie del satélite, y una neblina orgánica en la atmósfera. Se ha propuesto desde hace décadas que la atmósfera actual de Titán podría ser similar a la de la Tierra primitiva, antes de que las bacterias fotosintéticas aumentaran la concentración de oxígeno en la atmósfera de nuestro planeta hasta los niveles actuales. Por lo tanto, Titán se considera un posible laboratorio a escala planetaria que puede ser estudiado para entender las reacciones químicas que condujeron a la aparición de la vida en la Tierra hace miles de millones de años.

En la atmósfera superior de Titán, el nitrógeno y el metano están expuestos tanto a la radiación solar como a las partículas energéticas de la magnetosfera de Saturno. Estas fuentes de energía catalizan reacciones que afectan al nitrógeno, al hidrógeno y al carbono, generando compuestos orgánicos más complejos que los hidrocarburos que forman los lagos. Estas largas moléculas caen lentamente hacia la atmósfera inferior, formando una densa niebla de aerosoles orgánicos, y llegando a depositarse sobre la superficie.
La atmósfera de Titán
Figura 1: La atmósfera de Titán.
(NASA/JPL-Caltech/SSI/J. Major) Click para ampliar!
El proceso de formación de estas largas cadenas orgánicas ha sido difícil de determinar históricamente. En 2013, un equipo de investigadores de la misión Cassini-Huygens (Figura 2) dirigido por Andrew Coates, del University College de Londres, descubrió la presencia de aniones en la alta atmósfera de Titán. La detección de los aniones se llevó a cabo con el espectrómetro de plasma de la sonda Cassini, durante las órbitas de la nave a una altitud de entre 950 y 1400 kilómetros sobre la superficie de Titán.

Los aniones descubiertos son moléculas lineales cargadas negativamente, fundamentalmente CN-/C3N- y C2H-/C4H-, e incluso C5N-/C6H- a altitudes superiores en la ionosfera. La existencia de aniones no era esperada, ya que son especies muy reactivas que normalmente no deberían permanecer largo tiempo en la atmósfera de Titán antes de que sus cargas negativas favorecieran su combinación con otros materiales. Por el mismo motivo, las moléculas sin carga son mucho más comunes en la ionosfera de Titán.
La sonda Cassini entre Titán y Saturno
Figura 2: La sonda Cassini entre Titán y Saturno.
(NASA/JPL-Caltech) Click para ampliar!
En julio de este año, el equipo de Coates descubrió que los datos de Cassini muestran que la abundancia de los aniones decrece rápidamente a medida que descienden a través de la atmósfera hacia la superficie de Titán, mientras que otras moléculas orgánicas aún mayores crecen rápidamente a la altura en que desaparecen los aniones. Esto indica que los aniones son precursores de las moléculas orgánicas de mayor tamaño, y que en su descenso hacia la superficie alimentan a las moléculas grandes. Reacciones químicas como las que se han descubierto en Titán podrían ser similares a las que estuvieron presentes en algunas de las primeras fases de la evolución de la vida sobre la Tierra.

Este proceso es prevalente en el medio interestelar, y ahora ha sido identificado en un cuerpo planetario por primera vez, lo que indica que podría tratarse de un fenómeno universal de producción de moléculas orgánicas complejas a partir de precursores más sencillos. ¿Estará ocurriendo también en planetas extrasolares?
 
 
Madrid, España, 29 de Julio de 2017.
 
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