La conexión entre las brumas de Titán y de Plutón

Por Francisco R. Villatoro, el 25 julio, 2015. Categoría(s): Astronomía • Ciencia • Noticias • Química • Science ✎ 2

Dibujo20150725 titan haze - pluto haze

La tenue atmósfera de Plutón muestra una bruma (haze en inglés) similar a la observada en la alta atmósfera de Titán. Se cree que la razón es la misma, las tolinas. Carl Sagan estudió en laboratorio (Universidad de Cornell, década de los 1970) la formación de estos compuestos abióticos. Bajo irradiación ultravioleta (UV) estudió diferentes mezclas de gases como CH4, C2H6, NH3, H2O, HCHO y H2S. El producto era un residuo de color marrón, a veces pegajoso, al que se llamó tolinas (Carl Sagan, Bishun Khare, “Tholins: organic chemistry of interstellar grains and gas,” Nature 277: 102-107, 1979,  doi: 10.1038/277102a0).

La definición de las tolinas es ambigua, pues comprende gran número de sustancias sólidas orgánicas producidas bajo irradiación ultravioleta de alta energía incidente en hielos de sustancias como N2, CO2 y CO. Las tolinas son sustancias complejas pues difieren mucho unas de otras, siendo diferentes las tolinas de Titán de las tolinas de Plutón. Su importancia se deriva de que podría ser la sustancia básica a partir de la cual se formó la vida (se ha documentado la producción de aminoácidos a partir de tolinas). Más información divulgativa en Sarah Hörst ( Johns Hopkins University), “What in the world(s) are tholins?,” The Planetary Society, 23 Jul 2015, y “Doing a science on Titan,” The Planetary Society, 15 May 2013.

Nota al margen: Por supuesto, en la figura que abre esta entrada Titán y Plutón no están a escala (el diámetro de Plutón es 2,2 veces más pequeño que el de Titán).

La atmósfera de Titán está formada en un 95% por nitrógeno molecular (N2) y en un 5% por metano (CH4). En la parte alta de la atmósfera de Titán la presión es baja, pero los fotones de luz ultravioleta del Sol son capaces de romper las moléculas de metano y nitrógeno y dar lugar a fragmentos que reaccionan formando moléculas largas (polímeros) llamados tolinas. En Titán se encuentran a alturas sobre la superficie de unos 950 km. En laboratorio se ha demostrado que las tolinas pueden dar lugar a aminoácidos (glicina y alanina), nucleótidos (monomeros de ADN y ARN) y moléculas de ATP (trifosfato de adenosina). Más información en Sara M. Hörst et al., “Formation of Amino Acids and Nucleotide Bases in a Titan Atmosphere Simulation Experiment,” Astrobiology 12: 809-817, 2012, doi: 10.1089/ast.2011.0623.

Dibujo20150725 pluto haze - new horizons - nasa gov

La presencia de bruma en la atmósfera baja de Plutón sugiera la presencia de tolinas. En Titán las brumas se producen en la alta atmósfera con una presión más baja (según los datos de la sonda Cassini) de la presión que existe en la baja atmósfera de Plutón (según los datos de la sonda New Horizons). Los detalles sobre cómo se forman las tolinas en Titán todavía son un misterio y por tanto también lo es cómo se forman en la baja atmósfera de Plutón. Según los estudios en laboratorio el papel del nitrógeno molecular es clave, pero también tiene un papel relevante el monóxido de carbono. Todo indica que una atmósfera con N2, CH4 y CO a baja presión (como la de Plutón) es ideal para la formación de brumas (como las observadas por New Horizons).

Dibujo20150725 titan atmosphere - chemistryLos estudios de la química de la atmósfera de Plutón ayudarán a entender mejor la química de la atmósfera de Titán. El uso de modelos computacionales (modelos teóricos simulados con ordenador) debería permitir entender el fenómeno de los brumas, de gran belleza, que a muchos nos trae a la memoria a Carl Sagan y sus tolinas. Imaginar que en Plutón nievan copos de hielo de tolinas (en lugar de copos de hielo de agua) es muy sugerente. No sé, me viene a la memoria Lágrimas en la lluvia, el monólogo final del replicante en la película Blade Runner.



2 Comentarios

  1. No sabía lo del experimento de Carl Sagan, la verdad es que era todo un genio. Tampoco había oído lo del experimento en el que se forman los aminoácidos y las bases nitrogenadas (supongo que se refieren a eso cuando dicen nucleotide bases) en las condiciones de la atmósfera de Titán. Desde luego las llamemos tolinas o de otra forma, las moléculas precursoras de la vida se formaron a partir de los elementos que combinan tres características: abundancia en el universo y por tanto en los planetas y satélites, reactividad, es decir que tienden a combinarse con facilidad, y un número alto de enlaces de valencia, lo que permite formar moléculas complejas. Y esos elementos son N, C y O.

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