Los volcanes de hielo de Titán podrían producir la materia de la vida

Durante casi treinta años, los científicos han sabido que los compuestos complejos de carbono llamados tolinas existen en los cometas y en las atmósferas de los planetas exteriores.

Teóricamente, las tolinas podrían interactuar con agua en un proceso llamado hidrólisis para producir moléculas complejas similares a las que encontramos en la joven Tierra.

En la Tierra, las moléculas orgánicas complejas se cree que son un primer paso en el surgimiento de la vida; tales compuestos son conocidos como prebióticos.

Impresión artística de Ganesa Macula, una montaña en Titán, la luna de Saturno, que se cree que es un “volcán de hielo” que periodicamente expulsa “lava” que contiene agua líquida. - Crédito: Michael Carroll

Titán, la sexta y mayor luna del planeta Saturno, se cree que está hecha en su mayor parte de hielo. Parte de ese hielo puede fundirse durante impactos de meteoros o en procesos subterráneos, produciendo “volcanes de hielo” que emiten una “lava” que contiene amoniaco mezclado con agua.

¿Podrían las tolinas formarse en la atmósfera de Titán reaccionando con agua líquida temporalmente expuesta por los impactos de meteoros o volcanes de hielo produciendo potencialmente moléculas orgánicas complejas prebióticas — antes de que el agua se congelase? Hasta este año, nadie lo sabía.

En el laboratorio

Ahora, la investigación de laboratorio realizada por Catherine Neish, estudiante graduada que trabaja en su doctorado en ciencias planetarias en la Universidad de Arizona, demuestra en la revista Astrobiology que, a lo largo de un periodo de días, compuestos similares a las tolinas pueden ser hidrolizados (lo que significa que reaccionan con el agua) a temperaturas casi de congelación.

El agua líquida expuesta en Titán se cree que se mantiene de cientos a miles de años — tiempo más que suficiente para que tengan lugar tales reacciones.

Tentadoramente, se ha sugerido que un proceso similar podría haber tenido lugar en la joven Tierra.

En su laboratorio, Neish creó compuestos orgánicos similares a las tolinas sometiendo a una mezcla de 5 por ciento de metano y 95 por ciento de nitrógeno a descargas eléctricas a bajas temperaturas (-78 grados C). Disolvió muestras del material resultante en agua, y entonces, en un rango de temperaturas desde la congelación hasta los 40 grados C, midiendo el índice al que se hidrolizaba la mezcla.

Neish encontró que hasta un 10 por ciento de los compuestos orgánicos con los que comenzó reaccionaron con el oxígeno del agua para formar moléculas orgánicas complejas.

Aunque el trabajo de Neish se ha juzgado merecedor de publicación en una revista científica, ha tenido algunas críticas. James P. Ferris, profesor de investigación en la Universidad del Instituto Politécnico Rensselaer, que ha estudiado la química de la atmósfera de Titán durante muchos años, dice que su trabajo es “erróneo” debido a que usó una descarga eléctrica para generar tolinas, mientras que las de la atmósfera de Titán posiblemente están generadas por luz ultravioleta y radiación de partículas cargadas.

Ferris ha llevado a cabo experimentos sobre una mezcla de gases similar a la atmósfera de Titán usando luz UV y dice que, “LA estructura de los componentes creados por descarga eléctrica difiere de aquellos formados por fotólisis UV por lo que el momento de la hidrólisis podría ser muy distinto. Algunos de los productos fotoquímicos [cuando se usó la luz UV] son hidrocarburos que no reaccionaron con el agua”.

Neish responde que la descarga eléctrica, o plasma, “significaba imitar las interacciones de partículas cargadas (lo cual Ferris admite que es un proceso activo en Titán).” Concuerd en que la “radiación de la luz UV produce tolinas que se parecen más a la bruma de Titán”, pero apunta que “parte, si no la mayoría, de los productos que creamos tampoco reaccionan con el agua”.

Reconoce que su trabajo no es una representación ideal de la química en la atmósfera de Titán: “Las tolinas se forman a baja presión lo que las hace “más parecidas” a la bruma de Titán que aquellas formadas a mayores presiones. Puedes crear tolinas a bajas presiones usando luz UV; no puedes crear tolinas a bajas presiones usando descargas de plasma. Y para crear la cantidad de tolinas necesaria para el experimento, necesitamos usar la técnica de la descarga. La fotólisis UV sólo produce pequeñas cantidades”.

Más por llegar

Ferris, quien no tenía conocimiento del trabajo de Neish hasta que contactamos con él, estuvo de acuerdo en que analizar los resultados de la hidrólisis en muestras producidas por luz UV “sería más difícil debido a las pequeñas muestras formadas”.

Otro problema es que Neish realizó la hidrólisis de sus tolinas en agua pura, mientras que cualquier agua presente en Titán posiblemente está mezclada con amoniaco. Ella nos dijo que recientemente completó otro conjunto de experimentos de hidrólisis usando mezclas de amoniaco y agua, y espera publicar esos resultados en breve.

Aunque el trabajo de Neish no es una representación perfecta de la química de la mayor luna de Saturno, no obstante sugiere que un proceso similar podría producir compuestos orgánicos en cantidades significativas durante periodos en los que haya agua líquida disponible.

En Titán, esto sugiere que las moléculas prebióticas podría existir en el agua líquida de los cráteres de impacto y volcanes de hielo. Y un proceso similar podría haber ocurrido en la joven Tierra, antes de que nuestra atmósfera contuviera cantidades significativas de oxígeno libre.

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Autor: John Ruley
Fecha Original: 14 de agosto de 2008
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Vía: Ciencia Kanija