jueves, 5 de septiembre de 2019

LA POSIBLE HABITABILIDAD DE TITAN Y SU PROFUNDO OCÉANO .


Mucho  antes  del  principio  de  que  la  mision   Cassini  llegara  a  su  destino  ,  una  " vista  a  vuelo  de  pájaro  a  escala  interplanetaria "  de  Saturno  y  la  enigmática  Titan   ,   aun  hoy  nos  sigue  sorprendiendo  los  misterios  guardados  bajo  el  eterno  manto  anaranjado   ......  Crédito  :  NASA/JPL/SRI.
En  algún  momento  de  sus  múltiples  viajes  de  acercamiento  hacia  Titan   ,  la  sonda  Cassini   ha  podido  detectar  con  mediciones  de  gravedad  ,  la  existencia   de  un  océano  global  bajo  su  helada  capa  de  hielo   ,  no  en  su  superficie  ,  imposible  para  la  posible  evolución  de  algún  tipo  de  vida  alienigena   en  Titan  ,   recordar  que  en  su  superficie  hay  una  temperatura   de  -179°  grados  Celsius  bajo  cero  ,  unos  -290°  Fahrenheit  bajo  cero  ,  94°  grados  Kelvin   ,   o  sea  ,  la  vida  como  la  conocemos  aqui  en  la  Tierra  es  virtualmente  imposible   .   
Pero  a  gran  profundidad  ,  bajo  tierra  ,  la  situación  cambia  ,  es  asunto  diferente  ,   porque  Cassini  ha  podido  observar  con  mediciones  de  gravedad  ,  que  hay  un  profundo  océano  global   ,   y  que  posiblemente  en  este  océano  extraterrestre  haya  grandes  posibilidades   de  una  existencia   de  vida  alienigena   ,  de  evolución  propia  ,   a  su  ritmo  y  condiciones  común  a  su  entorno   .
Y  Titan  se  puede  decir  con  mayúscula   ,  que  es  un  semillero   de  moléculas  orgánicas   ,   o  sea  ,  que  alberga  una  especie  de  sopa  de  hidrocarburos   complejos  similar   a  lo  que  se  piensa  que  había   hace  mas  de  4.000  millones  de  años  en  la  Tierra   primordial   ,   recordemos  que  la  rica   diversidad  de  moléculas   orgánicas  de  Titan   es  mas  que  nada  un  producto   de  la  acción  de  la  luz  ultravioleta   del  Sol  que  inicia   las  reacciones  químicas   con  los  gases  que  domina  en  la  atmósfera  alta  de  Titan  ,  esto  es  :  hidrógeno  ,  metano  e  nitrógeno  .
Esos  hidrocarburos  complejos  resultantes   podrían  ser  los  componentes  básicos  para  la  vida  extraterrestre  en  Titan   ,  o  por  lo  menos  ,  proporcionar  nutrientes  químicos  para  la  evolución  de  vida  alienigena  en  ese  mundo  misterioso   ,    pero  dentro  del  océano  global  de  Titan   seria  un  hábitat  potencial   para  la  evolución  de  vida  extraterrestre  fuera  de  la  Tierra  .
El  Instituto  de  Astrobiologia  de  la  NASA  ha  financiado  una  investigación  referente  a  Titan   ,  en  un  intento de  entender   mejor  el  potencial  de  vida  en  el  océano  global  de  esa  luna  helada  ,  y  entender  mejor  la  relación  entre  las  moléculas  orgánicas  en  la  atmosfera  y  la  superficie  ,  esa  investigación  estuvo  a  cargo  de   Rosaly Lopes  ,  especializada  en  geología  planetaria  ,   y  esa  investigación  se  divide  en  4  items   o  pasos  a  seguir  para  entender   como  se  transportan  esas  moléculas  entre  la  atmósfera  alta  de  Titan  hacia  la  superficie   .
 
En  la  imagen  se  observa  la  formación  de  compuestos  orgánicos   en  la  alta  atmósfera  de  Titan  ,   esos  elementos  orgánicos   dan  forma  a  la  bruma  que  oscurece  la  superficie  .  Crédito  :   ESA/AGT.   
Esos  4  items  son  para  determinar  como  se  transporta   las  moléculas  orgánicas  entre  la  atmosfera   ,   la  superficie  y  el  océano   ,   en  una  palabra  ,  que  procesos  se  producen  dentro del  océano   para  que  sea  habitable  ,  hay  que  saber   biosignaturas     producen  la  vida  en  ese  océano  alienigena   y  finalmente  como  esas  biosignaturas   se  transportan  de  vuelta   a  la  superficie  donde  podrían   detectarse  .
Este  proyecto  que  dirige  Rosaly  Lopes  es  por  5  años  ,  hasta  el  año  2023  ,  y  el  proyecto  y  trabajo  se  organiza  en  torno  a  los  caminos   que  las  moléculas  orgánicas   y  las  biosignaturas  toman   a  traves  de  la  atmosfera  de  Titan   y  la  capa  de  hielo  que  rodea  al  océano  global  ,  son  en  total  30  personas  repartidos  en  varias  instituciones  científicas  ,  Rosaly  Lopes  nos  dice  :  " bajo  cada  objetivo  tenemos   varias  investigaciones  ,   y  cada  investigación   tiene  un  investigador  principal   "  ,  cada  investigación  se  ajusta  a  un  cronograma   ,   de  modo  que  los  resultados   producidos  por  las  investigaciones    sobre  el  primer  objetivo   ,  que  es  el  transporte  de  moléculas  orgánicas   ,  puedan  incorporarse  a  los  estudios  de  los   objetivos  posteriores   .
La  ciencia  está  siguiendo  las  moléculas  orgánicas  en  su  camino   desde  la  parte  superior   de  la  atmosfera  donde  se  construyen   a  traves  de  la  corteza   y  en  el  océano  ,   y  si  hay  biología  ,  qué  está  ocurriendo  allí  ,    como  funcionan  esas  moléculas  orgánicas   hacia  la  superficie   .

Este  es  un  esquema  que  muestra   la  creación  ,  precipitación   y  transporte  sobre  la  superficie   de  compuestos  orgánicos  en  Titan  .   Crédito  :  ESA.
El  objetivo  N° 1  ,  Transporte  ,  Conor Nixon   y  su  equipo  en  Goddard   han  utilizado   la  matriz  de  milímetro/submilimetro   de  Atacama  -  ALMA  - para  entender  el  contenido  químico  de  la  atmosfera  de  Titan  ,   saber  que  moléculas  se  encuentran   allí   les  permite  a  los  cientificos  construir  un  modelo  fotoquimico  completo   de  la  atmosfera   que  sienta  las  bases   para  comprender  qué  sustancias  orgánicas  pueden   alcanzar  la  superficie  y  potencialmente  entrar  en  el  océano   .        
   Los  conocimientos  que  tenemos  de  Titan  se  debe  a  Cassini  ,   pero  en  el  infrarrojo  no  era  fácil  detectar  otras  moléculas  allí  ,  ahí  aparece  ALMA  ,  y  pudo  detectar   varias  moléculas  de  cianuro  ,    metilo  ,   etileno  ,   y  que  son  monóculas  claves   que  contienen  nitrogeno  en  la atmosfera  de  Titan   ,   también  se  ha  detectado  variaciones  espaciales   en  los  gases  orgánicos   a  traves  de  la  ruptura  del  metano   y  el  nitrogeno  molecular  por  la  luz  ultravioleta    ,  a  medida  que  estos  gases   se  desplazan   a  traves  de  la  atmosfera    hacia  la  superficie   ,  pueden  reaccionar  con  otras  moléculas  orgánicas   para  formar  compuestos  orgánicos   cada  vez  mas  complejos  .
Otro  dato  importante  es  que  Cassini  detectó  en   la  estratosfera  de  Titan   propano  y  propino   ,   parte  de  esta  investigación  es  saber   como  se  transportan  las  moléculas   a  traves  de  la  superficie  después   de  que  precipitan  fuera   de  la  atmosfera   ,     después  hay  que  saber  cómo   se  modifican  los  elementos    orgánicos  en  la  superficie   y  luego  como  se  mueven   de  la  superficie  al  océano  ,   y  teorías  hay  muchas  ,  como  la  de   Christopher Glein   ,   del  Southwest   Research  Institute  de  Texas  ,   que  propone  que  la  atmosfera  de  nitrogeno   de  Titan  se  origina   a  partir  de  moléculas  orgánicas    que  quedaron  atrapados   dentro  de  Titan  cuando   se  formó   y  el  subsiguiente   calentamientos  de  estos  gases   liberó   nitrogeno  que  se  filtró  a  la  superficie   ,   por  eso  se  piensa  que  ya  hay   elementos  orgánicos   dentro  de  Titan    que  podrían  ingresar  al   océano  desde  abajo    ,  incluso   si  los  elementos  orgánicos   no  pueden  llegar   al  océano  desde  la  superficie  ,   el  océano  podría  contener   los  bloques  de  construcción  de  la  vida   ,  y  estas   sustancias   orgánicas  pueden    realmente  percolarse  a  traves  del  criovulcanismo .

He  aqui  una  larga  característica  de  hielo   que  se  extiende   casi  hasta  la  mitad  y  alrededor  de  Titan  ,   es  como  una  capa  de   orgánica   que  esta  hecha  de  material   de  atmósferas  pasadas  ,   se  ha  detectado   esta  característica  en  pendientes  pronunciadas   ,   pero  no  en  todas  las  pendientes  ,    esto  sugiere  que  actualmente  en  esas  zonas  se  está   erosionado  ,   y  que  posiblemente  revele   la  presencia  de  hielo   y  estratos  orgánicos  .    Crédito  :   NASA/JPL/Caltech/SSI.
El  objetivo  N° 2  ,   Habitabilidad  ,   ahora  bien  ,  si  hay  varias  vías   para  que  los  compuestos  orgánicos   pasen  a  traves  de  las  capas  de  hielo   desde  la  superficie   hasta  el  océano   que  se  encuentra  debajo  ,    así  que  el  siguiente  paso  es  determinar   si  ese  océano  alienigena  de  Titan  ,   o  cualquier  parte  de  hielo   en  el  viaje  hacia  el  océano  ,   es  potencialmente  habitable ,   aqui  entra  la  biología  ,   que  puedan  estudiar   organismos  de  alta  presión   y  tolerantes  al  frío  ,  dada  la  características  de  Titan  ,    la  sonda  Cassini  ha  confirmado   que  el  océano  existe  a  traves   de  mediciones  de  gravedad   ,   pero  lo  que  no  se  sabe  es  la  composicion  de  ese  océano  ,   su  perfil  térmico  ,  su  densidad   ,  la  estructura  general  de  la  corteza   helada  en  la  parte  superior  . 
Obvio  que  si  queremos  comprender  mejor   el   océano  alienigena  de  Titan  ,   y  su potencial  habitabilidad   ,   hay  que  teorizar  varias  composiciones  posibles   que  razonablemente   se  pueda  esperar   que  existan  ,   y  después  ,  desarrollar  modelos  teóricos  ,   pero  se  puede  hacer   experimentos  de  laboratorio    para  simular  las  posibles  condiciones   ,   para  entender  mejor  la  interfaz   o  frontera  entre   la  capa  de  hielo   y  el  océano  ,   o  océano  con  el  núcleo  rocoso  ,    y  el  flujo  de  oxidantes y reductores    en  estas  interfaces   que  podrían  soportar  microbios   .
  Objetivo  N°  3  ,  La  vida  ,   hay  que  entender  para  que  la  vida  pueda  existir  en  Titan  ,  tiene  que  haber  una  fuente  de  energía    quimica  para  metabolizar  ,   en  relación  con  qué   productos   orgánicos  llegan   al   océano   y  cómo  es  el  entorno   del  océano   ,    se  podrá  construir  modelos   teóricos  de  cuanta  energía  disponible  en  el  océano  ,   así  como  los  posibles  metabolismos  que  podrían  existir   en  esas  condiciones   ,  para  medir  las  probabilidades   de  que  la  vida  alienigena  pueda  sobrevivir  allí   .
Si  asumimos  que  el   océano  de  Titan  es  habitable  ,   con  fuentes  de  energía  quimica  ,   y  un  suministro   saludable   de  materia  orgánicas  ,   y  con  un  ambiente  de  alta  presión  ,   y  baja  temperatura  ,  puede  restringir  la  variedad  de  formas  de  vida  ,    que  podrían  haber  allí  ,   pero  para  que  sea  posible  ,  hay  algo  aqui  en  la  Tierra  en  que  los  cientificos   puedan  pensar  que  pueda  haber  y  evolucionar  vida  en  Titan   ,   me  refiero  a   un  organismo  terrestre  llamado   Pelobacter  Acetylenicus   ,  que  es  una  bacteria  no  aerobica  ,  en  forma  de  bastón   estrictamente  anaeróbica  ,   que  se  aisló  de sedimentos  marinos  y  de  agua  dulce  y  puede  usar  acetileno  como  única  fuente  de  carbono  y  energía   .
Para  los  cientificos  es  un  modelo  de  organismo  ,   algo  que  pudiera  existir   en  la  superficie  profunda  de  Titan  ,   por  esa  razón  ,  se  haría  experimentos  en  laboratorios  ,   donde  se  podría  colocar  microbios   en  entornos  simulados   para  ver  si  los  microbios  pueden  prosperar   en  ellos  ,   aprender  como  se  adaptan   para  sobrevivir  ,  y  a  la  vez  ,  que  nuevos   tipos  de  biomoléculas   podrían  resultar   de  estas  adaptaciones  ,   y  estas  biomoléculas   pueden  dejar  atrás   las  biosignaturas  ,  trazas  moleculares  de  la  vida   .
También  se  debe  ser  capaz   de  detectarla   a  traves  de  firmas  biológicas  ,   hay   que  comprender   la  vida   de  los  biomarcadores   ,   y  que  permitiría  obtener  una  base  de  datos   de  posibles  biosignaturas   ,  incluido  isotopos  de  carbono  ,   nitrogeno  y  oxigeno  ,  y  también  estructuras  biológicas    como  los  lipidos   en  las  membranas  celulares   .
Objetivo   N°  4  ,  Detección   ,    si  las  firmas  biológicas  permanecen  en  el  océano  ,   serán  imposible  de  detectar  ,    desde  la  órbita  o  desde  la  superficie  ,   así  que  el  objetivo  final  es  buscar  medios  por  los  cuales   esas  biosignaturas  puedan   ser  transportadas   a  la  superficie  ,   es  probable  que  los  principales  medios  de  transportes    sea  el  hielo  convectivo   ,   es  decir  ,  mas  caliente  con  hielo  ,   que  se  levante  hacia  arriba  ,   o  el  criovulcanismo  ,    pero recordemos  que  el  metano   es  destruido   en  la  atmosfera  de  Titan  por   la  luz  ultravioleta  ,   así  que  tiene que  haber  alguna  reposición   y  todavía  puede  haber   desgasificación  .

He  aqui  una  representación  en  3D   en  falso  color   de  los  datos  del  radar   de  la  sonda  Cassini   que  muestra  una  característica   en  Titan  llamada   Sotra  Facula  ,   que  da  la  imagen  de  ser  un  criovolcan   inactivo   .  Crédito  :  NASA/JPL/Caltech/USGS.   
Por  el  momento  no  se  ha  detectado   ningún  criovulcanismo  activo  en  Titan  ,   aunque  se  ha  visto  algunas  características  de  criovulcanismo   ,   también  está   la  posibilidad    de  que  el  transporte  a  la  superficie   podría  crear  ambientes  habitables  en  el  camino  ,    cuando  se  habla  de  subsuelo  profundo  ,   no  solo  me  refiero  al  océano  ,    sino  a  los  posibles  reservorios   que  pueden  existir  a  lo  largo  de  las  vías   que  el  material  orgánico  ingresa   y   sale  de  la  capa  de  hielo  ,   entre  los  7  y  los  30  kilómetros   bajo  la  superficie  ,   en  el  limite  entre  el  hielo   rígido  y  quebradizo  ,   y  el  hielo  mas  dúctil   y  mas  blando  ,   donde  las  temperaturas  y  las  presiones   serian  algo  similares   a  dos  o  tres  kilómetros  bajo  la  Antártida  .
Podría  existir  pequeños  espacios   entre  los  granos  de  hielo   de  la  capa  de  hielo   donde  microbios  como  Pelobacter   Acetylenicus   podría  prosperar  ,    que  estén  mas  cerca  de  la  superficie   que  la  capa  de  hielo   también  podría  significar   que  los  biomarcadores   resultantes  de  estas  bolsas  de  la  vida   del  subsuelo   podrían  alcanzar   la  superficie  mas  fácilmente  ,   también  hay  que  plantearse  la  cuestión   de  cómo  se  pueden   alterar  químicamente   las  biosignaturas  a  medida   que  se  elevan    a  traves  de  las  vías   en  la  capa  de  hielo   ,   encontrar  diferentes   entornos  ,   agua  liquida  ,   hielo  fangoso  ,   y  hielo  solido   .
Cabe  preguntarse   si  en  futuras   misiones  interplanetarias  a  Titan  ,  se  podría  detectar   estas  biosignaturas  ,  como  las  detectarían   ,   así  que  no  cuesta  nada  teorizar  ,   teorizar  una  imagen   de  una  biosfera  potencial   en  Titan  ,   ese  sera  un  gran  objetivo   :   tratar  de  evaluar  a  Titan   como  un  sistema  potencialmente    habitable  ......                           
       


https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2012/28jun_titanocean
https://nai.nasa.gov/teams/can-8/jpl-titan/

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