Usando il Array Atacama Large Millimeter/submillimetrico (ALMA), un team di scienziati ha identificato una misteriosa molecola nell'atmosfera di Titano. È chiamato ciclopropenilidene (C3h2), un semplice composto a base di carbonio che non è mai stato visto prima in un'atmosfera. Secondo lo studio del team pubblicato in Il Giornale Astronomico , questa molecola potrebbe essere un precursore di composti più complessi che potrebbero indicare una possibile vita su Titano.
Allo stesso modo, La dottoressa Catherine Neish della University of Western Ontario's Istituto per l'esplorazione della Terra e dello spazio (Western Space) e i suoi colleghi dell'Agenzia spaziale europea (ESA) hanno scoperto che Titano ha altre sostanze chimiche che potrebbero essere gli ingredienti per forme di vita esotiche . Nel loro studio, apparso in Astronomia e astrofisica ,presentano i dati della missione Cassini che hanno rivelato la composizione dei crateri da impatto sulla superficie di Titano.
Il team internazionale responsabile della scoperta del ciclopropenilidene era composto da ricercatori della NASA Divisione di esplorazione del sistema solare (SSED), l'Associazione per la ricerca spaziale delle università (USRA), l'Istituto di Astronomia e Astrofisica di Taipei e diverse università. Erano guidati da Conor Nixon e Dott. Alexander Thelen , scienziato planetario e borsista post-dottorato presso il Goddard Space Flight Center della NASA (rispettivamente).
Questa immagine a colori reali di Titano, scattata dalla sonda Cassini, mostra l'atmosfera densa e nebbiosa della luna. Credito: NASA
Il team ha utilizzato l'osservatorio ALMA per studiare Titano nel 2016. Mentre setacciavano le tracce luminose raccolte da ALMA, hanno notato spettri che indicavano una strana impronta chimica. Dopo aver cercato in un database di tutte le firme luminose molecolari conosciute, Nixon lo ha identificato come ciclopropenilidene (C3h2). Ha detto Nixon in una NASA comunicato stampa :
“Quando mi sono reso conto che stavo guardando il ciclopropenilidene, il mio primo pensiero è stato: ‘Beh, questo è davvero inaspettato. Titano è unico nel nostro sistema solare. Si è rivelato un tesoro di nuove molecole”.
In passato, gli scienziati hanno rilevato C3h2in varie sacche in tutta la galassia, ma solo in nubi di gas e polvere nel mezzo interstellare (ISM). In queste regioni le condizioni sono troppo fredde e diffuse per facilitare le reazioni chimiche. In qualsiasi altro ambiente, il ciclopropenilidene reagisce facilmente con altre molecole per formare diversi composti chimici.
Tuttavia, Nixon e i suoi colleghi sono stati in grado di rilevare piccole quantità di ciclopropenilidene intorno a Titano perché stavano esaminando gli strati superiori dell'atmosfera lunare, dove ci sono meno altri gas per C3h2con cui interagire. Perché questo sia possibile per la luna più grande di Saturno e nessun altro corpo nel Sistema Solare rimane un mistero. Ma ciò che fa presagire potrebbe essere ancora più significativo.
Fino ad ora, le scoperte di ciclopropenilidene sono state confinate in sacche di gas e polvere nello spazio interstellare. Crediti: Conor Nixon / Goddard Space Flight Center della NASA
Sebbene C3H2 non sia associato alle reazioni biologiche dei giorni nostri qui sulla Terra, è un esempio delle cosiddette 'molecole a circuito chiuso', che sono importanti perché formano gli anelli della spina dorsale per le basi azotate di DNA e RNA - due composti che sono i veri mattoni della vita come la conosciamo.
Michael Malaska , che un tempo lavorava nell'industria farmaceutica, decise di cambiare carriera e divenne uno scienziato planetario del JPL per poter studiare oggetti come Titano. Come ha spiegato, trovare molecole come C3h2è essenziale per stabilire il quadro generale di Titano:
“È una piccola molecola molto strana, quindi non sarà il tipo che impari alla chimica del liceo o persino alla chimica universitaria. Quaggiù sulla Terra, non sarà qualcosa che incontrerai... Ogni piccolo pezzo e parte che puoi scoprire può aiutarti a mettere insieme l'enorme puzzle di tutte le cose che accadono lì.
Un'altra molecola a circuito chiuso che è stata rilevata nell'atmosfera di Titano è il benzene (C6h6). Fino ad ora, si pensava che il benzene fosse la più piccola unità di molecole di idrocarburi ad anello che potesse esistere in un'atmosfera, ma questo status va chiaramente al ciclopropenilidene. Inoltre, la natura ciclica di entrambe le molecole offre ai ricercatori un ulteriore ramo della chimica che potrebbe consentire la formazione di DNA e RNA.
In ogni caso, il ruolo che giocano questi composti sarà sicuramente qualcosa che il prossimo Libellulamissione potrebbe indagare. Il lancio di questa missione è previsto per il 2027 e consiste in un drone lander ad ala rotante che esplorerà l'atmosfera e la superficie di Titano per saperne di più sul suo ricco ambiente prebiotico e sulla sua chimica organica. Tra le altre cose, questa missione ha il compito di rispondere se Titano potrebbe effettivamente supportare la vita sulla sua superficie e all'interno dei suoi laghi di metano.
Questo è stato un punto di speculazione e curiosità per decenni, sin dal in viaggio 1 e 2 le sonde spaziali hanno volato attraverso il sistema di Saturno rispettivamente nel 1980 e nel 1981. Quando il Cassini-Huygens missione è arrivata intorno a Saturno nel 2004, ciò che ha osservato ha solo incuriosito ulteriormente gli scienziati. Ciò che queste missioni hanno scoperto è che, nonostante fosse molto freddo, Titano era decisamente simile alla Terra in qualche modo.
Per cominciare, ha un'atmosfera densa (quattro volte più densa di quella terrestre) composta prevalentemente da azoto. Nessun altro pianeta o luna nel Sistema Solare può fare una simile affermazione! Inoltre, ha un ciclo del metano molto simile al ciclo dell'acqua terrestre, completo di laghi e fiumi in superficie, evaporazione, nuvole e precipitazioni. Ci sono persino prove che potrebbe avere un oceano sotterraneo di acqua salata.
Ma la cosa più interessante di tutti sono i processi organici in atto, in cui il metano e altri idrocarburi nell'atmosfera di Titano interagiscono con la radiazione solare, si scompongono e rilasciano una rete di chimica organica che potrebbe provocare condizioni di superficie prebiotiche. Questo è ciò che ha spinto Titano in cima alla lista delle potenziali destinazioni per le missioni della NASA che cercano la vita passata e presente nel Sistema Solare.
Il concetto di questo artista di un lago al polo nord della luna di Saturno Titano illustra bordi rialzati e caratteristiche simili a bastioni come quelli visti dalla navicella spaziale Cassini della NASA intorno al Winnipeg Lacus della luna. Credito: NASA/JPL-Caltech
Come Rosaly Lopes , ricercatore senior ed esperto di Titani presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, riassunto :
“Stiamo cercando di capire se Titan è abitabile. Quindi vogliamo sapere quali composti dall'atmosfera arrivano in superficie, e poi, se quel materiale può passare attraverso la crosta di ghiaccio fino all'oceano sottostante, perché pensiamo che l'oceano sia dove si trovano le condizioni abitabili”.
Un altro punto di interesse, che rende Titano un obiettivo così allettante per la ricerca, è la possibilità che le molecole che potrebbero trovarsi sulla superficie di Titano possano essere le stesse che hanno formato i mattoni della vita sulla Terra. Circa 3,8 miliardi a 2,5 miliardi di anni fa (durante l'Eone Acheo), la Terra era un luogo molto diverso, dove l'atmosfera era composta prevalentemente da azoto, CO2, metano e vapore acqueo.
Fondamentalmente, si ritiene che le condizioni sulla Terra durante questo periodo siano state simili a quelle su Titano oggi. Melissa Trainer , un astrobiologo Goddard della NASA, è il vice investigatore principale della missione Dragonfly e il capo investigatore di un strumento chiave utilizzerà per analizzare la composizione della superficie di Titano. Come lei indicato :
“Pensiamo a Titano come a un laboratorio della vita reale in cui possiamo vedere una chimica simile a quella dell'antica Terra quando la vita stava prendendo piede qui. Cercheremo molecole più grandi di C3h2, ma abbiamo bisogno di sapere cosa sta succedendo nell'atmosfera per capire le reazioni chimiche che portano alla formazione di molecole organiche complesse che piovono in superficie”.
Rappresentazione artistica della missione Dragonfly sulla superficie di Titano. Attestazione: JHUAPL
Allo stesso modo, anche l'assistente professoressa Catherine Neish e i suoi colleghi dell'ESA hanno trovato qualcosa di molto interessante nello studio della superficie di Titano. Normalmente, i processi atmosferici seppelliscono la superficie del ghiaccio di Titano sotto uno spesso strato di materiale organico, specialmente intorno all'equatoriale secca della luna. Questo materiale si comporta esattamente come la sabbia e porta a tempeste di polvere e addestramento quando si verificano forti venti.
Fortunatamente, ci sono luoghi in cui il ghiaccio superficiale può sbirciare e gli scienziati possono studiarlo e saperne di più sulla sua composizione. Le latitudini più elevate su Titano, ad esempio, sono soggette a maggiori precipitazioni, portando a flussi superficiali che erodono la sabbia. Oltre a ciò, ci sono crateri da impatto creati da oggetti che colpiscono la superficie, che espongono ghiaccio relativamente fresco all'interno della crosta di Titano. Come ha spiegato Neish:
“È selvaggio. Non c'è nessun altro posto come Titano nel sistema solare. C'è più sabbia su Titano per area che altrove. E Titano ha il tempo. Non è diverso dalla Terra in questo modo. È solo che gli ingredienti sono tutti sbagliati. Ha pioggia di metano e ruscelli che tagliano la superficie e sabbia organica che viene spazzata via. È ancora molto attivo, proprio come lo è qui sulla Terra'.
Sfortunatamente, osservare bene la superficie è difficile a causa della densa atmosfera di Titano. Ma dopo aver esaminato i dati ottenuti daCassini'S Spettrometro per mappatura del visibile e dell'infrarosso (VIMS), Neish e i suoi colleghi sono stati in grado di dare uno sguardo chiaro a tre crateri da impatto nella regione equatoriale di Titano e nella sua regione di media latitudine.
Concetto artistico di una tempesta di polvere su Titano. Crediti: IPGP/Labex UnivEarthS/Università Paris Diderot – C. Epitalon & S. Rodriguez
Quello che hanno scoperto è che i crateri equatoriali di Selk, Ksa, Guabonito e il cratere di Santorini Facula sembravano essere puramente composti di materiale organico scuro. È stato scoperto che i crateri di media latitudine di Afekan, Soi, Forseti, Menrva e Sinlap sono arricchiti con ghiaccio d'acqua e materiale organico. Sono stati anche in grado di determinare che nessuno del ghiaccio che hanno osservato era ammoniaca (NH3) o CO . congelata2(aka. 'ghiaccio secco').
Ciò è coerente con i modelli di Titano che mostrano che è un ambiente dinamico con processi attivi che ne modellano la superficie. La combinazione di acqua e sostanze organiche potrebbe anche significare che ci sono antichi ecosistemi congelati sul fondo dei crateri da impatto. Come parte di team di scienza e ingegneria supervisionando questa missione, le scoperte di Neish qui potrebbero informare l'imminenteLibellulamissione e dove dovrebbe cercare possibili prove di vita.
Illustra anche come la ricerca di una possibile vita oltre la Terra si stia lentamente spostando oltre Marte per includere posizioni nel Sistema Solare esterno. Ha detto Neish:
“Penso che sempre di più stiamo assistendo a una falsa equivalenza tra la vita e Marte. Le recenti scoperte su Venere e tutte le nuove cose che stiamo imparando su di esso, una volta che era un mondo oceanico, sono un altro punto di svolta. Infine, le persone stanno dicendo, nella nostra ricerca della vita nell'universo, abbiamo davvero bisogno di concentrarci su molti più posti, e non solo su Marte. E questo include la NASA che invia la missione Dragonfly su Titano'.
I prossimi decenni promettono di essere un periodo molto eccitante per l'esplorazione dello spazio (e per i suoi fan!). Oltre a tornare sulla Luna, stabilire una presenza prolungata lì e inviare le prime missioni con equipaggio su Marte, invieremo anche i nostri esploratori robotici a indagare su Europa, Ganimede e Titano nella speranza di trovare la vita lì.
In tal modo, saremo finalmente in grado di far luce su come è iniziata la vita nel nostro Sistema Solare e forse su come e dove potrebbe esistere in tutto l'Universo!
Ulteriori letture: NASA , occidentale
