¿Los cristales orgánicos crean 'anillos de bañera' alrededor de los lagos y mares de Titán?

Vista infrarroja de mares y lagos en el hemisferio norte de Titán, tomada por Cassini en 2014. Se puede ver la luz del sol brillando en la parte sur del mar más grande de Titán, Kraken Mare. Los científicos ahora piensan que los "anillos de bañera" alrededor de los bordes de los mares y lagos están compuestos de cristales orgánicos. Imagen vía NASA / JPL-Caltech / University of Arizona / University of Idaho / AGU 100.

La luna Titán de Saturno es el único otro cuerpo en el sistema solar, además de la Tierra, que tiene líquidos en su superficie. Estas lluvias, ríos, lagos y mares se parecen mucho a los de la Tierra, pero están compuestos de metano y etano (hidrocarburos) líquidos en lugar de agua. Ahora, los científicos han encontrado otra forma de diferenciarse de sus contrapartes terrenales: las costas de los lagos y mares podrían estar incrustadas con "anillos de bañera" compuestos de cristales orgánicos que no se encuentran en la Tierra.

La nueva investigación se publicó en un nuevo artículo y se presentó el 24 de junio en la Conferencia de Ciencia de Astrobiología 2019 (AbSciCon 2019) en Bellevue, Washington.

Del nuevo artículo:

Hemos descubierto un tercer mineral molecular que es estable en las mismas condiciones presentes en la superficie de Titán, una luna de Saturno. Este mineral molecular está compuesto de acetileno y butano, dos moléculas orgánicas que se producen en la atmósfera de Titán y caen sobre la superficie. Los llamamos "minerales moleculares" porque se comportan como los minerales aquí en la Tierra, pero en lugar de estar compuestos de cosas como carbonatos o silicatos, están formados por moléculas orgánicas. Los dos minerales moleculares anteriores que descubrimos estaban compuestos de benceno y etano, y acetileno y amoníaco. Este más reciente es probablemente mucho más abundante en la superficie de Titán, ya que se cree que tanto el acetileno como el butano son muy comunes allí. En particular, creemos que los 'anillos de bañera' alrededor de los lagos de Titán podrían estar compuestos de este material, porque el acetileno y el butano se disuelven bien en metano y etano líquidos en comparación con otras moléculas.

Concepto del artista de un lago de hidrocarburos en Titán visto desde el suelo. Imagen vía Steven Hobbs (Brisbane, Queensland, Australia / NASA).

Los resultados intrigantes provienen de pruebas de laboratorio donde se recrearon condiciones similares a las de Titán. Los científicos encontraron compuestos y minerales que no existen en la Tierra, y un cocristal estaba hecho de acetileno y butano sólidos, que existen en la Tierra, pero solo como gases. Titan es tan frío, sin embargo, que el acetileno y el butano se congelarán y se combinarán para formar cristales.

Entonces, ¿cómo crearon los científicos las condiciones de Titán en un laboratorio en la Tierra? Titán es extremadamente frío, aproximadamente -290 grados Fahrenheit (-179 grados Celsius), por lo que usaron un criostato hecho a medida, un aparato que mantiene las cosas frías. La atmósfera de Titán es principalmente nitrógeno, como la Tierra, por lo que luego llenaron el criostato con nitrógeno líquido. Pero necesitaban que el nitrógeno fuera un gas, como en Titán, por lo que calentaron ligeramente la cámara. Luego se agregaron metano y etano, que también son muy comunes en Titán. Ambos están en forma líquida en la luna, en la lluvia, ríos, lagos y mares. El resultado fue una "sopa" rica en hidrocarburos.

Mapa de los mares y lagos de Titán en el hemisferio norte. Imagen vía JPL-Caltech / NASA / ASI / USGS / EarthSky.

La superficie de Titán vista por el módulo de aterrizaje de Huygens en 2005. Huygens encontró arena húmeda cuando aterrizó cerca de un lecho de río evaporado. El líquido era metano / etano, pero las rocas estaban compuestas de hielo de agua sólida. Imagen vía ESA / NASA / University of Arizona / EarthSky.

Los cristales de benceno fueron los primeros en formarse en esta sopa. El benceno se encuentra en la gasolina en la Tierra y es una molécula con forma de copo de nieve hecha de un anillo hexagonal de átomos de carbono. Pero algo más sorprendente sucedió en las condiciones simuladas de Titán: las moléculas de benceno se reorganizaron de tal manera que permitieron moléculas de etano dentro de ellas, creando un cocristal. Más tarde, los investigadores también descubrieron un cocristal de acetileno y butano, que probablemente se cree que es más común en Titán.

Son los cocristales de acetileno y butano los que probablemente crean los anillos de la bañera (minerales evaporados) alrededor de los bordes de los lagos y mares. Los minerales se dejarían caer en la superficie a medida que los hidrocarburos líquidos comenzaran a evaporarse. La nave espacial Cassini vio algunos lagos en Titán cuando estaban llenos de líquido y otras veces cuando se habían evaporado parcialmente. Este proceso de evaporación es similar a cómo las sales pueden formar costras alrededor de los bordes de lagos y mares en la Tierra.

Se sospecha que los anillos de bañera en Titán existen según la evidencia de Cassini, pero aún no se han confirmado por completo, como lo señaló Morgan Cable en el Laboratorio de Propulsión a Chorro:

Todavía no sabemos si tenemos estos anillos de bañera ... Es difícil ver a través de la brumosa atmósfera de Titán.

Un lago de sal ácido al sur de Beacon, Australia Occidental. Se cree que las incrustaciones de sal alrededor de sus bordes son similares a los anillos de bañera alrededor de los lagos y mares en Titán. Imagen vía Suzanne M. Rea / ResearchGate.

Los ríos, lagos y mares de Titán, en su mayoría cerca del polo norte, le dan a esta luna una misteriosa apariencia similar a la Tierra. También hay lluvia de metano y enormes dunas de arena cerca del ecuador, como en los desiertos de la Tierra, pero compuestos de partículas de hidrocarburos. La atmósfera espesa y nebulosa oscurece el suelo desde la vista desde arriba, pero Cassini pudo usar el radar para ver las características de la superficie. La sonda Huygens, parte de la misión Cassini, también envió las primeras fotos desde la superficie de Titán en 2005, mostrando un lecho de río evaporado con "rocas" compuestas de hielo de agua sólida. Debajo de todo eso, fuera de la vista, hay un océano de agua subterráneo. Titán puede parecerse mucho a la Tierra de muchas maneras, pero en términos de composición, es un mundo claramente extraño.

Desafortunadamente, la misión de Cassini terminó a fines de 2017, por lo que otras observaciones de los anillos de la bañera tendrán que esperar hasta que una futura misión regrese a Titán. Se han propuesto sondas que podrían flotar o nadar en uno de los lagos o mares, pero todavía están en los tableros de dibujo en este momento. Sin embargo, la nueva misión Dragonfly de la NASA, que se anunció oficialmente la semana pasada, enviará un helicóptero tipo dron para volar a través de los cielos de Titán, haciendo numerosos aterrizajes en diferentes lugares de interés. Dragonfly está programado para lanzarse en 2026 y aterrizar en 2034. ¡Emocionante!

En pocas palabras: al simular las condiciones de Titán en un laboratorio en la Tierra, los científicos descubrieron que formas inusuales de cristales orgánicos pueden crear anillos de bañera alrededor de los bordes de los lagos y mares de la luna.

Fuente: El cocristal de acetileno-butano: un mineral molecular potencialmente abundante en Titán

Vía AGU 100