Albert Einstein

"El misterio es la cosa más bonita que podemos experimentar. Es la fuente de todo Arte y Ciencia verdaderos". Albert Einstein.

jueves, 24 de octubre de 2013

Un Universo Lleno de Vida: Titán

14 de Enero de 2005

¿Recordáis esta fecha? Yo sí.

 Aquel día se consumaría uno de los más grandes hitos realizados por el hombre. La misión Cassini-Huygens por fin lograría alcanzar su destino y en esa mañana a unos 1200 millones de km de casa, la Tierra, Huygens aterrizaría en el mundo más parecido al planeta Tierra que el hombre haya conocido hasta la fecha. Esto, es debido, a que es, que se conozca, el único cuerpo del Sistema Solar, además de nuestro propio planeta, donde es posible encontrar líquido sobre su superficie. Mientras que en la Tierra encontramos grandes reservas de agua en estado líquido y es posible encontrar también mercurio, en Titán, es sustituido principalmente por grandes lagos y mares de metano y etano. Conocer la presencia de líquidos es fundamental, ya que hoy en día la ciencia conoce que es en este estado donde se realizan numerosos procesos químicos que podrían dar lugar a la vida.


Siglo XVII

Christiaan Huygens, La Haya, 14 de abril de 1629 – ibídem, 8 de julio de 1695, no se imaginaría jamás la gran importancia y repercusión que siglos más tarde traería su descubrimiento.
De familia noble, Huygen, contemporáneo de Giovanni Cassini, dedicaría toda su vida a los campos de la Diplomacia y el Derecho, las Matemáticas, Mecánica, Física, Geometría y la Astronomía.
Como curiosidad sobre la educación que recibió, destacar las habituales visitas que René Descartes hacía a su casa.
Desde pequeño, junto a su hermano, se dedicaron a fabricar pequeñas lentes para utilizarlas en telescopios. Tras varios intentos, conseguirían realizar varios de gran calidad y en 1655, tras terminar un telescopio que apenas medía 5 cm de diámetro que le permitía obtener alrededor de 50 aumentos, gracias a una longitud de más de tres metros y medio, descubriría el 25 de Marzo de ese mismo año, el quinto satélite de Saturno, Galileo había descubierto anteriormente otros cuatro. Después de seguirlo durante varios meses, para estar seguro de su período y órbita, daría a conocer la noticia en 1656.
Este gran descubrimiento le daría ánimos para seguir fabricando lentes cada vez más potentes, tras los cuales pasaría a probar con telescopios aéreos, sin tubo.


Con estos telescopios llegaría a obtener imágenes muy claras de los anillos de Saturno, incluso, llegaría a vislumbrar la sombra que estos arrojan sobre el planeta. Esto, daría lugar, a un minucioso estudio que realizaría para ver el cambio en la forma e iluminación de los anillos a medida que el planeta giraba alrededor del Sol.
En 1658, cuando residía en París, diseñaría un micrómetro para medir pequeñas distancias angulares, gracias a ello, pudo determinar el tamaño aparente de los planetas.
Huygens publicaría su descubrimiento así como sus observaciones de los anillos del planeta en una obra titulada Systema Saturnium publicada en 1659.
En 1661, se mudaría a Londres, donde comprobaría los grandes avances llevados a cabo en física, matemáticas y astronomía, por numerosos científicos ingleses. Gracias a su trabajo ingresaría prácticamente al momento, en la recién creada Royal Society.
Un lustro más tarde, en 1666 aceptaría la invitación realizada por Colbert, ministro de Luis XIV, para regresar a París e incorporarse a la Academia de las Ciencias Francesas. Allí permanecería lo siguientes 25 años, donde trabaría grandes amistades con numerosos científicos de la época, entre los que se encontraba Leibniz.
Fue pionero en varios campos de la Matemática, son muy conocidos hoy en día, sus estudios en el campo de la Probabilidad, así como de la Geometría, y en Física, donde destacaría especialmente en la Mecánica y Óptica.
En 1681, se trasladaría a Londres nuevamente donde conocería a Newton, para años más tarde en 1989 regresar a su tierra natal, donde meses más tarde fallecería.

Siglo XIV

Durante este tiempo se realizarían el descubrimiento de dos satélites más en Saturno, sin embargo, la denominación que se les daba para referirse a ellos eran simple números romanos, que iban del I al VII, siguiendo el orden de proximidad al planeta.
El nombre de Titán, para referirse a esa quinta luna que en su día descubriera Huygens, sería dado por John Hershel, en el año 1847, cuando sugirió el nombre de los titanes, hermanos y hermanas de Crono, dios griego, conocido por los romanos como Saturno, para designar a los satélites que en esa época se conocían.

Siglo XX

José Comas Solá, Barcelona, 19 de diciembre de 1868 - 2 de diciembre de 1937, astrónomo español, propondría la presencia de una atmósfera en Titán en 1908.
Licenciado en Físicas y Matemáticas, este científico español, dedicaría su vida e investigaciones a la astronomía, entre sus estudios se encuentran los eclipses de Sol de 1900 y 1905, y las observaciones de Júpiter y Saturno.
Aunque quizás su estudio más relevante, lo haría en 1908, cuando centrándose en el satélite Titán, demostraría la existencia de una atmósfera en él. Este, observó una propiedad de las atmósferas planetarias denominada, “limb darkening”, o lo que es lo mismo, oscurecimiento hacia el limbo, esta propiedad hace que la luz difundida y reflejada por el limbo atraviese un camino más largo a través de la atmósfera, siendo así más atenuada que la radiación difundida por el resto del disco. Aunque, no pudo ser demostrado hasta años más tarde, cuando Gerard Peter Kuiper, Harenkarspel, 7 de diciembre de 1905-Ciudad de México, 24 de diciembre de 1973, astrónomo, que fuera asesor de los estudios doctorales de Carl Sagan, corroboraría espectroscópicamente tal hecho en 1944, al encontrar metano sobre su superficie.

Pasarían nuevamente un par de décadas para descubrir nuevos secretos acerca del misterioso satélite de Saturno.
Sería gracias a una sonda espacial robótica de unos 72 kg, lanzada el 5 de Septiembre de 1977, desde Cabo Cañaveral, Florida, la que tras años de viaje, alcanzaría Saturno un 12 de Noviembre de 1980, consiguiendo datos, que haría que la misión fuera alterada, para dar paso a un mayor estudio del mayor de los satélites de Saturno, Titán. De esta forma Voyager 1, pasaría a menos de 6500 km de Titán, sacrificando las siguientes etapas de su viaje a Urano y Neptuno, que serían finalmente visitadas años más tarde por su hermana gemela Voyager 2.
La sonda Voyager 1 demostraría en 1981 que, Titán no sólo tenía atmósfera, sino que de hecho, era más densa que la de la Tierra, con una presión en superficie de una vez y media la de nuestro planeta y con una capa nubosa opaca formada por aerosoles de hidrocarburos que ocultaba los rasgos de la superficie de Titán. ( Para saber más, leer: Un Universo Lleno de Vida: Sobre Drake y Mensajes en una Botella)
Gracias a las fotografías tomadas por la sonda, que mostraban una atmósfera anaranjada, se pudo saber que estaba compuesta principalmente por nitrógeno en un 94%, y que el resto es rica en metano, etano y otros hidrocarburos.
Durante el transcurso del siglo XX, se realizarían varios descubrimientos, en los que se demostraría que  Saturno posee más de 40 satélites, y que concretamente Titán es el segundo más grande de todo el Sistema Solar, con un diámetro de 5150 km, superando a la Luna, y sólo superado por Ganímedes, satélite de Júpiter, con un diámetro de 5622 km.



Sería a finales de 1997 cuando una nueva misión estaría lista a partir para revelar al fin, los mayores secretos del mundo con más similitud a la Tierra.
La misión Cassini-Huygens, estaría lista para partir el 15 de Octubre de 1997 en el cohete Titán IV Centaurus.

Siglo XXI

Cassini, entraría en la órbita de Saturno el 1 de Julio de 2004. Meses más tarde, el 25 de Diciembre de 2004, la sonda Huygens, se separaría de la nave, alcanzando la mayor luna de Saturno el 14 de Enero de 2005.
Durante los acercamientos de Cassini y gracias a sus radares, se pudieron observar varios detalles antes desapercibidos. Se pudo comprobar que Titán tiene relieves montañosos, formados por lo que parece material orgánico, teniendo sobre su superficie grandes ríos, lagos y mares, aunque a diferencia de la Tierra, los que recorren estos cauces, no es agua, sino hidrocarburos líquidos.
Se piensa que el núcleo de la luna de Saturno, está formado por una mezcla de hielo y roca no diferenciada, así como la existencia de océanos subterráneos de agua y amoníaco a unos 100 km de la superficie.
Otro de los datos a tener en cuenta es que Titán no tiene un campo magnético considerable, exponiéndose directamente al Viento Solar, debido a que su órbita se encuentra en el límite exterior de la magnetósfera de Saturno.
Como se ha podido comprobar en este tiempo, se trata de un mundo donde abunda en cantidades inimaginables los compuestos orgánicos, sobre todo de metano. Se estima, que el contenido de hidrocarburos líquidos es centenares de veces superior a todas las reservas de petróleo y gas natural de la Tierra. Así como las dunas ecuatoriales observadas, compuestas por materia orgánica, también contenga una cantidad centenares de veces superior a las reservas de carbón en la Tierra.
Como es bien sabido, el metano realiza el papel que el agua hace en nuestro planeta, de esta forma, del mismo modo que en la Tierra ocurre con el agua, en ese lejano mundo, se produce lo que se conoce como Ciclo del Metano. Se sabe que el metano tiene una vida breve en la atmósfera, por lo que es necesaria su reposición, de no ser así, puede que Titán tal y como la conocemos deje de serlo en unos 1000 millones de años. El metano se organiza en la atmósfera de Titán formando nubes, condensando sobre aerosoles que formarían lluvias que serían los responsables del modelado de Titán.
La compleja fotoquímica de la atmósfera superior podría convertir el etano en acetileno y etileno que combinados con el nitrógeno atmosférico podrían formar los bloques básicos para la aparición de aminoácidos; sin embargo, se ha detectado en su superficie una deficiencia del primer compuesto, lo cual junto a la desaparición de hidrógeno cayendo a la superficie de ésta luna sugiere que allí están teniendo lugar complejos procesos químicos.

Desde 2005 se sabe de la existencia de criovolcanes, los cuales tienen una estructura muy similar a los volcanes existentes en nuestro planeta, con la única diferencia que, en lugar de lava y roca fundida, estos habrían expulsado al exterior hielo a través de sus cráteres.
La existencia de estas estructuras, podría albergar pistas sobre el misterio del ciclo del metano que se da lugar también sobre esta enigmática luna, además de incrementar las posibilidades de que en ella pueda existir algún tipo de vida.

          “Cuando analizamos nuestro nuevo mapa en 3D de la región de Sotra Facula de Titán -afirma el geofísico Randolph Kirk - quedamos sorprendidos por su semejanza a volcanes como el Etna en Italia, el Laki en Islandia e incluso algunos conos volcánicos  menores cerca de mi ciudad natal, Falstaff (Arizona)”.

Dichas afirmaciones fueron realizadas a finales de 2010 cuando se constató de la existencia de los criovolcanes y su actividad, pues las imágenes enviadas por la Cassini revelaban, tres grandes estructuras cónicas dentro de las cuales materiales fluían en su interior.
Este hecho podría ayudar a explicar el origen del metano, un compuesto que los rayos solares deberían destruir en poco tiempo, y que como vimos anteriormente componía parte de la atmósfera junto con el nitrógeno y el etano.
Podríamos recordar que el origen del metano puede ser de origen geológico o orgánico, en este caso, la geología ayudaría a explicar este misterio. (Para saber más, leer: Un Universo Lleno de Vida: Una verdad Incómoda)

          “Un criovolcán -explica Linda Spilker, científica de la misión Cassini- ofrece una oportunidad perfecta para llevar el metano del interior de Titán hasta su atmósfera”.

Pero existe otra razón para que tamaño descubrimiento sea celebrado por la ciencia, y es la posibilidad, de que en su interior, como ocurriera en nuestra primitiva Tierra, se estén dando las condiciones adecuadas para la vida. Podrían ser los lugares más idóneos para que la vida arraigara, estos, podrían ser la “sopa” donde los compuestos químicos de la superficie se mezclaran con el agua procedente del interior.
Incluso, podría ser el mecanismo por el cuál llevar las posibles vidas subterráneas a la superficie, que al calor de la actividad volcánica podrían haberse desarrollado en el agua helada que se encuentra en el subsuelo del satélite.

Todos estos datos, algunos teóricos, se han ido comprobando en las distintas fases de la investigación. En Junio de 2012, Cassini desenmascararía un gran océano de agua líquida que se hallaría debajo de la superficie.
Esta publicación realizada por la revista Science en dicho mes, corroboraría las teorías y estudios realizados entre los años 2006 y 2011, donde la sonda detectó leves deformaciones de la corteza de Titán causadas por la gravedad de Saturno. Aunque pareciera un hecho sin importancia, lo que nos trae este dato, es, que sin lugar a dudas el interior del satélite no es del todo sólido, ya que si lo fuera, dichas grietas no aparecerían.

         “Las medidas dejan pocas dudas acerca de la existencia de un océano interior”, afirma Luciano Less, investigador de la misión y autor principal del artículo de Science. “La búsqueda de agua -continúa- es un importante objetivo en la exploración del Sistema Solar, y ahora hemos descubierto otro lugar en el que el agua es abundante”.

El estudio, sostiene, como vimos antes, que dicho océano se encuentra a unos 100 km de la superficie y que en principio rodearía Titán por completo.
La presencia de esta agua líquida, ayudaría junto con los criovolcanes a resolver el misterio que rodea en torno a la presencia abundante de metano. El océano podría contener sales que aligeraran el agua, de forma que ésta se filtrara hacia la superficie y liberara el metano contenido en el hielo superficial, que forma junto con los hidrocarburos la corteza de la luna de Saturno.

          “La presencia de una capa de agua líquida en Titán -explica Jonathan Lunine, otro de los investigadores de la misión- es importante porque queremos comprender cómo se almacena el metano en el interior y cómo éste llega hasta la superficie. Todo lo que hace único a Titán se deriva de la presencia de grandes cantidades de metano”.

De hecho, recientemente, a principios de 2013, un nuevo informe proporcionado por la sonda que orbita la extraña y exótica luna, daba a entender que en los mares de esta, podrían albergar grandes bloques de hielo de hidrocarburos flotando sobre su superficie.
La presencia de estos témpanos, podría explicar la reflectividad de las superficies de los lagos.
Debemos recordar llegado a este punto, que Titán es el único cuerpo del Sistema Solar, junto con la Tierra, donde podemos encontrar líquidos estables sobre su superficie. Mientras en la Tierra así lo hace el agua, en Titán se produce gracias a distintos hidrocarburos como el etano y el metano.
Se conoce que el hemisferio norte está sembrado de mares de estos hidrocarburos líquidos, mientras que en el hemisferio sur, la presencia de estos mares es algo más esporádico.
Los científicos daban por hecho que los lagos de Titán no podrían tener hielo flotante sobre su superficie, ya que el metano en estado sólido es más denso que en estado líquido y se hundiría, característica que por el contrario no se cumple con el agua y por eso hace que sea un cuerpo tan interesante para que se puedan dar las condiciones sine qua non para albergar vida.
En cambio, el nuevo estudio, cambia todo, ya que supondría que existe una interacción lagos y atmósfera mucho mayor de lo que se pensaba, ya que gracias a esta, se produciría una interacción entre diferentes mezclas de composiciones, bolsas de gas nitrógeno y cambios en la temperatura, lo que daría como resultado que el hielo flotara en los lagos ricos en metano y etano si la temperatura está por debajo del punto de congelación del metano.
De este modo, los científicos dictaminaron que podría flotar cualquier hielo, de diferentes composiciones, si al menos tenía un 5% de la composición atmosférica de Titán, la cual contiene mucho más nitrógeno que en la Tierra y prácticamente nada de oxígeno.
Si la temperatura cayera sólo unos pocos grados, el hielo se hundiría debido a las proporciones relativas de nitrógeno en el líquido contra el sólido. A la vez, temperaturas cercanas al punto de congelación de metano podría conducir a la flotación y al hundimiento de hielo, es decir, una corteza de hielo de hidrocarburos por encima del líquido y bloques de hielo de hidrocarburos en la parte inferior del lecho del lago.

El autor principal del trabajo, Jonathan Lunine, profesor de Física de la Universidad de Cornell, ha indicado que

          “una de las preguntas más interesantes acerca de estos lagos es si podrían albergar una exótica forma de vida”, por lo que la presencia de hielo flotante de hidrocarburos es, a su juicio, “una oportunidad interesante para la química”. En este sentido, ha apuntado que podrá servir para determinar si “la frontera entre líquido y sólido es importante en el origen de la vida terrestre”.

Pero, como si de un thriller policiaco se tratase, todo iba a dar un giro de 180º…
En Agosto de 2013, Cassini enviaría unos datos que dejarían perplejos a la mayor parte de la comunidad científica. La teoría sobre una dinámica de corteza flexible, quedaría en entredicho, pues, los nuevos datos proporcionados al análisis de la gravedad y la topografía, revelarían al mundo la existencia de lo que parecería una capa de hielo rígido que se adentrarían en el océano subyacente.

          “Ya las cosas en Titán eran difíciles de explicar. Esto lo vuelve aún peor”, comenta el coautor del estudio Doug Hemingway, geofísico planetario de la Universidad de California, quien añade que “se acrecienta el misterio de un cuerpo ya de por sí extraño”.

El análisis que se llevó a cabo fue muy simple, rutinario. Se trataba como hemos comentado, de un seguimiento sobre la gravedad de Titán y otro sobre su topografía en diferentes puntos de la superficie. Lo lógico sería pensar que en las regiones montañosas de Titán, donde la corteza es más gruesa, tendría una gravedad algo mayor que en las zonas de baja altitud, debido a su masa extra, sin embargo, los datos, eran totalmente desconcertantes.
En palabras de Hemingway,

          “Las regiones más altas tenían la gravedad más baja. Pensamos que teníamos que revisar nuestros conocimientos de matemáticas”

Según el estudio en el que también han participado a Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana,  el problema resultaría de la corteza de hielo que se encuentra sobre el océano subyacente. Debido a que el hielo es menos denso que el agua líquida, las regiones más gruesas de la corteza deben de ser más ricas, provocando que suba el hielo y se creen montañas en la superficie. Pero eso sólo puede ocurrir si la corteza es delgada o sea, lo suficientemente flexible como para permitir ese movimiento.
Cuando los investigadores conectaron en sus ecuaciones la topografía con las lecturas de la gravedad, se encontraron con que la capa de hielo de Titán es probablemente demasiado gruesa y rígida para permitir que el hielo empuje hacia arriba la corteza. En vez de esto, los trozos gruesos se mantienen sumergidos debido a su baja densidad, porque tienen menos masa que el agua que desplazan, reduciendo de este modo la gravedad en esa zona.
El gran problema que nos encontramos ahora, es que si este nuevo estudio es verdad, sería muy difícil que el metano atrapado bajo el hielo, llegara hasta la atmósfera debido a filtraciones, ya que la capa de hielo sería demasiado gruesa y dura como para dejar escapar un gas.

Por otra parte, Titán ha sido noticia recientemente por el descubrimiento en su atmósfera de un compuesto que jamás se había encontrado fuera de la Tierra, el propileno, un producto químico utilizado para fabricar recipientes de plásticos.
El propileno se logró identificar en la baja atmósfera de Titán en cantidades muy peqeñas gracias al espectrómetro infrarrojo compuesto de la Cassinni (CIRS), dicho instrumento mide la luz infrarroja o radiación térmica emitida por Saturno y sus lunas.

          “Esta sustancia química está en todas partes en la vida cotidiana, ensartada en largas cadenas para formar un plástico llamado polipropileno”, dice Conor Nixon, científico planetario en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, y autor principal del artículo. “Ese recipiente de plástico en el supermercado con el código de reciclaje 5 en la parte inferior, eso es polipropileno”.
 
El propio Conor nos explica en que puede influir este descubrimiento:




Por otra parte hoy en día se siguen buscando los que se ha dado a llamar como “químicos ocultos”.

Para finalizar, en Septiembre de 2013 se presentó un estudio en la 246ª Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química de los Estados Unidos,  donde el investigador Jonathan Lunine, de la Universidad de Cornell, y uno de los científicos que participan en la misión Cassini-Huygens, habla de  las semejanzas que relacionan el estado actual de Titán con el antiguo estado de nuestro planeta hace unos 3500-4000 millones de años.

           “Creemos que los productos químicos orgánicos simples presentes en la Tierra primigenia, influenciados por la luz solar y otras fuentes de energía, se sometieron a reacciones que producen más y más complejas sustancias químicas”, dijo Lunine en un comunicado.
            “En algún momento, (las sustancias) cruzaron un umbral, desarrollando la capacidad de reproducirse a sí mismas. ¿Podríamos probar esta teoría en el laboratorio? Estos procesos se han estado realizando en Titán durante miles de millones de años. ¿No hay un billón de años en el laboratorio? Nosotros ni siquiera tenemos un millar de años”

El principal escollo quizás, sea la lejanía de Titán del Sol, apenas recibe un 1% de la energía que recibimos nosotros, y esto, aleja quizás la teoría de posible vida en ese exótico mundo. En cambio, la posibilidad de existencia de agua bajo su capa de hielo, y las posibles fuentes termales que quizás se encuentren bajo su superficie sea más que suficiente para que la vida prospere, quizás no como en la Tierra, pero de forma semejante, o simplemente quien sabe, sí, sobre su superficie, pueda haber algún tipo de vida ligado a los hidrocarburos…
Y, aunque nada de esto fuera verdad, aún nos queda por saber, si como el propio Lunine dice, ese misterioso mundo, ahora mismo está amaneciendo a la vida, y sea solo un laboratorio prebiótico que quizás dentro de millones de años de origen a una nueva vida.
Titán esconde muchos secretos, y con cada paso se abren más interrogantes y misterios, parece un rompecabezas lejos de resolverse, aunque esperemos, que el estudio de esa naranja que acompaña al “Señor de los Anillos” de pronto, antes de 2017, el fruto que todos esperamos, pues para ese año, Cassini, se fundirá finalmente con el abismo del cosmos.


            Continúa en: Un Universo Lleno de Vida: Júpiter y las "Galileanas"

2 comentarios:

  1. Antonio Navarro Barriga11 de noviembre de 2013, 20:08

    Hola Juan Manuel, ha sido para mí muy gratificante encontrarte en este otro universo, ya como alumno me parecías especial y diferente, ahora gracias a la amistad virtual y lo que en este espacio expones, comprendo mejor qué era eso que percibía. Gracias por tu sensibilidad con el resto del mundo, gracias por tus inquietudes, al universo quizá le sobran estrellas y le faltan gente como tú. Un abrazo.

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    1. Muchísimas gracias por sus palabras Antonio, ciertamente no sé que decir, sólo que gracias por acompañarme en esta nueva aventura, y nada, ya nos leemos, un abrazo! =)

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