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EL TELESCOPIO WEBB PODRÍA CONFIRMAR SI UNA DE LAS LUNAS DE SATURNO TIENE INGREDIENTES PARA LA VIDA

Titán es un “mundo ideal” en la fabricación de moléculas orgánicas.

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A finales de este año, el Telescopio Espacial Webb permitirá a los científicos buscar algunos bloques de construcción clave de la vida en la nebulosa atmósfera de hidrocarburos de la Luna más grande de Saturno, Titán.

El científico planetario de la NASA Conor Nixon y sus colegas no esperan encontrar extraterrestres en Titán, pero pueden encontrar algunas pistas sobre cómo la vida se unió a partir de compuestos químicos similares aquí en la Tierra, y cómo podría hacerlo en otros mundos, como Encelado o TRAPPIST-1e. Y lo que Nixon y sus colegas encuentran en los datos de Webb puede ayudar a guiar la misión Dragonfly de la NASA cuando se dirija a Titán en 2026.

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Nixon y su equipo revisarán los datos del instrumento MIRI de Webb en busca de evidencia de dos moléculas en forma de anillo llamadas piridina y pirimidina: los precursores que forman las nucleobases (o “letras”) en el ADN y el ARN. Si agrega solo un par de átomos adicionales a la pirimidina, por ejemplo, puede hacer una nucleobase como timina, citosina o uracilo. Y a partir de ahí, tienes un buen comienzo en la construcción de genes y la creación de vida.

Los científicos ya han encontrado evidencia de una molécula en forma de anillo muy similar llamada benceno en Titán. El benceno es solo un anillo de seis átomos de carbono con seis átomos de hidrógeno en el exterior, pero Nixon lo describe como “una especie de piedra angular de la química orgánica compleja”.”Si comienzas a mirar aminoácidos y bases nucleares, se basan en una estructura de anillo”, dice Nixon a Inverse. “La idea de formar anillos es muy básica y muy fundamental para hacer moléculas realmente realistas”.

Esto se debe a que las estructuras en forma de anillo como el benceno son muy estables y también son muy versátiles. Piense en esa estructura de anillo básica como una base modular, sobre la cual las reacciones químicas pueden agregar diferentes uniones para formar diferentes moléculas orgánicas. Cambie un par de átomos de carbono por nitrógeno y agregue algunos accesorios diferentes en el exterior, y tendrá piridina y pirimidina, el chasis sobre el que se construyen las nucleobases. Las moléculas como la piridina y la pirimidina son una especie de paso intermedio entre cosas como el benceno y las letras que deletrean su genoma.

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En otras palabras, Nixon y sus colegas quieren saber si los bloques de construcción de la vida, o tal vez solo la “materia prima” para los bloques de construcción, están siendo ensamblados por reacciones químicas en la atmósfera de Titán.

Los experimentos de laboratorio aquí en la Tierra han simulado rayos o radiación ultravioleta en la atmósfera de Titán, y esos experimentos muestran que en las condiciones adecuadas, la energía puede desencadenar reacciones químicas que convierten moléculas simples en otras más complejas como la pirimidina.

“Así que sabemos que es posible que suceda en Titán”, dice Nixon, “pero lo que no sabemos es si sucede en Titán”.

La nave espacial Cassini de la NASA capturó esta foto de Saturno y su luna más grande, Titán. NASA

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Nixon y su equipo son optimistas. Durante sus fatídicas órbitas finales en 2017, la nave espacial Cassini rozó las capas superiores de la atmósfera de Titán y recogió una muestra para su espectrómetro de masas a bordo, que clasifica moléculas por masa para decirle a los científicos de qué está hecho algo. Y el espectrómetro de Cassini informó que las moléculas en la atmósfera de Titán de aproximadamente la masa correcta son los dos bloques de construcción que Nixon y sus colegas están cazando.

Pero cuando Nixon y su equipo examinaron la atmósfera de Titán con ALMA (el Atacama Large Millimeter Array, un radiotelescopio en Chile) en 2020, no encontraron evidencia de piridina o pirimidina. Dice que es posible que las dos moléculas estén allí, pero no en cantidades lo suficientemente grandes como para que ALMA las vea.

“Pero vamos a seguir intentándolo”, dice Nixon. “Creemos que con instrumentos más sensibles, como webb, o con duraciones de tiempo más largas en ALMA, o haciendo algunas actualizaciones a ALMA, eventualmente podemos detectar estas moléculas”.

En octubre, los instrumentos NIRCam, NIRSpec y MIRI de Webb medirán los espectros infrarrojos de la atmósfera de Titán, revelando qué compuestos químicos están flotando en esa neblina anaranjada. Debido a que esos instrumentos son más sensibles que los telescopios basados en la Tierra o los telescopios espaciales anteriores, y debido a que están estudiando longitudes de onda de luz infrarroja que Cassini no cubrió, existe la posibilidad de que Webb pueda ver lo que las observaciones anteriores se perdieron.Las observaciones de octubre son parte de un estudio más amplio de la atmósfera y el clima de Titán.

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“Como está relacionado con el panorama global de Titán, todo está un poco unido”, dice Nixon. “Incluso el clima en la Tierra, por ejemplo, está relacionado con si se puede sostener la vida. Así que algunos de los otros trabajos que vamos a hacer realmente van a ayudar a arrojar luz sobre el panorama general”.

Si Nixon y sus colegas encuentran moléculas como la piridina y la pirimidina en Titán, eso nos dirá que la química prebiótica, el tipo de reacciones que conducen a los bloques de construcción de la vida, puede ocurrir en un mundo como Titán. Y eso, a su vez, se suma al creciente cuerpo de evidencia de que la química prebiótica es sorprendentemente común en todo tipo de lugares de nuestro universo.

Eso no significa necesariamente que la vida en sí misma sea común (o fácil de encontrar), pero si los ingredientes para una célula viva están fácilmente disponibles en una amplia gama de entornos, desde el polvo interestelar hasta los cielos llenos de humo de Titán, las probabilidades podrían estar a favor de los astrobiólogos. Y ver cómo esos bloques de construcción químicos se forman e interactúan en una variedad de condiciones podría ayudar a los astrobiólogos a refinar su búsqueda de vida en otros mundos.

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Sin embargo, a corto plazo, encontrar moléculas orgánicas más complejas en Titán también podría ayudar a sentar las bases para la misión Dragonfly de la NASA, que enviará un helicóptero para buscar rastros químicos de vida, o sus bloques de construcción, en 2026.

La concepción de un artista muestra cómo Dragonfly aterrizará y luego despegará nuevamente para saltar de un lugar a otro en la superficie de Titán.NASA

“La misión va a tener un número limitado de lugares que pueden visitar y un número limitado de experimentos que pueden hacer”, dice Nixon. “Y creo que parte del trabajo que podemos hacer con la astronomía realmente les ayudará a saber qué buscar”.

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Cuando los científicos encuentran lo que están buscando, casi siempre estimula la búsqueda de lo siguiente. En el caso de Titán, lo siguiente se llama grupo lateral funcional: diferentes arreglos de átomos que se unen al anillo central de una molécula como la pirimidina, como diferentes herramientas en una navaja suiza. Esos grupos secundarios funcionales son los que convierten la pirimidina en citosina o uracilo, por ejemplo.Nixon dice que su equipo planea buscar esos grupos funcionales en otras moléculas, incluso más simples.

“Eso es parte del otro trabajo que haremos, también: buscar moléculas funcionalizadas que no sean moléculas de anillo”.

Pero si los instrumentos de Webb no revelan evidencia de piridina o pirimidina, entonces la búsqueda continúa. La misión Dragonfly puede ser la próxima mejor esperanza para encontrar esos y otros ingredientes químicos clave para la vida.

“Estoy realmente convencido de que si no encontramos algunas de estas moléculas antes de tiempo en la atmósfera, definitivamente las encontrarán en la superficie”, dice Nixon, porque Dragonfly podrá cavar en la superficie misma, donde tales moléculas podrían estar más concentradas. “Y estoy bastante seguro de que también encontrarán las nucleobases”.

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Pero es un gran salto de las nucleobases al ADN, y mucho menos a la vida alienígena real.”¿Cómo se consigue que estas moléculas vayan más allá de ser solo moléculas, sino que comiencen a hacer cosas que se parezcan a la vida? Al igual que están almacenando información, están transmitiendo información de generación en generación, están formando membranas lipídicas. Ese es otro paso”, dice Nixon.

Por el momento, también es un paso que no entendemos completamente, incluso cuando se trata de nuestros propios orígenes evolutivos terrícolas. Parte del objetivo de la astrobiología, además de averiguar si hay vida en otros mundos, es averiguar cómo sucedió la vida aquí en la Tierra.

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