Un estudio reciente aceptado en The Planetary Science Journal y actualmente publicado en el servidor de preimpresión arXiv investiga cómo las neblinas orgánicas que existieron en la Tierra entre la formación inicial del planeta y 500 millones de años después, también conocido como eón geológico Hadeano, podrían haber contenido la construcción necesaria. bloques para la vida, incluyendo nucleobases y aminoácidos.
por Laurence Tognetti, Universe Today
Este estudio tiene el potencial no sólo de ayudar a los científicos a comprender mejor las condiciones de la Tierra primitiva, sino también si esas mismas condiciones en Titán, la luna más grande de Saturno, también podrían producir los componentes básicos de la vida.
Aquí, Universe Today analiza este estudio reciente con el Dr. Ben KD Pearce, becario postdoctoral en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra Morton K. Blaustein de la Universidad Johns Hopkins y autor principal del estudio, con respecto a los hallazgos del estudio, seguimiento potencial. investigación preliminar, la próxima misión Dragonfly de la NASA a Titán y si cree que hay vida en Titán.
El Dr. Pearce le cuenta a Universe Today cómo estudios de laboratorio anteriores que involucraron a Carl Sagan descubrieron que la dilución más alta (o adición de un solvente como agua) para hacer que las reacciones químicas funcionaran era 100 micromolar, o aproximadamente 10 partes por millón (ppm). Si la dilución es demasiado fuerte, las moléculas de la mezcla química no se encontrarán entre sí, afirma.
«Después de todo, la Tierra primitiva era un lugar brumoso, muy parecido a Titán, la luna de Saturno», le dice el Dr. Pearce a Universe Today. «Esto se debe a que hace más de 4 mil millones de años, la Tierra tenía una atmósfera rica en hidrógeno, metano y nitrógeno, ¡similar a Titán! Lo interesante de estas partículas de neblina es que son esencialmente copos de nieve biomoléculas, es decir, grandes agregados de los componentes básicos de la vida. unidas entre sí. Cuando estas partículas se asentaron en la superficie de la Tierra, hace más de 4 mil millones de años, y cayeron en estanques, los enlaces se rompieron y se podría obtener un estanque rico en los componentes básicos de la vida. Queríamos saber si esta fuente podría exceder los 100 umbral micromolar en estanques, que podría concentrarse lo suficiente como para que reaccionen y comiencen el proceso de formación de las primeras moléculas de información como el ácido ribonucleico (ARN)».
Para el estudio, los investigadores crearon neblinas orgánicas en un laboratorio en condiciones atmosféricas que contenían entre 0,5% y 5% de metano y analizaron las neblinas en busca de rastros de aminoácidos y nucleobases utilizando un cromatógrafo de gases/espectrómetro de masas (GC/MS). Además, también calentaron muestras hasta 200 °C (392 °F) para simular que las muestras descansaban sobre una superficie inhabitable. Luego, el equipo comparó sus resultados con modelos informáticos para investigar la cantidad de nucleobases que estarían presentes en esos mismos entornos.
«Cuando modelamos las concentraciones de nucleobases en estanques a partir de neblinas orgánicas (haciendo uso de nuestros datos experimentales), descubrimos que esta fuente puede ser la fuente más rica y duradera que hemos modelado hasta la fecha», le dice el Dr. Pearce a Universe. Hoy. «Como recordatorio, todas las fuentes que hemos estudiado hasta la fecha (meteoritos, polvo interplanetario y HCN atmosférico) han llevado a concentraciones inferiores a 100 micromolares; sin embargo, ahora finalmente hemos encontrado una fuente que supera este umbral».
Al final, el equipo descubrió que las nucleobases podrían existir en «pequeños estanques cálidos» en la Tierra durante el eón geológico Hadeano. Con el experimento de calentamiento, el equipo comprobó que tales muestras no podrían sobrevivir en una superficie caliente. Finalmente, llegaron a la conclusión de que las neblinas orgánicas podrían producir los componentes básicos de la vida sólo en una atmósfera rica en metano en la Tierra antigua, «pero no tan rica como para crear una superficie inhabitable», señala el Dr. Pearce a Universe Today. Teniendo en cuenta estos increíbles hallazgos, ¿qué investigación de seguimiento se está realizando o planificando?
«Actualmente estoy construyendo una nueva instalación experimental para usar en mi laboratorio en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias de la Universidad Purdue, que se inaugurará este otoño de 2024», le dice el Dr. Pearce a Universe Today. «Este laboratorio se llama Laboratorio de Investigación de Orígenes y Astrobiología. Este experimento permitirá a mi nuevo grupo de investigación modelar simultáneamente la química atmosférica (por ejemplo, HCN y producción de neblina orgánica) y la química de los estanques de la Tierra primitiva. Nuestro objetivo inicial será utilizar este demostrar la producción de las primeras moléculas de información de la vida, como el ARN, en un entorno simulado de la Tierra primitiva».
Este estudio se produce cuando la NASA planea enviar su misión Dragonfly a Titán, que actualmente tiene una fecha de lanzamiento prevista para julio de 2028 y aterrizará en la superficie de Titán en algún momento de 2034 en los campos de dunas «Shangri-La». Dragonfly es un cuadricóptero cuyo objetivo será «saltar» alrededor de Titán en busca de evidencia de su potencial habitabilidad, y actualmente tiene un cronograma de misión planificado de 10 años con una fase científica de 3,3 años. Su carga útil científica consistirá en un espectrómetro de masas, un espectrómetro de rayos gamma y de neutrones, un paquete de geofísica y meteorología, y un conjunto de cámaras microscópicas y panorámicas.
Está previsto que Dragonfly opere durante el día de Titán y permanezca en tierra durante la noche, cada uno de los cuales durará aproximadamente ocho días terrestres o 192 horas. Actualmente se plantea la hipótesis de que Dragonfly será capaz de volar hasta 16 kilómetros (10 millas) con una sola carga de batería, y sus baterías consistirán en un generador termoeléctrico de radioisótopos multimisión (MMRTG) que se cargará durante la noche. Los MMRTG tienen una historia exitosa en misiones espaciales, ya que actualmente se utilizan para impulsar los rovers Curiosity y Perseverance de la NASA en Marte. Pero, ¿cómo contribuirá Dragonfly a refutar los hallazgos de este estudio?
El Dr. Pearce le dice a Universe Today: «Dado que hay toneladas de neblina orgánica en Titán, podríamos esperar que la superficie contenga partículas de neblina orgánica preservadas ricas en los componentes básicos de la vida. Dragonfly contendrá un espectrómetro de masas y podrá caracterizar el edificio bloques de vida en estas partículas para validar potencialmente nuestros estudios de laboratorio».
Titán tiene una rica historia de exploración, ya que numerosas naves espaciales a lo largo de varias décadas nos han permitido obtener mayores conocimientos sobre este misterioso mundo, que no sólo es la segunda luna más grande de todo el sistema solar, sino también la única luna con una atmósfera espesa. Si bien las cámaras a bordo de las naves espaciales Pioneer 11, Voyager 1 y Voyager 2 de la NASA no pudieron obtener imágenes de la superficie de Titán debido a la atmósfera espesa y brumosa de la luna, la nave espacial Cassini de la NASA utilizó con éxito sus cámaras infrarrojas para obtener imágenes de la superficie de Titán por primera vez. Fueron estas imágenes las que confirmaron hipótesis anteriores de que Titán poseía lagos de metano y etano líquidos que sólo pueden existir en temperaturas extremadamente frías, siendo la temperatura de la superficie de Titán de –179°C (–290°F).
Cassini llevó consigo la sonda Huygens de la Agencia Espacial Europea, que se desprendió de la nave espacial en órbita y aterrizó en la superficie de Titán, devolviendo características superficiales de rocas redondeadas que solo podrían haberse formado en condiciones líquidas. Pero, dado que Titán podría parecerse a una Tierra primitiva con su atmósfera de metano y lagos líquidos, ¿encontraremos vida en Titán?
«El único entorno habitable en Titán se encuentra en las profundidades del subsuelo, al que no es fácil llegar sin un taladro o un géiser que arroje material a la superficie», le dice el Dr. Pearce a Universe Today. «Por lo tanto, no estoy seguro de que durante décadas busquemos los mejores lugares más allá de Dragonfly. También me resulta difícil imaginar un origen de vida en Titán, dado que nuestras mejores hipótesis actuales implican ciclos húmedos y secos de estanques. eso no estaría disponible en Titán a –180°C. Sin embargo, si algo he aprendido de la ciencia en la última década es que a menudo los nuevos hallazgos demuestran que estamos equivocados, ¡y lo agradezco absolutamente! Siempre es mejor mirar, simplemente En caso.»
Más información: Ben KD Pearce et al, Neblina orgánica como fuente de componentes básicos de la vida para calentar pequeños estanques en la Tierra Hadeana, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2401.06212
