Scritto: Domenica, 28 Febbraio 2021 08:19 Ultima modifica: Domenica, 28 Febbraio 2021 09:59

L'atmosfera di Titano ricreata in laboratorio


Da tempo gli scienziati sospettano che lo studio dell'atmosfera di Titano possa fornire indizi vitali sulle prime fasi dell'evoluzione della vita sulla Terra. Grazie ad una nuova ricerca guidata dal gigante della tecnologia IBM, ora siamo riusciti a ricreare le condizioni atmosferiche della luna di Saturno nei laboratori terrestri.

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L'esperimento PAMPRE dove è stata ricreata l'atmosfera di Titano. L'esperimento PAMPRE dove è stata ricreata l'atmosfera di Titano. Crediti: Nathalie Carrasco

L'articolo è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.

Quasi tutto quello che sappiamo di Titano è merito della sonda della NASA Cassini che ha studiato il sistema di Saturno dal 2004 al 2017.
La luna di Saturno è l'unico altro corpo del Sistema Solare con un'atmosfera densa di azoto, processi organici in atto e liquidi stabili in superficie. C'è addirittura chi ha ipotizzato forme di vita basate sul metano. Ma la cosa veramente interessante è che Titano potrebbe essere sorprendentemente simile alla Terra primordiale di circa 2,8 miliardi di anni fa. Tale periodo coincide con l'era mesoarchea, il periodo in cui i cianobatteri fotosintetici hanno creato i primi sistemi di barriera corallina e convertito lentamente l'anidride carbonica atmosferica terrestre in ossigeno gassoso (portando all'attuale equilibrio tra azoto e ossigeno).

"La foschia di Titano è formata da nanoparticelle costituite da un'ampia varietà di molecole organiche grandi e complesse contenenti carbonio, idrogeno e azoto. Queste molecole si formano in una cascata di reazioni chimiche quando la radiazione (ultravioletta e cosmica) colpisce la miscela di metano, azoto e altri gas", scrivono nell'IBM Research Blog Leo Gross e Nathalie Carrasco, co-autori dello studio. Con una tale complessità, c'è ancora molto da scoprire sul satellite saturniano.

Per decenni, gli astrochimici hanno condotto esperimenti di laboratorio con molecole organiche simili conosciute come toline, un termine derivato dalla parola greca per "fangoso" (o "nebuloso"), utilizzato per la prima volta da Carl Sagan nel 1979, proprio per descrivere il colore di Titano. Le toline si formano per irraggiamento da parte della radiazione solare ultravioletta di composti organici semplici come metano o etano, spesso combinati con sostanze inorganiche quali l'azoto molecolare. Non esistono in natura sulla Terra ma sono state ricreate in laboratorio. Il colore dipende dal rapporto tra le diverse molecole e dalla quantità ed il tipo di radiazione a cui il materiale è esposto. Il colore può andare dal giallo, al rosso, al nero. Queste molecole sono comuni nel Sistema Solare esterno e si trovano tipicamente in corpi ghiacciati, dove lo strato superficiale contiene ghiaccio di metano che è esposto alle radiazioni.

In questo esperimento, il team guidato da Schulz e Maillard, ha osservato le toline in vari stadi di formazione in laboratorio.
"Abbiamo allagato una vasca in acciaio inossidabile con una miscela di metano e azoto e poi abbiamo innescato reazioni chimiche attraverso una scarica elettrica, imitando così le condizioni nell'atmosfera di Titano.Nel nostro laboratorio a Zurigo, abbiamo quindi analizzato oltre 100 molecole risultanti che compongono le toline, ottenendo immagini a risoluzione atomica di circa una dozzina di esse". L'esperimento ha permesso di osservare gli elementi chiave dell'atmosfera della luna di Saturno, formarsi ed accumularsi formando quella nebbia tipica che la avvolge.

Conor A. Nixon, ricercatore del Goddard Space Flight Center della NASA non coinvolto nello studio, ha commentato:"Per la prima volta qui vediamo l'architettura molecolare di composti sintetici simili a quelli che si pensa causino la foschia arancione dell'atmosfera di Titano. Questa applicazione fornisce ora un nuovo entusiasmante strumento per l'analisi dei campioni di materiali astrobiologici, inclusi meteoriti e campioni restituiti da corpi planetari".
Inoltre, questi risultati potrebbero far luce anche sul ciclo idrologico di Titano basato sul metano. Sulla Terra, questo ciclo consiste nella transizione dell'acqua tra lo stato gassoso (vapore acqueo) e lo stato liquido (pioggia e acque superficiali). Su Titano, lo stesso ciclo si svolge con il metano, che da gas atmosferico ricade sotto forma di pioggia di metano per formare i famosi laghi di idrocarburi di Titano.
In questo caso, i risultati della ricerca potrebbero rivelare il ruolo che la foschia chimica gioca nel ciclo del metano sulla luna di Saturno, incluso se queste nanoparticelle possono galleggiare o meno sui suoi laghi di metano. Inoltre, potrebbero svelare se aerosol atmosferici simili abbiano aiutato la vita a emergere sulla Terra miliardi di anni fa.

"Le strutture molecolari che abbiamo ora ripreso sono note per essere buoni assorbitori di luce ultravioletta", hanno detto Gross e Carrasco. "Ciò, a sua volta, significa che la foschia potrebbe aver agito come uno scudo che protegge le molecole di DNA sulla superficie della Terra primordiale dalle radiazioni dannose".
Se questa teoria è corretta, le scoperte del team non solo aiuterebbero gli scienziati a comprendere le condizioni in cui è emersa la vita qui sulla Terra ma potrebbero anche indicare la possibile esistenza della vita su Titano.

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Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore e l'image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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