El Telescopio Webb puede confirmar si una de las lunas de Saturno contiene componentes de por vida

A finales de este año, el Telescopio Espacial Webb permitirá a los científicos buscar algunos de los componentes básicos de la vida en la brumosa atmósfera de hidrocarburos de la luna más grande de Saturno, Titán.

Mundo planetario de la NASA Conor Nixon Él y sus colegas no esperan encontrar extraterrestres en Titán, pero pueden encontrar algunas pistas sobre cómo la vida se agrupa 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 encontraron en los datos de Webb puede ayudar a guiar la misión Dragonfly de la NASA cuando despegue hacia Titán en 2026.

qué hay de nuevo – Nixon y su equipo combinarán datos de la herramienta web MIRI 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 dos átomos más a una pirimidina, por ejemplo, puede formar una base nuclear como timina, citosina o uracilo. A partir de ahí, tienes una buena ventaja para construir genes y crear vida.

Los científicos ya han encontrado evidencia de una molécula en forma de anillo muy similar llamada benceno en Titán. El benceno es un anillo de seis carbonos con seis átomos de hidrógeno en el exterior, pero Nixon lo describe como «una especie de piedra angular de la química orgánica compleja».

«Si comienza a observar los aminoácidos y las bases nucleicas, se basa en la estructura del anillo», dice Nixon. inverso. «La idea de formar anillos es muy básica, muy básica para hacer moléculas verdaderamente reales».

Esto se debe a que las estructuras toroidales como la gasolina son muy estables y también muy versátiles. Piense en la estructura básica del anillo como un estándar, al que las reacciones químicas pueden agregar diferentes enlaces para formar diferentes moléculas orgánicas. Reemplace dos de los átomos de carbono con nitrógeno, agregue algunos accesorios diferentes en el exterior y obtendrá piridina y pirimidina, la estructura sobre la cual se construyen las bases nucleares. Las moléculas como la piridina y la pirimidina son una especie de paso intermedio entre cosas como el benceno y las letras que explican tu genoma.

En otras palabras, Nixon y sus colegas quieren saber si los componentes básicos de la vida, o quizás solo los componentes básicos, se ensamblan mediante reacciones químicas en la atmósfera de Titán.

Experimentos de laboratorio aquí en la Tierra han simulado relámpagos 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 las pirimidinas.

«Sabemos que podría suceder en Titán», dice Nixon, «pero lo que no sabemos es si sucede en Titán».

Nixon y su equipo son optimistas. Durante sus fatídicas órbitas finales en 2017, la nave espacial Cassini recorrió las capas superiores de la atmósfera de Titán y obtuvo una muestra para su espectrómetro de masas a bordo, que clasifica las partículas por masa para decirles a los científicos de qué está hecho algo. El espectrómetro de Cassini informó que las partículas en la atmósfera de Titán tienen aproximadamente la masa adecuada para ser los dos bloques de construcción que buscan Nixon y sus colegas.

Pero cuando Nixon y su equipo examinaron la atmósfera de Titán con ALMA (Atacama Large Millimeter Array, Radiotelescopio chileno) en 2020, no encontraron evidencia de piridina o pirimidina. Es posible, dice, que las dos moléculas estén presentes, pero no en cantidades lo suficientemente grandes como para que ALMA las vea.

«Pero seguiremos intentándolo», dice Nixon. «Creemos que mediante el uso de herramientas más sensibles, como Webb, o con plazos de entrega más largos en ALMA, o haciendo algunas actualizaciones para 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 los compuestos químicos que flotan en esta neblina naranja. Debido a que estos instrumentos son más sensibles que los telescopios terrestres o espaciales anteriores, y debido a que estudian longitudes de onda infrarrojas que Cassini no cubrió, existe la posibilidad de que Webb pueda ver lo que las observaciones anteriores no detectaron.

Las observaciones de octubre son parte de un estudio más amplio de la atmósfera y el clima de Titán.

«En lo que respecta a la gran imagen global de Titán, todo está relacionado entre sí», dice Nixon. «Incluso el clima en la Tierra, por ejemplo, está relacionado con la posibilidad de sustentar la vida. Así que algunos de los otros trabajos que vamos a hacer realmente ayudarán a arrojar luz sobre el panorama general».

Por qué eso importa – Si Nixon y sus colegas encuentran moléculas como la piridina y la pirimidina en Titán, nos dirán que la química prebiótica, el tipo de reacciones que conducen a los componentes básicos de la vida, puede ocurrir en un mundo como Titán. Esto, 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.

Esto no significa necesariamente que la vida en sí misma sea común (o fácil de encontrar), pero si los componentes de una célula viva están fácilmente disponibles en una amplia gama de entornos, desde el polvo interestelar hasta los cielos contaminados por la neblina de Titán, las probabilidades también pueden estar a favor de los astrobiólogos. Ver cómo se forman y reaccionan los componentes básicos químicos en una variedad de condiciones podría ayudar a los astrobiólogos a mejorar su búsqueda de vida en otros mundos.

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 avión giratorio para buscar rastros químicos de vida, o sus componentes básicos, en 2026.

“La expedición tendrá un número limitado de lugares que pueden visitar y un número limitado de experiencias que pueden hacer”, dice Nixon. «Y creo que parte del trabajo que podemos hacer en astronomía realmente los ayudará a descubrir lo que están buscando».

Que sigue – Cuando los científicos encuentran lo que están buscando, siempre los impulsa a buscar lo siguiente. En el caso de Titán, lo siguiente se llama grupo lateral funcional: diferentes arreglos de átomos se unen al anillo central de una molécula como la pirimidina, como las diversas herramientas que se encuentran en una navaja suiza. Son esos grupos laterales funcionales 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.

«Esa es parte de la otra tarea que también vamos a hacer: buscar moléculas funcionales que no sean moléculas de anillo».

Pero si las herramientas web no revelan evidencia de piridina o pirimidina, la búsqueda continuará. La misión Dragonfly puede ser la próxima mejor esperanza para encontrar estos y otros componentes químicos clave de la vida.

«Estoy realmente convencido de que si no encontráramos algunas de estas partículas de antemano en la atmósfera, definitivamente las encontrarían en la superficie», dice Nixon, porque Dragonfly podría excavar en la superficie misma, donde estas partículas puede estar más concentrado. «Y estoy bastante seguro de que también encontrarán las bases nucleares».

Pero es un gran salto de las bases nucleares al ADN, sin mencionar la vida extraterrestre real.

«¿Cómo consigues que vayan más allá de ser simplemente moléculas, y realmente comiencen a hacer cosas reales? Como almacenar información, transmiten información de generación en generación, formando membranas lipídicas. Ese es un paso completamente diferente», dice Nixon.

En este momento, también es un movimiento que ni siquiera entendemos completamente cuando se trata de nuestros propios orígenes evolutivos. Parte del objetivo de la astrobiología, además de averiguar si hay vida en otros mundos, es descubrir cómo ocurrió la vida aquí en la Tierra.