En la superficie de Titán hay mares de hidrocarburos. Las playas que las rodean están compuestas por arena naftalina electrificada. Y debajo de ellos hay océanos de agua líquida en los que puede existir vida. La gravedad en esta luna de Saturno es siete veces más débil que la nuestra, pero la atmósfera es similar a la de la Tierra y por alguna razón es cuatro veces más densa. ¿Cómo se pueden combinar todas estas rarezas en un cuerpo celestial? ¿Hay vida en eso? ¿Y por qué es tan difícil investigar?
Titán es la segunda luna más grande del sistema solar. Es un 40 por ciento más grande y un 80 por ciento más pesado que la luna de la Tierra. Cerca de la Tierra, este es un enano: 2,5 veces más pequeño de diámetro y 44 veces más ligero debido a que tiene tres veces menos densidad. La luna más grande de Saturno recibe cien veces menos luz solar. Por lo tanto, siempre es de –180 grados Celsius y la luz ultravioleta es tan débil que, al amparo de una atmósfera densa, se pueden almacenar los hidrocarburos que componen los mares locales. Pero, a pesar del frío extremo y los "reservorios inflamables", Titán, por extraño que parezca, bien puede ser un refugio de vida de tipo terrestre. Pero es extremadamente difícil saberlo con certeza: este cuerpo es muy inusual.
¿Quién bebió el mar?
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Aparte de la Tierra y Titán, no hay cuerpos con mares superficiales en nuestro sistema. Y a primera vista, los de Titán son mucho más pequeños que los de la Tierra. Incluso el mar de Kraken es un poco más pequeño que Francia, aunque más grande que el Caspio. Sin embargo, el satélite de Saturno es seis veces más pequeño que la Tierra. Por tanto, esto es mucho para él. Por cierto, ¡hay 300 veces más hidrocarburos en estos mares que en todos los campos probados de nuestro planeta!
Los hidrocarburos de Titán son un misterio. Según los cálculos de los científicos planetarios, debería haber muchos más. El caso es que en 2005 Titán ya fue visitado por el módulo de aterrizaje Huygens. Según él, el metano en la atmósfera de la luna de Saturno contiene hasta varios por ciento. Al interactuar con la luz ultravioleta, debería formar etano. Y que, a su vez, debido a la baja temperatura debe convertirse en líquido y caer en forma de precipitación. Además, el etano líquido puede volver a evaporarse a la atmósfera debido al frío no más de un centímetro por año, pero puede caer en forma de lluvia mucho más. Todos los cálculos muestran que Titán debería estar cubierto por un océano de etano "global" a cientos de metros de profundidad. Sin embargo, en realidad, hay mares y lagos solo en el hemisferio norte, e incluso allí hay menos que tierra.
Es muy difícil explicar todo esto. Según una hipótesis bastante audaz, no hay un océano continuo en Titán porque los hidrocarburos han penetrado las capas superiores de la superficie del satélite. Han formado algo así como los acuíferos subterráneos de nuestro planeta, y en la superficie solo hay lo que “no cabe” debajo. Entonces, los hidrocarburos en este cuerpo celeste no son 300 veces más que el terrestre, pero mucho más.
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Esta hipótesis explica perfectamente varios otros problemas. Por ejemplo, hay muy pocas huellas de cráteres en el satélite. Sí, la atmósfera local, principalmente nitrogenada (como en la Tierra), es cuatro veces más densa que la nuestra, y sus capas relativamente densas se extienden hasta una altura impensable de mil kilómetros. La mayoría de los meteoritos deberían quemarse en él, antes de llegar a la superficie del satélite. Pero esto no explica la ausencia total de cráteres: un asteroide verdaderamente grande y esa atmósfera no se detendrá. Es diferente si Titán está cubierto de pantanos, que solo parecen sólidos desde arriba. El cráter en tal pantano se arrastrará rápidamente, dejando atrás solo un pequeño lago en la superficie.
El mejor criterio para la verdad es la práctica. En 2005, "Huygens", después de dos horas y media de descenso a través de una atmósfera de gran altitud, sin embargo, llegó a la superficie y se sumergió en ella con 15 centímetros de soportes. Al mismo tiempo, los analizadores de gas a bordo del vehículo registraron un aumento en la concentración de metano. Aparentemente, se destacó del suelo. Como señalamos anteriormente, la gravedad en Titán es siete veces más débil que la nuestra, y tal hundimiento de los soportes significa que la superficie en él difícilmente puede llamarse sólida. Más bien, parece nieve. Si algo aterriza en una superficie pantanosa de la Tierra, sus soportes también se caerán y las emisiones de metano son bastante posibles.
Parece que los mares de hidrocarburos de Titán "bebieron" los pantanos de hidrocarburos locales y las capas que contienen etano. Está bien, pero ¿qué hay debajo de ellos?
Disfrazado de bolas de naftalina
El mayor problema y misterio del satélite es su estructura interna. Estos cuerpos deben contener una gran cantidad de agua helada. Pliega la superficie de Europa, Ganímedes y muchos otros grandes satélites del sistema solar. Si la Tierra estuviera a la misma distancia del Sol que ellos, la parte principal de su caparazón también estaría cubierta con una gruesa capa de hielo de agua. En los satélites de planetas gigantes no hace tanto sol, por lo que hay más agua que la "norma" terrestre y menos rocas sólidas. Están compuestos principalmente por un núcleo rocoso. Si hay mucho hielo de agua, es difícil evitar la aparición de un océano de agua. A cierta profundidad, se genera suficiente calor a partir de la desintegración radiactiva de elementos pesados en el núcleo y se forma un océano salado y potencialmente rico en materia orgánica, como en Encelado, por ejemplo.
Titán tiene diez veces el diámetro de Encelado y los océanos podrían ser mucho más grandes. Sin embargo, encontrar hielo de agua en Titán e identificarlo no fue tan fácil. Hay muchos hidrocarburos en la superficie: no solo forman mares, sino también dunas que consisten en naftaleno. Estas "colinas de naftalina" cubren una parte significativa del satélite y alcanzan cientos de metros de altura. Su ancho alcanza un kilómetro y su longitud, hasta muchos kilómetros. En el área donde aterrizó el Huygens, la superficie se parecía levemente al hielo de agua brillante normal. Resultó ser mucho más oscuro de lo esperado: aparentemente, algún tipo de hielo de hidrocarburos se mezcla con hielo de agua.
Un trabajo reciente ha demostrado que los gránulos de naftaleno en Titán son mucho más adherentes entre sí de lo que es posible en la Tierra. Cuando son sacudidas periódicamente por el viento, se electrifican y se adhieren formando terrones, lo que da a las dunas una estabilidad significativa. De modo que la superficie del hielo se camufla de forma fiable bajo dunas y marismas saturadas de etano / propano. Parece que existen algunas áreas de hielo de agua erosionada, pero hasta ahora sólo se han explorado de forma remota.
Tanque atrapado en un pantano
Cómo explorar el mundo pantanoso de la naftalina aún no está muy claro. Nadie envió ningún "rover titánico" allí y no lo enviará en un futuro próximo. Titán está a 1.300 millones de kilómetros de la Tierra y la NASA aún no tiene suficiente dinero para volar a la Luna a 400.000 kilómetros de distancia. Y otras agencias espaciales generalmente no pueden enviar un rover decente allí.
Además, es muy difícil crear un "rover lunar" para una superficie tan compleja. Si está pantanoso, las ruedas no encajarán y las orugas pueden obstruirse con un suelo blando. La opción ideal es un dron en globo aerostático y un pequeño vehículo de descenso, posiblemente flotando. Podía navegar por los mares de hidrocarburos poco profundos sin correr el riesgo de atascarse.
Sin embargo, lo más interesante sería perforar en la superficie y conocer su composición detallada. Por desgracia, incluso en una superficie dura, los rovers son malos para perforar. Un aparato estacionario especializado del tipo "Luna-24" puede llegar a una profundidad de dos metros. Pero es probable que un rover con un taladro de este tipo sea pesado y complejo, lo que aumenta el costo de toda la misión.
Sería incluso mejor dejar a la gente allí. Afortunadamente, con una atmósfera densa, recibirán mucha menos radiación ionizante que un residente de Moscú, y el despegue y aterrizaje desde un cuerpo, donde la gravedad es menor que la de la luna, no requerirá mucho combustible. Desafortunadamente, volar de un lado a otro es al menos 2.600 millones de kilómetros, decenas de veces más que Marte. Esto solo se puede hacer en barcos muy grandes, donde se puede colocar protección contra la radiación (tal es el plan para hacer Elon Musk). O en un remolcador espacial con una instalación nuclear (Roscosmos quiere crearlo), donde la velocidad en el camino es tan alta que no se requiere protección alguna. Hasta ahora, ambos proyectos están muy lejos de realizarse, y el vuelo a Titán no es seguro para los astronautas.
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Océanos submarinos
Pero aún así, se puede aprender algo, a pesar de la superficie pantanosa y del largo viaje. Entonces, en la atmósfera de Titán hay metano, y principalmente en la superficie, a la altura se descompone con la luz ultravioleta. Pero si el metano es descompuesto por los rayos del sol, entonces en miles de millones de años debería haber terminado hace mucho tiempo. Esto significa que se alimenta de alguna fuente, probablemente del subsuelo.
Titán tiene montañas de hasta 3,3 kilómetros de altura. También está el criovolcán Pater Sotra, con un cráter impresionante y arroyos de materia sólida solidificada, que parece la lava del Etna terrestre. Todo esto indica que en la luna de Saturno hay, aunque débiles, pero criovolcanismo, erupciones en las que el agua líquida juega el papel de lava. Y con agua puede transportar metano.
Si ocurren tales erupciones, entonces hay mucha agua líquida debajo de la superficie de Titán. Según los cálculos, debajo de los 30 kilómetros superiores de hielo de agua, la profundidad del océano subglacial global puede alcanzar los 200 kilómetros. Hay tanto nitrógeno en la atmósfera de Titán que los científicos sospechan que está alimentado por un océano rico en amoníaco. Mezclado con agua, el amoníaco puede funcionar como anticongelante, lo que le permite permanecer líquido a muchas decenas de grados bajo cero.
Aunque el amoníaco suele ser tóxico para la vida en la tierra en grandes dosis, esto no significa que el océano local esté realmente deshabitado. Como señalamos anteriormente, el metano ingresa constantemente a la atmósfera desde algún lugar debajo. Sin embargo, ningún metano podría elevarse a través del océano a 200 o incluso 60 kilómetros de profundidad, porque en este caso, la presión en su fondo es demasiado alta. El metano allí se convertiría inmediatamente en hidratos de gas como los que se encuentran en el fondo de los océanos de la Tierra. Dichos compuestos son relativamente estables. El metano de ellos no puede ser una fuente atmosférica. Un candidato bastante probable para tal fuente es la vida.
¿La atmósfera proviene de productos de desecho?
Hay arqueas-metanógenos unicelulares en la Tierra (que no deben confundirse con las bacterias) que viven del hidrógeno y el carbono. El hidrógeno es casi inevitable dondequiera que haya silicatos (núcleo rocoso de Titán) y agua (océano bajo el hielo). Cuando interactúan, se produce la serpentinización y se libera hidrógeno. El desperdicio de metanógenos, como puede suponer, es el metano. Este gas, tanto durante las crio-erupciones como simplemente a través de las grietas, podría elevarse con bastante rapidez.
Además, incluso en nuestro planeta hay dos grupos de bacterias que, al interactuar, se alimentan del amoníaco del océano subglacial de Titán, produciendo nitrógeno. El primero de ellos es el amoníaco oxidante aeróbico. En este caso, dos moléculas de amoníaco más tres de oxígeno dan dos moléculas de dióxido de nitrógeno, hidrógeno y agua.
El segundo grupo son las bacterias anaeróbicas como Anammoxoglobus. Incluso los biólogos profesionales que no están interesados en el ciclo del nitrógeno a menudo no conocen este último. Consumen amoníaco y dióxido de nitrógeno normalmente tóxicos de la reacción anterior. Después de reacciones intermedias vertiginosas, en las que incluso se forma hidracina (combustible de cohete) super-tóxica, estas bacterias exóticas liberan nitrógeno puro y agua como desechos.
Ya se señaló anteriormente: el nitrógeno en la atmósfera de Titán es increíblemente grande, y el metano, aunque está constantemente dividido por la luz ultravioleta, no es tan pequeño. Prácticamente no hay explicaciones lógicas para esto, basadas en hechos conocidos. La gravedad de Titán es más débil que la luna. La luna se originó del mismo material que la tierra. Sin embargo, no ha tenido una atmósfera de nitrógeno notable durante mucho tiempo; debido a la débil gravedad, voló al espacio casi de inmediato. No hay otros satélites en el sistema solar con una atmósfera notable. Titán se encuentra en un espléndido aislamiento, y es poco probable que sea solo eso. Algo debe ser la fuente de su nitrógeno y metano, y quizás el único candidato consistente para este papel sea la vida.
Si hay algo vivo en el océano de 200 kilómetros, entonces una parte significativa debería estar cerca del límite superior del embalse: no existe una presión tan despiadada. Es decir, el metano se "fabrica" en los 30 kilómetros superiores. La presión allí todavía es moderada, por lo que no forma hidratos, sino que fluye hacia arriba a través de grietas, reponiendo la atmósfera. El nitrógeno de las bacterias que consumen amoníaco puede aumentar de la misma manera.
También está claro por qué hay más nitrógeno en la envoltura de gas del satélite que metano. Inicialmente, el amoníaco debería ser inherente a las entrañas de Titán. Generalmente es típico de los compuestos básicos de los que surgieron los cuerpos del sistema solar. Debería haber mucho menos carbono allí, y sin él será más difícil para los metanógenos. Se necesita un átomo de carbono para una molécula de sus desechos (es decir, metano).
Las bacterias que consumen amoniaco necesitan mucho menos carbono. Por lo tanto, deberían proporcionar la mayor parte de la biomasa hipotética de la luna más grande de Saturno. Los cálculos muestran que incluso con una bioproductividad tres veces menor que la de los océanos de la Tierra, podrían producir suficiente nitrógeno para proporcionar la concentración de este gas observada en la atmósfera local.
Un mundo unico
Entonces, Titán, a pesar de los menos 180 en la superficie, realmente parece un lugar donde la vida es posible. Aunque estas no son condiciones muy comunes, en teoría, incluso las bacterias de la Tierra pueden existir en ellas. La pregunta sigue siendo: ¿cuál es la razón de su singularidad? ¿Por qué es tan diferente del resto de lunas del sistema?
Quizás todavía no haya respuesta a esta pregunta. A menudo se dice que Titán adquirió la atmósfera de nitrógeno debido al hecho de que una vez estuvo cubierto de amoníaco, que se descompuso en hidrógeno y nitrógeno bajo la acción de la radiación ultravioleta solar. El hidrógeno ligero "se fue volando", el nitrógeno pesado permaneció. La explicación es regular: el amoníaco "en la etapa de ensamblaje" estaba en todos los cuerpos del sistema, pero por alguna razón nadie más tiene una atmósfera de nitrógeno, solo Titán y la Tierra.
E incluso es comprensible por qué. Tan pronto como el nitrógeno forma una capa lo suficientemente densa, la cantidad de radiación ultravioleta que ingresa a la superficie cae drásticamente. No hay nada más que descomponga el amoníaco. Si ahora Titán tuviera más 26 y los gases necesarios para respirar, sería posible tomar el sol allí indefinidamente. Pero no se puede lograr un bronceado: la atmósfera es prácticamente opaca a la radiación ultravioleta.
Si la existencia de la atmósfera de nitrógeno más densa conocida y el metano que la complementa se explica por la vida, entonces tampoco aquí todo es sencillo. Júpiter tiene una luna aún más grande, Ganimedes. También tiene un océano debajo del hielo, aunque el caparazón que lo cubre es más grueso. También sugiere trazas de amoníaco, que podría alimentarse de seres vivos. También están presentes un núcleo rocoso y un océano subglacial profundo dentro de Ganímedes. El agua más los silicatos también deberían dar hidrógeno aquí. Pero no hay atmósfera digna de mención, ni nitrógeno ni metano, que no esté allí. ¿Por qué no hay nada allí, pero sí en Titán? Bueno, mientras esta luna de Saturno retiene legítimamente el título del cuerpo más misterioso de nuestro sistema.
Alexander Berezin