Morgan Cable recrea un entorno extraterrestre en miniatura. Puede transformar un lago del tamaño de un cristal, realizar gotas de lluvia e improvisar otros milagros que imitan la superficie de Titán, la luna de Saturno. En este mundo lejano, las temperaturas descienden hasta cientos de grados bajo cero y los valles fluviales de etán líquido y metano forman un paisaje frío de hielo de agua.
‘En cierto sentido, podemos tocar a Titán en el laboratorio, aunque está a millones de kilómetros de distancia’, dice Cable, un científico del Jet Propulsion Laboratory Astrobiology and Ocean Planet Group de la NASA.
Aunque llevan varios años trabajando en este tipo de reconstrucción del mundo en miniatura, el último facsímil de Titán creado por el equipo está causando sensación: mezclando acetileno y butano de una forma sin precedentes, han creado un tipo de ‘mineral’ desconocido. El nuevo material no entraría en la definición de mineral terrestre, ya que debería confirmarse que se puede formar en la naturaleza. Es más lo que técnicamente llaman un ‘co-cristal’.
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Es poco probable que el material se forme de forma natural en la Tierra, pero podría ser abundante en la superficie de hidrocarburos de Titán, escriben los investigadores en la revista ACS Earth and Space Chemistry. Si es así, el descubrimiento ofrece nuevas formas de estudiar la evolución y el entorno de esta intrigante luna, e incluso su potencial para mantener la vida a diferencia de la que se ve en la Tierra.
‘Estamos cruzando los dedos porque acaba haciendo algo interesante’, dijo Cable sobre la experiencia.
Combinación de materiales de titanio
Hace años, Cable y sus colegas empezaron a leer sobre formaciones extrañas en torno a los lagos de hidrocarburos de Titán. Los datos de la misión Cassini de la NASA en Saturno muestran que cuando los lagos se secan, se deja atrás una sustancia misteriosa, similar al anillo de espuma que queda al drenar una bañera. El equipo se preguntó de qué estaban hechos estos restos.
Los investigadores partieron de la idea de que debe ser el material menos soluble de los lagos de metano y etán de Titán. Así que se centraron en el benceno y el etán, que no se mezclan como el aceite y el agua. Su razonamiento era que si una parte del líquido del lago se evaporaba, el benceno sería el primero en quedarse.
En el laboratorio, una mezcla de ambos compuestos formó cristales. Luego, el equipo disparó láseres a los cristales y documentó lo que se reflejaba. Se trata de una técnica llamada espectroscopia Raman que puede revelar información sobre las interacciones entre moléculas y la naturaleza de sus enlaces químicos.
‘Un compañero mío miró el espectro y dijo: ‘Hmm, esto es extraño’, recordó Cable. El benceno parece haberse dispuesto en torno al etán para formar un cristal orgánico inusual. Teniendo en cuenta este resultado alentador, el equipo empezó a probar otras combinaciones de materiales de Titán para ver qué ocurría.
Al estudiar cómo mezclar y cristalizar el acetileno y el butano, dos compuestos probablemente comunes a Titán, los investigadores han descubierto un ‘mineral’ desconocido que puede ser abundante en la Luna. Estas imágenes microscópicas tomadas con tres minutos de diferencia muestran cómo cambia la morfología del nuevo cristal con el tiempo. Foto de Morgan L. Cable y Tuan H. Vu Estudiando cómo mezclar y cristalizar el acetileno y el butano, dos compuestos que probablemente sean comunes en Titán, los investigadores descubrieron un ‘mineral’ desconocido que sería abundante en la Luna. Estas imágenes microscópicas tomadas con tres minutos de diferencia muestran cómo cambia la morfología del nuevo cristal a lo largo del tiempo Foto de Morgan L. Cable y Tuan H. Vu
En su último trabajo, recurrieron a dos sustancias con más probabilidades de ser comunes en la superficie de la Luna: el acetileno y el butano. Ambos compuestos son gaseosos a temperatura y presión ambiente, por lo que se bombearon a un pequeño cuarto de refrigeración donde el gas encontró el deslizamiento frío. Allí se condensaron y se dispusieron en nuevos co-cristales.
El equipo quería también probar la estabilidad del material a la temperatura y presión de la superficie de Titán. Resulta bastante estable. Intentaron verter etan líquido sobre los cristales, como ocurriría en una lluvia en Titán, y los co-cristales conservaron su estado sólido.
Llega la misión Dragonfly
Según el científico de la Universidad de Washington, Baptiste Journaux, que no participó en el estudio, el descubrimiento representa un cambio hacia un pensamiento científico más sofisticado sobre estos lejanos mundos.
‘No se puede entender la Tierra sin tener en cuenta su diversidad química y mineralógica’, dice. ‘No puedes entender por qué hay montañas, volcanes, diferentes tipos de corteza, por qué se produce la convección.
Lo mismo ocurre con los demás planetas y lunas. Titán, en particular, es bastante familiar para los terrícolas por su complejidad ambiental, con dunas onduladas a lo largo de su ecuador, ‘codoles’ helados esparcidos por sus llanuras y lagos y mares en su superficie. Incluso en torno a los lagos se puede formar espuma. Sin embargo, la química de Titán es muy diferente a la de la Tierra debido a la gama tóxica de compuestos orgánicos en el medio ambiente.
Si el nuevo mineral realmente existe en Titán, la capacidad de crearlo y manipularlo en el laboratorio podría ayudar a explicar cómo se forman y evolucionan las propiedades físicas de la luna. Además, los microbios terrestres que se alimentan de acetileno pueden extraer energía de este compuesto orgánico. Quizás este posible mineral en Titán es una fuente de alimento concentrado para los microbios extraterrestres, aunque cualquier discusión sobre la vida extraterrestre en Titán sigue siendo especulativa. Journals, también becario del Instituto de Astrobiología de la NASA, advierte que sólo porque un entorno parezca habitable no quiere decir que esté habitado.
‘Estoy muy contento con este trabajo, es increíble’, dice Martin Rahm, profesor asociado de química teórica en la Chalmers University of Technology, Suecia. ‘Parece que muy poca gente está haciendo este tipo de trabajo, y sospecho que todavía hay muchos cristales comunes por descubrir’.
Los investigadores podrán recabar más información con el lanzamiento de la misión Dragonfly de la NASA, un quadcopter gemelo que volará en el 2034. aterrizará en Titán. Por el momento, el equipo quiere explorar más las mezclas compuestas de Titán y puede aventurarse en combinaciones más complejas. compuestos tres sustancias orgánicas. También quieren estudiar las propiedades de estos co-cristales y posiblemente predecir cuándo se podrían formar otros en la naturaleza.
‘Aún no hemos terminado’, dice Cable. ‘Ahora mismo nos divertimos mucho mezclando cosas en el laboratorio y viendo qué pasa’.
Susan McDonald se especializó hace años en el avistamiento y el estudio de estrellas. Nos ha demostrado la importancia del cálculo algorítmico y la precisión para analizar los astros, y ha redactado los mejores artículos de la web para estudiarlas. Practica meditación y trabaja en un centro de astrología cerca de su ciudad.