Descubierto en Titán un compuesto con la capacidad de formar membranas
Este compuesto, conocido como acrilonitrilo, podría organizarse formando estructuras parecidas a las membranas celulares, si se dieran las condiciones adecuadas.
Cuando el invierno llega a los polos de Titán, trae consigo chaparrones estacionales de moléculas tóxicas que, dadas las condiciones adecuadas, podrían organizarse formando estructuras como las membranas biológicas que revisten las células vivas de la Tierra.
Estas moléculas, de una sustancia denominada acrilonitrilo, se crean en lo alto de la atmósfera de Titán. Ahora los científicos saben que existe una gran cantidad de este compuesto escondido en la neblina naranja de la luna y que probablemente cae en forma de lluvia sobre su superficie helada.
Más de 10.000 millones de toneladas de acrilonitrilo podrían flotar en Ligeia Mare, el segundo lago más grande en el norte de la luna, según el estudio publicado en Science Advances.
Lo que hace el compuesto una vez llega a los lagos de Titán y si realmente se autoorganiza son todavía incógnitas por resolver. Sin embargo, basándose en la capacidad hipotética de la molécula para formar membranas, el descubrimiento plantea la pregunta de si una de las necesidades clave de la vida podría darse fácilmente en los océanos extraterrestres de Titán.
«Titán presenta procesos químicos singulares y extraños, y todas las pruebas que tenemos hasta ahora sugieren que existe una posibilidad de que estén ocurriendo muchos procesos necesarios para que la vida exista», explica Sarah Hörst, de la Universidad Johns Hopkins.
«Todo lo que sabemos sobre ciencia planetaria nos indica que hay otros mundos que son mucho más creativos que nosotros».
Océanos extraterrestres
La luna más grande de Saturno ha intrigado a los astrobiólogos durante décadas: Titán es más o menos parecida a la Tierra, excepto por su química, que es completamente diferente. Es el único mundo del sistema solar, aparte del nuestro, en el que los líquidos se extienden y fluyen sobre la superficie. Además, está rodeada de una hinchada atmósfera de nitrógeno y se encuentra literalmente cubierta de compuestos orgánicos complejos.
Sin embargo, las temperaturas de Titán son tan bajas (-179°C) que el agua está tan dura como la roca, por lo que en su lugar son el metano y el etano líquidos los que fluyen en sus mares. Las dunas cerca de su ecuador no están hechas de arena, sino de «plásticos» congelados, y las lluvias contienen compuestos que se suelen sintetizar en las plantas de procesamiento químico en la Tierra.
En otras palabras, si la vida evolucionase en Titán, su maquinaria molecular se ajustaría para ser eficiente con hidrocarburos en vez de con agua.
«No existe otra parte en todo el sistema solar que tenga estos lagos de hidrocarburos líquidos», afirma el coautor del estudio Conor Nixon del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. «Necesitas una biología completamente nueva que lo aguante».
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Desde 2004, la nave Cassini ha estado volando en torno al sistema de Saturno, ayudando a los científicos a estudiar esta luna tan grande y extraña. Hace más de una década, detectó pruebas de una molécula con la composición atómica del acrilonitrilo —tres carbonos, tres hidrógenos y un nitrógeno— pero los datos de Cassini no podían indicar a los científicos si dichos átomos se configuraban para formar acrilonitrilo.
Más recientemente, la directora del estudio Maureen Palmer —que actualmente trabaja para la NASA— y sus colegas estudiaron datos reunidos por un conjunto de telescopios en Chile llamado ALMA. Los científicos que escrutaban las maravillas del cosmos como galaxias distantes y nubes interestelares orientaron los platos de ALMA hacia Titán y emplearon el mundo neblinoso para calibrar sus observaciones.
Y el resultado fue que la marca inconfundible del acrilonitrilo —no solo los átomos adecuados, sino la estructura molecular entera— se encontraba en los datos de calibración obtenidos entre febrero y marzo de 2014.
Usando esos datos fortuitos, los científicos determinaron que millones de kilogramos de acrilonitrilo merodeaban en la atmósfera de Titán. El equipo lo detectó principalmente en altitudes de más de 190 kilómetros, lo que tiene sentido, ya que el acrilonitrilo se forma cuando la luz y otras partículas con carga impactan en la parte superior de la cubierta de nitrógeno de Titán, separando el metano y el nitrógeno existentes «como piezas de Lego», explica Nixon.
A continuación, estos átomos se reorganizan formando varias estructuras complejas, entre ellas acrilonitrilo, que se condensa lentamente y se hunde a través de la atmósfera, llegando finalmente a la superficie lunar en las gotas de lluvia. Debido a las estaciones y a los patrones de circulación atmosférica de Titán, las concentraciones más altas de esas moléculas se encuentran en el polo de la luna que esté en invierno, pero los chaparrones de estas intrigantes partículas se esparcen por todo este mundo helado hasta cierto punto.
«Podría estar cayendo por todo Titán y depositándose en la superficie como un residuo orgánico, podría ser reactivo y crear polímeros de cadena larga», afirma Nixon. «O podría estar cayendo en los lagos y, una vez allí, se autoorganiza».
¿Un mundo de calamares?
La idea de que el acrilonitrilo pudiera formar algo similar a las células terrestres pertenece a un grupo de investigación en la Universidad Cornell. Dicho equipo estudió en torno a una docena de las moléculas atmosféricas de Titán y empleó modelos por ordenador para determinar cuál de ellas tenía la capacidad de autoorganizarse formando estructuras parecidas a las membranas denominadas azotosomas.
El equipo, dirigido por el entonces estudiante de grado James Stevenson, descubrió que el acrilonitrilo era la que tenía la mayor posibilidad de formar algo que podría ser astrobiológicamente relevante en los mares de metano de Titán, extremadamente fríos y líquidos.
Al igual que en las membranas terrestres, la configuración simulada era tanto fuerte como flexible, formando posiblemente una esfera vacía capaz de «atrapar» otros ingredientes necesarios para la vida. Además, sus tendencias para agruparse o separarse en metano eran las adecuadas.
«[Las moléculas] tienen que 'gustarse', no hasta el punto de agruparse sin dejar espacio entre ellas, pero sí lo suficiente para formar cadenas, y si sus finales se acercan entre ellos es como si dijeran '¡Oh, vale! Unámonos'», explica Paulette Clancy, de Cornell.
Hasta ahora, nadie ha realizado el experimento de laboratorio que se necesita para probar que el acrilonitrilo puede formar membranas. Resulta difícil trabajar con metano criogénico y cianuro venenoso y, al fin y al cabo, no hay mucho que puedas hacer para reproducir lo que ocurre en Titán cuando vives en la Tierra.
«Encuentra al mejor químico orgánico y pregúntale si están dispuestos a enfrentarse al desafío», dice Clancy.
Aun así, el hecho de que el acrilonitrilo tenga la capacidad teórica de formar membranas es incluso más tentador ahora que sabemos lo abundante que es en Titán: teniendo en cuenta solo la masa, existe suficiente en Ligeia Mare para formar al menos «36.000 millones de calamares gigantes», como tuitea Sarah Hörst. El descubrimiento podría dar la razón que necesitábamos para enviar a otra nave que se sumerja en esta extraña luna naranja.
«Todavía estamos en la fase inicial de un trabajo experimental que es realmente necesario para entender los lagos de Titán», afirma Hörst. «Pero nunca vamos a saber lo que hace fundamentalmente el sistema hasta que podamos volver allí».
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