Chimica prebiotica su Titano?

Se siete alla ricerca di acqua allo stato liquido su Titano, preparatevi ad andare in profondità, forse fino a 100 chilometri sotto la crosta di questa luna di Saturno, che a sua volta è fatta di ghiaccio. Quando si affronta il tema dei pianeti extrasolari, si parla sempre della zona abitabile come un luogo dove l’acqua liquida potrebbe esistere sulla superficie. Titano non riesce chiaramente a superare la prova. Ma è un luogo dove la vita potrebbe esistere comunque? Un nuovo articolo ci introduce in questo interessante argomento, suggerendo che su Titano potrebbe svilupparsi la chimica prebiotica e forse anche la biochimica. Nel lavoro di Martin Rahm e Jonathan Lunine, condotto con i colleghi David Usher e David Shalloway (tutti della Cornell University), lo studio vede Titano come un “laboratorio naturale” per ricercare una chimica prebiotica non terrestre, considerata la presenza di idrocarburi liquidi e la mancanza di acqua liquida in superficie.

 

Immagine: un’immagine della superficie di Titano, ripreso dalla sonda Huygens dell’Agenzia Spaziale Europea il 14 gennaio 2005 immersa negli spessi strati di atmosfera arancio-marrone che la avvolgono. Oggi, gli scienziati della Cornell hanno la prova chimica che suggerisce la possibile esistenza in loco di condizioni prebiotiche. Credit: ESA / NASA / JPL-Caltech / Univ. dell’Arizona.

 

Siamo nel regno della chimica prebiotica in un ambiente estremamente alieno. Dice Rahm:

Siamo abituati alle nostre condizioni qui sulla Terra. La nostra esperienza scientifica si limita a quella accumulata alle nostre condizioni ambientali. Titano è una creatura totalmente diversa. Quindi, se pensiamo in termini biologici, entriamo sicuramente in un vicolo cieco.

Fiumi, laghi e mari di Titano hanno iniziato ad affascinarci non appena la sonda Huygens ci ha permesso di dare un primo sguardo sotto le nuvole. Ora sappiamo che essi sono pieni di metano liquido ed etano, sotto una densa atmosfera di azoto e metano. La chimica qui è regolata dai fotoni solari che producono idrocarburi e composti organici contenenti azoto. La missione Cassini ci ha mostrato che l’acido cianidrico (HCN) è il più abbondante prodotto contenente azoto derivante da tale chimica atmosferica, che si condensa in aerosol e, una volta raggiunta la superficie, si trasforma evidentemente in altre molecole e polimeri (composti chimici in cui le molecole sono legate insieme in lunghe catene che si ripetono).
Uno dei polimeri che può prodursi dalle reazioni di acido cianidrico con altre molecole è il polyimine (pI), che è reattivo anche alle basse temperature rilevate su Titano. Nel documento si analizzano le proprietà del polyimine e si evidenzia che anche in queste condizioni tale composto può assorbire l’energia solare e diventare un fattore nello sviluppo di una possibile vita.

Indipendentemente dalla specifica chimica coinvolta, la vita richiede molecole polimorfe che siano in grado di combinare la flessibilità con la capacità di formare strutture organizzate metastabili necessarie per funzioni, adattamento ed evoluzione. Questo, quasi certamente, richiede lunghe molecole in grado di instaurare legami intermolecolari e intramolecolari di idrogeno, senza coinvolgere l’ossigeno; l’azoto è un potenziale sostituto.

Il polimorfismo dei composti del polyimine potrebbe essere la chiave di volta per una chimica prebiotica nelle condizioni criogeniche di Titano. Il lavoro degli autori sul pI illustra che possono formarsi strutture complesse e ordinate. Il polyimine, inoltre, è risultato essere in grado di assorbire una vasta gamma di fotoni attraverso una “finestra” relativamente trasparente nell’atmosfera di Titano, avendo così una fonte di energia a disposizione per catalizzare la chimica prebiotica anche senza la presenza di acqua.

Ma non necessariamente gli impressionanti mari più grandi, mostrati dalle immagini di Cassini, sono quelli in cui una chimica pre-biotica potrebbe formarsi. I mari sono composti principalmente da metano, con significative quantità di etano ed azoto. L’acido cianidrico è in gran parte insolubile in tali miscele, fatto che rende improbabile in essi la formazione di polimeri. Il documento sostiene che ci siano più probabilità di trovare cianuro di idrogeno reattivo in pozze di marea vicino alle rive di mari e laghi, in cui l’ambiente è dinamico per gli effetti mareali (l’orbita di Titano non è circolare) e le variazioni di luce solare sugli emisferi:

Lo svuotamento stagionale e il rifornimento dei laghi liquidi più piccoli, come il lago Ontario nell’emisfero sud, e le variazioni del livello del mare su scala cronologica più lunga, collegate alle variazioni orbitali di Saturno, potrebbero favorire la ciclicità di questi materiali tra ambienti liquidi e secchi (litorale), dove sarebbero ben posizionati per reagire ulteriormente.

Ci rendiamo conto che esistono presupposti possibili per la vita su Titano, ma quello che ci aspettiamo è una più profonda comprensione di come questo chimica si evolva. In vista di possibili missioni future, il telerilevamento qui deve necessariamente lasciare il posto a un’analisi chimica diretta della superficie attraverso un lander inviato nelle zone del litorale di laghi e mari. Come sottolinea l’articolo,

… solo le future missioni esplorative su Titano potranno verificare l’ipotesi che i sistemi chimici naturali evolvano in complessità chimiche quasi in ogni circostanza.

L’articolo è di Rahm e altri, “Polymorphism and electronic structure of polyimine and its potential significance for prebiotic chemistry on Titan”, pubblicato online in Proceedings of the National Academy of Sciences, 4 luglio 2016 (abstract). Grazie a Phil Tynan per la rapida informazione su questo lavoro.

traduzione di SIMONETTA ERCOLI

 

Titolo originale: Prebiotic Chemistry on Titan? di Paul Gilster, pubblicato su Centauri Dreams il 7 luglio 2016

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