Rayos cósmicos galácticos afectan la atmósfera de Titán

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos planetarios reveló los secretos de la atmósfera de Titán, la luna más grande de Saturno. Los investigadores detectaron huellas químicas que indican que los rayos cósmicos provenientes de zonas externas al Sistema Solar afectan a las reacciones químicas que intervienen en la formación de moléculas orgánicas a base de nitrógeno. Esta es la primera observación que confirma la existencia de estos procesos, y contribuye para una mejor comprensión del intrigante medioambiente de Titán.

Esta luna genera mucho interés debido a su atmósfera única, donde se han detectado determinadas moléculas orgánicas que constituyen un ambiente prebiótico.

El científico de la Universidad de Tokio, Takahiro Iino, y su equipo usaron ALMA para revelar los procesos químicos que ocurren en la atmósfera de Titán. Los astrónomos detectaron señales débiles pero sostenidas de acetonitrilo (CH3CN) y su raro isotopómero CH3C15N en los datos de ALMA.

“Descubrimos que la concentración de 14N en el acetonitrilo es mayor que en otras moléculas de nitrógeno, como el HCN y el HC3N”, explica Iino. “Esto coincide con las recientes simulaciones informáticas de procesos químicos en presencia de rayos cósmicos muy energéticos”.

Hay dos grandes factores en los procesos químicos de la atmósfera: la luz ultravioleta (UV) proveniente del Sol y los rayos cósmicos provenientes de fuera del Sistema Solar. En la parte superior de la estratósfera, la luz UV destruye de forma selectiva las moléculas de nitrógeno que contienen 15N, puesto que la luz UV con la longitud de onda específica que interactúa con el 14N14N es neutralizada a esa altitud a causa de la fuerte absorción. Así, las moléculas a base de nitrógeno producidas allí tienden a contener grandes concentraciones de 15N. Por otro lado, los rayos cósmicos penetran más e interactúan con moléculas de nitrógeno que contienen solo 14N. En consecuencia, se produce una diferencia en la cantidad de moléculas con 14N y 15N. Los investigadores revelaron que el acetonitrilo de la parte inferior de la estratósfera contiene más 14N que otras moléculas de nitrógeno estudiadas anteriormente.

“Suponemos que los rayos cósmicos galácticos desempeñan un importante papel en las atmósferas de otros cuerpos del Sistema Solar”, comenta Hideo Sagawa, profesor asociado de la Universidad Kyoto Sangyo, quien participó en la investigación. “Podría ser un proceso universal, con lo cual entender el papel de los rayos cósmicos en Titán es fundamental para la ciencia planetaria en general”.

Titán es uno de los objetos más observados con ALMA. Los datos recabados con este radiotelescopio deben ser calibrados para eliminar las fluctuaciones causadas por variaciones en las condiciones meteorológicas locales y factores mecánicos. Así, de vez en cuando el personal del observatorio apunta sus antenas hacia fuentes brillantes como Titán durante las observaciones científicas para realizar mediciones de referencia. Gracias a ello hay una gran cantidad de datos sobre Titán almacenada en el archivo científico de ALMA. Tras hurgar en el archivo y reanalizar los datos de Titán, Iino y su equipo detectaron sutiles huellas de CH3C15N.

Imágenes

Imagen óptica de Titan captada por la nave espacial Cassini de la NASA.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Espectro de CH3CN y CH3C15N captado por ALMA en la atmósfera de Titan. Las líneas punteadas verticales indican la frecuencia de líneas de emisión de dos moléculas predichas por el modelo teórico.
Crédito: Iino et al. (Universidad de Tokio)

Fuentes: El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)