👨‍👩‍👦‍👦 🔚 👨‍🎤 ¿Es el titanio la cuna de la vida? 🐸 🈳 🕦

Buen día, querida comunidad geek! Le presento a su corte mi primera traducción y la primera publicación en Geektimes: "¿Es el titanio la cuna de la vida?" (en el original - "Titán - La morada de la vida"). El original de la NASA está aquí . El artículo considera las propiedades fisicoquímicas del titanio en términos de la posibilidad de aparición de formas de vida metanogénicas en él. Trató de minimizar la cancillería y otras delicias, pero hasta ahora, en mi opinión, no con demasiado éxito. En cualquier caso, interesado, pregunto bajo cat.

Contenido:

Introduccion
Habitat
- Fuentes de energia
- Nutrientes
- Hábitat fluido
- El ciclo de fluidos y el transporte de sustancias.
Bioquímica de carbono
- La compartimentación como factor de autonomía.
- Moléculas portadoras de información y métodos para su replicación.
- Moléculas estructurales y métodos para su síntesis.
Ecosistemas
Búsqueda de vida
Conclusiones

Introduccion

Actualmente, la búsqueda de vida en otros planetas está indisolublemente unida a la búsqueda de agua en ellos. El agua es un componente necesario para una serie de procesos y fenómenos que sustentan la vida en la Tierra, incluido el ciclo del agua en la naturaleza y la bioquímica familiar del carbono en un medio acuoso líquido. Damos estos factores por sentado, vinculando su desarrollo con la aparición de agua líquida. El papel del agua como solvente universal está estrechamente relacionado con sus propiedades químicas y físicas. Considerando otros fluidos como la base de la vida, es necesario tener en cuenta sus propiedades fisicoquímicas en términos de satisfacer las necesidades de la vida.

El titanio es el único cuerpo celeste en el que se demuestra en la superficie la existencia de un líquido, metano y etano. Siendo el satélite más grande de Saturno, Titán es bastante pequeño en comparación con la Tierra: la gravedad en él es aproximadamente 1/7 de la Tierra. La presión atmosférica en la superficie del titanio es 1.5 veces más alta que la de la Tierra, y su temperatura promedio es de 95 K. Nitrógeno (95%), metano (5%) e hidrógeno (0.1%) prevalecen en la atmósfera, y hay rastros de compuestos orgánicos complejos en ella. En la atmósfera inferior de Titán, hay una circulación activa de metano líquido con formación de nubes estacionales y precipitación. El titanio está en órbita sincrónica cerca de Saturno con un período de circulación de 16 días (ciclo diurno y nocturno). La pendiente del eje de rotación de Saturno a ~ 27˝ proporciona un cambio de estaciones en los hemisferios norte y sur de Titán con un ciclo de 30 años.

Las capas inferiores de la atmósfera de Titán son demasiado densas para responder al ciclo de 16 días, pero sus cambios durante el ciclo de 30 años son bastante notables. En verano, se acumulan densas nubes en las regiones polares de Titán, donde se producen muchas reacciones fotoquímicas. La disociación del nitrógeno atmosférico y el metano conduce a la aparición de turbidez de las moléculas orgánicas en las capas superiores de la atmósfera de Titán, algunas de las cuales se depositan en la superficie. Uno de los principales productos de la reacción fotoquímica es el etano, que se acumula en la superficie y se mezcla con el metano. Los lagos de hidrocarburos formados en Titán alcanzan ~ 1000 km de diámetro. La sonda de aterrizaje de Huygens probó la humectación del suelo de titanio con metano y etano.

¿Podemos suponer que en las condiciones de Titán la vida se originó en base a hidrocarburos líquidos? El propósito de este artículo es tratar de caracterizar al titanio como una posible cuna de la vida, teniendo en cuenta las propiedades del medio ambiente de hidrocarburos, la bioquímica del carbono en él y los ecosistemas que se forman sobre su base.

Habitat

La posibilidad de vida en el medio ambiente está determinada por las interacciones fisicoquímicas de los líquidos (agua en el caso de la Tierra) y la presencia de partículas sólidas en él. La luz solar, el vulcanismo y otros procesos físicos crean las condiciones más importantes para la vida en la Tierra, como la presencia de:

Fuentes de energía química o luminosa.
Nutrientes
Hábitat fluido
El ciclo de fluidos para el transporte de nutrientes y desechos.

¿Hay tales condiciones en Titán?

Fuentes de energia

La posibilidad de la existencia de fuentes de energía química en Titán es bien entendida. Está comprobado que los productos orgánicos de las reacciones fotoquímicas en la atmósfera de titanio son capaces de liberar energía cuando interactúan con el hidrógeno atmosférico.

La hidrogenación de etina (acetileno) es la reacción más efectiva, liberando 334 kJ de energía por mol de C ₂ H ₂ , que es comparable con la energía necesaria para iniciar el crecimiento de metanógenos en la Tierra (40 kJ), o con la reacción de metano y oxígeno, como resultado de lo cual ~ 900 kJ / mol. Las reacciones que se muestran en la tabla - exotérmica, pero las condiciones que Titan cinéticamente inhibido [cinéticamente INHIBITED] , que es ideal desde el punto de vista de la biología. Entonces, por ejemplo, en condiciones terrestres, la reacción de O ₂y CH _{4 se} inhibe cinéticamente, pero los metanotróficos, que catalizan la reacción, reciben energía como resultado de su curso.

Si pares redox (por ejemplo, C ₂ H ₂ , 3H ₂) se forman en la atmósfera, se distribuyen ampliamente en titanio y son fácilmente solubles en etano y metano líquidos; podemos suponer que no se requiere la fotosíntesis de la vida. Sin embargo, es muy interesante considerar la posibilidad de su curso. Los modelos de distribución de luz en la atmósfera de Titán y las mediciones directas del nivel de iluminación por el módulo de aterrizaje Huygens nos dan una imagen muy completa de la penetración de la luz solar en la superficie a través de la atmósfera. Debido a la lejanía de Titán del Sol (10 UA) y la neblina densa en la atmósfera, la iluminación máxima en su superficie no excede el 0.1% de la Tierra. Sin embargo, estas condiciones son más que adecuadas para la fotosíntesis, que continúa en condiciones terrestres incluso con una limitación del flujo solar de 10 ⁶veces en comparación con el mediodía soleado. Por lo tanto, la fotosíntesis en la superficie de titanio es posible siempre que se utilicen pigmentos similares a la tierra. Vale la pena señalar que, incluso teniendo en cuenta todos los factores anteriores, la cantidad de energía recibida por la superficie del Titanio del Sol es un orden de magnitud mayor que la que se puede obtener como resultado de las reacciones químicas. Por lo tanto, la biosfera de titanio sería más eficiente para consumir energía solar directamente. En la Tierra, el proceso de fotosíntesis utiliza principalmente CO ₂ y H ₂ O, mientras que en Titan CH ₄ podría tomar su lugar , y H ₂ sería un subproducto de la reacción .

Nutrientes

Las sustancias orgánicas, incluido el nitrógeno, se encuentran en el titanio con bastante frecuencia. Por lo tanto, el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno están presentes en una variedad de compuestos. Hay hielo de agua en la superficie de Titán, pero hasta ahora no se han encontrado otros compuestos con oxígeno. Debido a esto, la vida en Titán puede tener un conjunto muy limitado de elementos utilizados como nutrientes en comparación con la vida terrenal.
Un conjunto pobre de nutrientes puede afectar el nivel de desarrollo de las formas de vida. La siguiente tabla muestra los compuestos orgánicos fácilmente solubles en metano y etano presentes en el titanio.

El problema más grave que puede enfrentar la vida en Titán es el acceso a elementos inorgánicos (Fe, Cu, Mn, Zn, Ni, S, Ca, Na, K, etc.) que son solubles en agua. De particular interés es el uso de metales como los principales componentes de las enzimas. En esta situación, son posibles dos enfoques:

Uso conservador reducido (en comparación con la Tierra) de elementos difíciles de alcanzar
El uso de H ₂ O como el sustituyente mencionado sustancias inorgánicas

El ciclo biogeoquímico del fósforo en la biosfera de la Tierra es un ejemplo del uso de una sustancia difícil de alcanzar que no está lista para el consumo y que no está incluida en el ciclo natural de las sustancias. Algo similar puede suceder con el titanio para los elementos químicos inorgánicos. Las posibles fuentes de tales sustancias pueden ser lluvias de meteoros y cometas. Vale la pena señalar que es de esta manera que el nivel de CO, CO ₂ y H ₂ O en la atmósfera se mantiene en Titán . Por lo tanto, una corriente pequeña, pero suficiente para las formas de vida, de sustancias inorgánicas se lleva bien con la neblina orgánica a la superficie donde puede procesarse y usarse.

Una alternativa a lo anterior puede ser un rechazo completo de las formas de vida por el uso de elementos inorgánicos en principio. Si la vida en Titán no requiere fotosíntesis y no necesita fijación de nitrógeno a partir de N ₂(el nitrógeno libre está presente en las sustancias orgánicas sintetizadas durante las reacciones fotoquímicas), se pueden eliminar las dos razones principales por las que deben usarse catalizadores basados en metales. Además, se supone que las moléculas de agua en titanio se pueden usar en la misma función que los metales en las enzimas en la Tierra. El uso de enlaces de hidrógeno para construir estructuras supramoleculares en el agua es imposible, sin embargo, se supone que bajo las condiciones de Titán, sus fuerzas serán aceptables para mantener estructuras complejas a bajas temperaturas. El enlace de hidrógeno (5-30 kJ / mol) es más fuerte que las fuerzas de van der Waals, pero más débil que el covalente (~ 300 kJ / mol) o iónico (20-30 kJ / mol). La energía térmica (RT) en titanio a una temperatura de 95 K es ~ 1 kJ / mol. El agua, siendo una de las pocas moléculas polares en Titán,muy adecuado para la formación de enlaces de hidrógeno. Las moléculas individuales de H2O o sus pequeños grupos contenidos en “células” de hidrocarburos pueden desempeñar el papel de catalizadores en estructuras basadas en enlaces de hidrógeno.

En la Tierra, la vida es común porque el agua líquida habitable es común. Incluso en el desierto terrenal más seco de Atacama en Chile, se encuentra agua líquida. El fluido en Titán, como el agua de la tierra, también está muy extendido: se han descubierto muchos lagos grandes en el norte y al menos un lago grande en el hemisferio sur. Los datos del aparato de plantación de Huygens mostraron que el suelo en la región ecuatorial de Titán estaba humedecido con metano y etano. Las observaciones desde la órbita sugieren que la mayoría de los suelos en latitudes bajas están húmedos. Es posible que también haya pequeños lagos cerca del ecuador. La naturaleza de su origen, contenido y distribución aún no se conoce con exactitud. La mayoría de los grandes cuerpos de agua, con la excepción del lago Ontario, se encuentran en el hemisferio norte,El 97% de los lagos se encuentran en una región de 900 × 1800 km de tamaño (aproximadamente el 2% de la superficie de Titán).

Todos los depósitos en Titán se pueden dividir en dos grandes grupos. Grandes lagos (varios cientos de kilómetros de ancho) alcanzan una profundidad de varios cientos de metros. Su costa es desigual, están conectados a los canales de los ríos (por ejemplo, el Mar de Ligeya). Los pequeños lagos, en cambio, son más pequeños y su costa es más uniforme. Los huecos vacíos, muy similares a los lagos pequeños, se encuentran a 250 metros sobre los lagos. Esto puede indicar la presencia de acuíferos y una red subterránea de canales que establecen un cierto nivel de líquido.

Lagos en el titán. Mapa del hemisferio norte de Titán en colores artificiales. los lagos son azules, la tierra es marrón. El mapa se basa en datos de radar de Cassini. El mar de Kraken, el lago más grande de Titán, se encuentra justo debajo del polo. Arriba a la derecha está el segundo mayor Mar de Ligey.

Una imagen de radar del mar de Ligeya que muestra la costa compleja y la conexión del lago con los ríos. El ancho del lago es de unos 400 km.

Se supone que los lagos en Titán se formaron como karst en la Tierra como resultado de la disolución de sustancias orgánicas sólidas por metano y etano líquidos. Las imágenes espectrales desde la órbita permiten identificar cinco tipos de tierra en Titán:

Zona brillante
Dunas ecuatoriales oscuras
Zonas azules
Áreas que emiten a una longitud de onda de 5 μm
Lagos oscuros

Según el radar, en el suelo cerca de los lagos polares y ecuatoriales, se registra un alto contenido de hidrocarburos y nitrilos, pero la ausencia total de hielo de agua. Sin embargo, el espectro de emisión superficial en el punto de aterrizaje de Huygens indica una capa de hielo de agua granular cubierto con suelo húmedo. Al extrapolar los datos del espectrómetro Huygens a otras regiones ecuatoriales, se puede suponer que el suelo en latitudes bajas se humedece constantemente. Esto puede ser causado por la existencia de una capa subterránea húmeda o por lluvias sistemáticas, cuya ocurrencia se confirma en estas latitudes. Se estima que el suelo puede permanecer húmedo durante 5 a 50 días después de la precipitación. Por lo tanto, si la vida puede existir en el líquido CH ₄ y C ₂ H ₆entonces debería distribuirse en Titán.

Superficie de titanio en el lugar de aterrizaje de Huygens, 10.2 ° S, 192.4 ° W. 8 piedras visibles están numeradas en la imagen, los tamaños de dos de ellos se indican uno al lado del otro. La distancia desde el módulo de aterrizaje se indica en azul. Se cree que las piedras están compuestas de hielo de agua recubierto con materia orgánica sólida. La forma redondeada de las piedras indica el efecto del líquido sobre ellas.

El ciclo de fluidos y el transporte de sustancias.

En la Tierra, una mezcla de moléculas de agua en sí H ₂ S con partículas sólidas - sales. El aire disuelto en él puede ser descuidado. La evaporación conduce a la separación del agua dulce de las sales, lo que resulta en la formación de dos hábitats líquidos diferentes: fresco (lagos y ríos) y salado (mares y océanos). Debido al hecho de que la mayor parte de la superficie de la Tierra está cubierta de agua, los procesos de evaporación y precipitación son un ciclo continuo.

Como se señaló anteriormente, la precipitación líquida se registró en varias regiones ecuatoriales de Titán. Además, en el verano en las regiones polares y en latitudes medias, se produce la formación de nubes. Como regla, la cantidad de precipitación excede significativamente la evaporación en latitudes> 60 °, mientras que en las latitudes bajas y medias el volumen de evaporación es mayor, lo que es consistente con la ausencia de depósitos en estas áreas.

A diferencia de la Tierra, los líquidos en la superficie de titanio constan de tres componentes principales: metano, etano y nitrógeno atmosférico disuelto (solubilidad N ₂en metano y etano alcanza el 20%). El etano no es volátil en comparación con el metano y el nitrógeno, como resultado de lo cual permanece en la superficie cuando el líquido se evapora. Por lo tanto, el nitrógeno y el metano (y, en un grado mucho menor, el etano), cuando están en la atmósfera, pueden interactuar con los líquidos en la superficie. La lluvia en Titán es una mezcla de estos gases.

Los estudios han demostrado que un líquido de tres componentes se comporta de manera diferente durante la evaporación y condensación que un líquido de un componente, debido a la diferente volatilidad de sus compuestos constituyentes. En particular, la densidad de un líquido aumenta con la temperatura. Por lo tanto, el líquido en las regiones polares es menos denso que en el ecuador. También se sabe que la densidad de un líquido en Titán está inversamente relacionada con la presión, que es fundamentalmente diferente de las propiedades del agua en la Tierra. Todo lo anterior provoca un sistema más complejo de circulación de fluidos en Titán en comparación con la Tierra.

Las diferencias mencionadas anteriormente se reflejan en la composición de los lagos de Titán: los del norte están compuestos de metano, mientras que los del sur están compuestos de etano. Es posible que el lago Ontario sea parte de un embalse evaporado una vez más grande. Por esto, se asemeja al mar Muerto terrenal. Sin embargo, a diferencia de la Tierra, no se sabe si el cuerpo de agua se vuelve menos adecuado para la vida cuando está saturado con un líquido menos volátil. El etano es un solvente mucho más fuerte para las moléculas orgánicas que el metano (~ 20 veces ventaja) y el nitrógeno, y por lo tanto, los lagos de etano pueden ser más adecuados para la aparición y el desarrollo de formas de vida.

Si los lagos en Titán son kársticos, entonces su edad puede ser comparable con la edad de las formas más jóvenes del relieve de la luna (menos de ~ 100,000 años). Además, se supone que la tasa de formación de estructuras kársticas en las latitudes medias del norte es tres veces mayor que la del sur. Esto se debe al hecho de que, según las predicciones del modelo climático, en las latitudes del sur, aunque ocurren lluvias más intensas, pero menos frecuentes.

Por lo tanto, el metano y el etano en Titán son parte de un ciclo de fluido activo y complejo, que incluye precipitación, evaporación, formación de lagos y humedad del suelo. Dichos ciclos deberían ser aceptables para el transporte de nutrientes y desechos, sin los cuales la vida no puede existir.

Bioquímica de carbono en titanio

La vida terrenal se basa en la actividad química de los compuestos que contienen carbono en el agua líquida. La base de una posible vida en Titán debería ser la reacción química del carbono en una mezcla líquida de etano y metano. Las estructuras clave utilizadas por las formas de vida terrestres (por ejemplo, una bicapa lipídica como parte de una membrana celular; aminoácidos; ADN) solo pueden funcionar si hay un disolvente similar al agua. En la tierra, la bioquímica del carbono proporciona:

Principio de compartimentación
La existencia y la capacidad de copiar moléculas que almacenan y transmiten información.
La existencia de moléculas estructurales y métodos para su síntesis.

¿Pueden estos procesos llevarse a cabo bajo las condiciones de Titán?

La compartimentación como factor de autonomía.

Se supone que un factor necesario en el surgimiento de la vida es la aparición de un caparazón entre la parte interna del sistema vivo y el entorno externo. En la Tierra, la membrana celular se basa en una bicapa lipídica, y actúa debido a la interacción de los lípidos bipolares con agua líquida. Como resultado de estudios recientes, se ha propuesto un modelo de membrana llamado nitrogenosoma.capaz de funcionar en metano líquido a bajas temperaturas. Esta membrana consta de pequeños compuestos orgánicos que contienen nitrógeno, como el acrilonitrilo. La integridad estructural de la membrana se basa en la atracción entre las "cabezas" polares de las moléculas ricas en nitrógeno y su unión por átomos de nitrógeno e hidrógeno. Y aunque la síntesis de nitrogenosomas en condiciones de laboratorio es extremadamente difícil, la estructura en sí misma es un modelo bastante viable en las condiciones de Titán.

Moléculas portadoras de información y métodos para duplicarlas.

Se descubrió que cualquier molécula portadora de información (como el ADN) no debería cambiar su forma dependiendo de la información codificada en ella. Para esta característica más importante, por ejemplo, las moléculas de ADN difieren de las proteínas. Reemplazar incluso un aminoácido en una secuencia conducirá a un cambio radical en la forma de la proteína, mientras que el ADN es inmune a dichos cambios. Por lo tanto, el ADN es una molécula adecuada para almacenar información, pero las proteínas no lo son.

Estudios recientes han demostrado que los ésteres, que fueron considerados candidatos para el papel de una molécula de transferencia de información en titanio, son prácticamente insolubles a temperaturas inferiores a 170 K (y en Titán, recuerdo, ~ 95 K), y la solubilidad de los biopolímeros es una condición necesaria para el desarrollo de la vida. El agua es un buen solvente solo porque está en estado líquido a altas temperaturas y sus moléculas son polares. Por lo tanto, los principales factores que dificultan la solubilidad en titanio son la baja temperatura y la naturaleza no polar de las moléculas de metano y etano. La búsqueda de una molécula soluble en estas condiciones continúa hasta nuestros días.

Si se encuentra dicha molécula, entonces la conexión entre sus partes probablemente será hidrógeno. Una de las opciones puede ser un enlace de hidrógeno con oxígeno polar y moléculas que contienen nitrógeno. Además de ellos, los polímeros electroconductores como el polipirrol o la polianilina pueden almacenar información. Consisten en carbono, nitrógeno e hidrógeno y pueden hacer la transición entre estados redox estables, que pueden convertirse en la base para codificar la información.

Moléculas estructurales y métodos para su síntesis.

Para la vida terrenal, la proteína se ha convertido en la principal molécula estructural. Usando solo ~ 20 aminoácidos esenciales, las formas de vida sintetizan una gran cantidad de diversas proteínas. Las proteínas individuales se "empaquetan" en formas más complejas debido a las interacciones entre ellas y, principalmente, a sus propiedades hidrofóbicas e hidrofílicas.

En líquidos en Titán, los análogos de proteínas pueden incluir cadenas de hidrocarburos, estructuras basadas en compuestos aromáticos, nanoestructuras de carbono (incluido el grafeno) y varios tipos de fullerenos. Agregar nitrógeno a estos compuestos puede aumentar significativamente su diversidad.

Ecosistemas

Es bien sabido que la mayoría de las formas de vida en la Tierra viven en grupos. Dentro de dichos grupos, se produce un intercambio más eficiente de sustancias e información genética. Según datos recientes, las comunidades de microorganismos pueden tolerar condiciones duras mucho mejor que los individuos solteros. El agua líquida de la Tierra permite a los organismos hacer contacto físico; Además, realiza el transporte de sustancias secretadas por la célula.
Si la vida en Titán se basa en biomoléculas existentes en metano y etano líquidos, entonces es probable que también se formen ecosistemas similares a la Tierra. Las moléculas de señalización para formas de vida pueden ser hidrocarburos de bajo peso molecular que son móviles en un medio líquido metano-etano. Si el material genético en titanio se almacena en polímeros solubles, entonces también pueden ser móviles en un medio líquido en su superficie. Incluso es posible que haya una similitud de virus terrestres con capas de hidrocarburos y material genético en su interior.

Búsqueda de vida

Dada la enorme diferencia entre las formas de vida propuestas en Titán de las terrenales, es necesario desarrollar una estrategia para encontrar vida en este satélite de Saturno. Sus principios básicos, sin embargo, ya se han desarrollado.

Una de las principales propiedades de la vida es su selectividad con respecto a las moléculas utilizadas. Varias variaciones de sustancias químicamente similares pueden estar presentes en Titán, y las formas de vida tendrán que elegir entre ellas. Por lo tanto, en presencia de vida, se debe observar una diferencia significativa en la concentración de varias moléculas en Titán, mientras que en un entorno abiótico las diferencias serán menos agudas.

El ejemplo más llamativo de la selectividad biológica de la vida es la quiralidad. La vida en la tierra usa solo L-aminoácidos, no sus análogos D. El descubrimiento de la homoquiralidad en Titán sería una seria evidencia de vida. El ejemplo más simple de quiralidad es un átomo con cuatro grupos unidos de tal manera que, cuando se superponen sobre él y su reflejo en el espejo, no coinciden. La formación de centros de quiralidad es posible con la adición de nitrógeno a los hidrocarburos.

La existencia de la vida no puede sino afectar la composición del medio ambiente. Entonces, la mayor parte de O ₂ , CO ₂ , CH ₄ e incluso N ₂en la atmósfera de la tierra producida por organismos vivos. El estudio de la atmósfera de Titán parece ser mucho más simple que recolectar muestras de suelo de su superficie, por lo que no debe descuidarse. Se cree que el indicador preciso la mayor parte de la actividad biológica en Titán puede ser H ₂ . El consumo de hidrógeno atmosférico por las formas de vida afectará significativamente su contenido en la troposfera, siempre que su consumo supere los 10 ⁹ cm ^-2 * s ^-1 . Como resultado de reacciones fotoquímicas en la atmósfera de titanio, ^{se forman} de 0,32 a 1,2 x 10 ⁹ cm ^-2 * s ^-1 C ₂ H ₂ y de 1,2 a 15 x 10 ⁹ cm ^-2* s ^-1 C ₂ H ₆ . Si suponemos que los metanógenos consumen ~ 20% de este volumen, entonces el contenido de hidrógeno en la superficie del titanio se volverá aproximadamente constante. De lo contrario, su cantidad aumentará gradualmente con el aumento.

Distribución esquemática de hidrógeno en la superficie de titanio en presencia (línea continua) y la ausencia de formas de vida metanogénicas

Otro signo de la existencia de la vida es el nivel de acetileno y etano. Se ha confirmado que en la superficie de titanio hay varios órdenes de magnitud menos etano de lo que debería ser según los modelos. Este último predijo que debería haber suficiente etano para cubrir la superficie de Titán con una capa de varios metros de espesor. La sonda Cassini no encontró esa capa. Además, en comparación con los modelos, hay una falta de acetileno en Titán, a pesar de su síntesis en la atmósfera y las reservas de superficie estimadas. No se encontraron rastros de acetileno durante el aterrizaje de la sonda Huygens. Estos hechos indican algunas reacciones químicas que ocurren en la superficie con la participación de etano y acetileno.
Se descubrió que la concentración de hidrógeno en la atmósfera de Titán es heterogénea y supera significativamente el promedio por encima del paralelo de los 50 ° de latitud norte. Se puede suponer que el hemisferio sur más rico en etano consume más hidrógeno que el hemisferio norte debido a sus mejores propiedades de disolución.

Algunos modelos predicen un flujo descendente de hidrógeno en la atmósfera de Titán. Hay cuatro posibles explicaciones para esto (en orden de probabilidad):

El modelo puede simular errónea o inexactamente las condiciones climáticas y químicas del titanio y no puede existir flujo de hidrógeno.
Puede haber un proceso físico de transferencia de hidrógeno desde la atmósfera superior a la inferior. Entonces, el hidrógeno puede llegar a la superficie del titanio con partículas orgánicas pesadas sólidas.
Si realmente se observa una caída en el nivel de hidrógeno en la superficie del Titán, entonces una explicación abiótica de esto requiere la presencia de cierto catalizador en la superficie.
El consumo de hidrógeno, acetileno y etano se produce en una forma de vida desconocida formada sobre la base de carbono en metano y etano líquidos.

Por lo tanto, el mejor método para encontrar rastros de vida en Titán sería medir con precisión los niveles de hidrógeno, acetileno y etano en la atmósfera inferior.

Conclusiones

El artículo considera el satélite de Saturno Titán como una posible cuna de una forma de vida previamente desconocida. La existencia de un medio líquido en su superficie, una cantidad suficiente de luz y energía, un flujo constante de sustancias orgánicas de la atmósfera parecen ser condiciones muy favorables para su desarrollo. En estas condiciones, puede existir una membrana celular (en teoría). Sin embargo, los estudios de laboratorio no pudieron encontrar una molécula portadora de información adecuada para las condiciones en Titán. Por lo tanto, la posibilidad de vida en Titán sigue siendo una pregunta abierta.

Los principales desafíos que puede enfrentar la forma de vida propuesta son (en orden de dificultad para superarlos):

Mala variedad de elementos químicos en la superficie.
Bajas temperaturas y, como resultado, baja solubilidad de sustancias en medios líquidos.
Naturaleza no polar de las moléculas de metano y etano, reduciendo la solubilidad de las moléculas orgánicas e inorgánicas en ellas.
Una pequeña variedad de moléculas de hidrocarburos estructurales en comparación con las proteínas.

Dadas estas limitaciones, se puede suponer que si hay vida en Titán, entonces es primitiva, heterotrófica, tiene un metabolismo lento y un genotipo relativamente simple. Las comunidades de organismos tampoco son diversas y pueden ser análogas a las comunidades de bacterias extremófilas en la Tierra.

Los beneficios de titanio para las formas de vida incluyen:

Flujo constante y fácilmente accesible de nutrientes desde la atmósfera.
La ausencia de radiación ultravioleta e ionizante en la superficie.
Baja probabilidad de termólisis a temperaturas alrededor de 95 K

Solo los ecosistemas más simples pueden existir en Titán, sin productores primarios y depredadores. Las formas de vida deben ser extremadamente poco exigentes con la energía, y su crecimiento, por lo tanto, se ralentizará. Es completamente posible que la vida en Titán sea poco más que reacciones autocatalíticas que tienen lugar en una capa de nitrógeno [azotomas] . Pero si es capaz de almacenar y transmitir información hereditaria, es decir, es de Darwin, entonces mostrará un buen ejemplo de la generación independiente de dos formas de vida diferentes en un sistema solar. Y, quién sabe: quizás, su descubrimiento será el primer paso en el camino hacia el conocimiento del Universo, lleno de seres vivos diversos y sorprendentes.

¿Es el titanio la cuna de la vida?