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Titano primordiale: un mondo inospitale

Titan 16 March 2015 (https://flic.kr/p/qMNjag)
Titan 16 March 2015 (https://flic.kr/p/qMNjag) Credit: NASA/JPL/Space Science Institute - Processing: Elisabetta Bonora & Marco Faccin / alivuniverseimages.com

Se Titano oggi rappresenta uno dei potenziali paradisi del nostro Sistema Solare per gli astrobiologi, un tempo potrebbe essere stato un mondo molto freddo ed ostile per la vita.

La grande luna di Saturno è l'unico altro luogo conosciuto, oltre la Terra, ad ospitare liquido stabile in superficie: gli idrocarburi formano fiumi, mari e seguono un ciclo molto simile a quello dell'acqua sul nostro pianeta. Da tempo, inoltre, i ricercatori sospettano che la luna possieda un oceano salato come il Mar Morto, formato da una salamoia di acqua e metano, sotto la crosta ghiacciata.
L'atmosfera è costituita per il 95% da azoto ma c'è anche un po' di metano vicino alla superficie. Grazie a questo gas si forma una sorta di effetto serra che mantiene la temperatura media intorno ai -180 gradi Celsius e consente al metano di non congelare. Tutte caratteristiche che rendono Titano un potenziale ambiente abitabile. D'altra parte sulla Terra sono stati recentemente scoperti batteri e archeobatteri in un lago di asfalto a Trinidad ed un team di ricercatori della Cornell University ha presentato un modello realistico di vita aliena basata sul metano.

Sulla Terra, però, il metano viene continuamente rifornito da processi biologici e geologici, mentre su Titano ancora non è chiaro cosa lo produca o lo ha prodotto. Probabilemente, però, in origine la luna era circondata da un'atmosfera di azoto quasi puro e limpido, con una pressione superficiale simile a quella odierna ma con un effetto serra minore, ha spiegato Benjamin Charnay, scienziato planetario del Laboratory of Dynamic Meteorology alla P&M Curie University in Francia, ora ricercatore all'Università di Washington

"Il passato di Titano ci aiuterà a capire da dove proviene il metano e come si è evoluta la sua fotochimica", ha detto Charnay. 

Secondo il ricercatore, se il metano fosse stato presente su Titano circa quattro miliardi di anni fa, oggi avremmo dovuto trovare grandi mari di etano sulla superficie della luna, piuttosto che piccoli laghi concentrati nelle regioni polari.

Laghi nella regione polare di Titano

Credit: NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS

Charnay ed i suoi collaboratori hanno utilizzato un modello chiamato Generic LMDZ, già testato per simulare il clima di altri mondi extrasolari, per riprodurre l'ambiente globale di Titano all'inizio della sua storia, partendo dal presupposto che la luna fosse ricca di azoto. I risultati hanno mostrato che senza il metano, l'effetto serra scompare quasi completamente; l'atmosfera si raffredda e condensa, producendo nuvole di azoto, mari di azoto liquido e calotte di azoto congelato ai poli.
Con una riflettività superficiale molto alta, l'azoto liquido condenserebbe in superficie come sulla luna di Nettuno, Tritone, ma per Titano sarebbe stato diverso: gli scienziati ritengono, quindi, che l'azoto liquido sia esistito sulla luna di Saturno ed abbia scavato le reti di canali che vediamo oggi.

"L'azoto liquido potrebbe erodere la superficie in modo molto più efficiente rispetto al metano liquido, avrebbe potuto formare reti di canali e cancellare quei crateri da impatto che generalmente vengono usati per stimare l'età della superficie", ha detto Charnay. D'altra parte "le reti e le valli che vediamo su Titano non sappiamo come si sono formate".

Titano - sistema di canali

Credit: NASA/JPL-Caltech/ASI

"Il clima di Titano è abbastanza secco oggi, con poche precipitazioni di metano. La formazione di valli è difficile in queste condizioni.
I ricercatori sono concordi sul fatto che Titano deve essere stato più umido in passato, con più piogge di metano, il che spiegherebbe anche la topografia attuale.
"E' uno scenario ragionevole. Ma noi crediamo che l'azoto liquido abbia giocato un ruolo significativo".

L'azoto liquido potrebbe anche spiegare perché i poli di Titano sono schiacciati rispetto al resto della luna, ha precisato Charnay: nel corso del tempo, l'azoto sarebbe penetrato nella crosta, aumentando la densità e rendendo i poli più piatti.

Titan’s past and future: 3D modeling of a pure nitrogen atmosphere and geological implications [abstract]

Several clues indicate that Titan’s atmosphere has been depleted in methane during some period of its history, possibly as recently as 0.5–1 billion years ago. It could also happen in the future. Under these conditions, the atmosphere becomes only composed of nitrogen with a range of temperature and pressure allowing liquid or solid nitrogen to condense. Here, we explore these exotic climates throughout Titan’s history with a 3D Global Climate Model (GCM) including the nitrogen cycle and the radiative effect of nitrogen clouds. We show that for the last billion years, only small polar nitrogen lakes should have formed. Yet, before 1 Ga, a significant part of the atmosphere could have condensed, forming deep nitrogen polar seas, which could have flowed and flooded the equatorial regions. Alternatively, nitrogen could be frozen on the surface like on Triton, but this would require an initial surface albedo higher than 0.65 at 4 Ga. Such a state could be stable even today if nitrogen ice albedo is higher than this value. According to our model, nitrogen flows and rain may have been efficient to erode the surface. Thus, we can speculate that a paleo-nitrogen cycle may explain the erosion and the age of Titan’s surface, and may have produced some of the present valley networks and shorelines. Moreover, by diffusion of liquid nitrogen in the crust, a paleo-nitrogen cycle could be responsible of the flattening of the polar regions and be at the origin of the methane outgassing on Titan.

Riferimenti:
- http://www.astrobio.net/news-exclusive/early-titan-was-a-cold-hostile-place-for-life/

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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