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Cassini: trovate molecole chiave per la produzione di composti organici complessi alla base della vita nell'atmosfera di Titano

L'atmosfera superiore di Titano fotografata dalla Cassini durante il fly-by T-b nel 2004 (https://flic.kr/p/VEN6rs).
L'atmosfera superiore di Titano fotografata dalla Cassini durante il fly-by T-b nel 2004 (https://flic.kr/p/VEN6rs). Crediti: NASA/JPL-Caltech - Processing: Elisabetta Bonora & Marco Faccin / aliveuniverse.today

Gli scienziati hanno da poco annunciato di aver individuato, nella densa e ricca atmosfera della grande luna di Saturno, Titano, molecole chiave per la costruzione di composti organici complessi alla base della vita.

I dati rilevati nel corso della missione Cassini-Huygens avevano già mostrato la presenza di un particolare tipo di molecole con carica elettrica negativa, chiamate anioni. Ora, un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal Letters, dimostra che tra queste ci sono anche catene di anioni di carbonio, molecole lineari considerate alla base di quelle più complesse che possono aver contribuito allo sviluppo delle prime forme di vita sulla Terra.

Nell'atmosfera superiore di Titano, l'azoto ed il metano sono esposti alla radiazione solare ed alle particelle energetiche della magnetosfera di Saturno. Tali interazioni, che coinvolgono quindi l'azoto, l'idrogeno ed il carbonio, che insieme formano il metano (CH4), portano alla creazione di composti prebiotici complessi i quali scivolano verso la bassa atmosfera, raggiungendo forse la superficie, creando un fitto aerosol organico. Ma quali siano esattamente le reazioni implicate e dove esse avvengano nessuno lo sa.

La scoperta degli anioni aveva già generato perplessità perché sono molecole altamente reattive che, per via degli elettroni in eccesso, tendono a legarsi rapidamente con altri elementi. Di conseguenza, se è stato possibile rilevarle, devono essere molto abbondanti.
Quando, poi, la Cassini ha volato tra i 950 ed i 1.300 chilometri sopra la superficie della luna, lo spettrometro CAPS ha raffinato la ricerca individuando le catene di anioni di carbonio.
I dati hanno mostrato che deve esserci una relazione tra queste molecole ed i precursori dell'aerosol: all'aumentare di quest'ultimi, le catene di anioni di carbonio diminuiscono, lasciando intendere che il "laboratorio chimico di trasformazione" deve essere proprio negli strati atmosferici più bassi, dove la foschia di aerosol aumenta.

Strati atmosferici di Titano - crediti: ESA/ATG medialab

Crediti: crediti: ESA/ATG medialab

"Abbiamo ottenuto la prima rilevazione inequivocabile di catene di anioni di carbonio in un'atmosfera planetaria" ha affermato nel report Ravi Desai dell'University College London ed autore principale dello studio.
"Questo è un processo noto nel mezzo interstellare ma ora lo abbiamo visto in un ambiente completamente diverso, il che significa che potrebbe rappresentare un processo universale per la produzione di molecole organiche complesse".
"La domanda è: questo processo potrebbe verificarsi anche in altre atmosfere di azoto-metano come Plutone, Tritone o su esopianeti con proprietà simili?", si chiede Desai.

"La prospettiva di un percorso universale per gli ingredienti della vita ha implicazioni su ciò che dobbiamo cercare per trovare la vita nell'universo", ha commentato il co-autore Andrew Coates.

Carbon Chain Anions and the Growth of Complex Organic Molecules in Titan's Ionosphere [abstract]

Cassini discovered a plethora of neutral and ionized molecules in Titan's ionosphere including, surprisingly, anions and negatively charged molecules extending up to 13,800 u q−1. In this Letter, we forward model the Cassini electron spectrometer response function to this unexpected ionospheric component to achieve an increased mass resolving capability for negatively charged species observed at Titan altitudes of 950–1300 km. We report on detections consistently centered between 25.8 and 26.0 u q−1 and between 49.0–50.1 u q−1 which are identified as belonging to the carbon chain anions, CN−/C3N− and/or C2H−/C4H−, in agreement with chemical model predictions. At higher ionospheric altitudes, detections at 73–74 u q−1 could be attributed to the further carbon chain anions C5N−/C6H− but at lower altitudes and during further encounters extend over a higher mass/charge range. This, as well as further intermediary anions detected at >100 u, provide the first evidence for efficient anion chemistry in space involving structures other than linear chains. Furthermore, at altitudes below <1100 km, the low-mass anions (<150 u q−1) were found to deplete at a rate proportional to the growth of the larger molecules, a correlation that indicates the anions are tightly coupled to the growth process. This study adds Titan to an increasing list of astrophysical environments where chain anions have been observed and shows that anion chemistry plays a role in the formation of complex organics within a planetary atmosphere as well as in the interstellar medium.

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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.
In cerca di una nuova occupazione, negli ultimi anni mi sono occupata di digital advertising, web e video analytics.
Dedico il tempo libero alla mia dolcissima bimba Sofia Vega, a questo sito (creato nel 2012 in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte) ed al processing delle immagini raw 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!

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