Crédito: NASA
Cientistas da NASA identificaram uma molécula na atmosfera de Titã que nunca foi detectada em qualquer outra atmosfera. Na verdade, muitos químicos provavelmente mal ouviram falar dele ou sabem como pronunciá-lo: ciclopropenilideno, ou C 3 H 2 . Os cientistas dizem que esta molécula simples baseada em carbono pode ser um precursor de compostos mais complexos que poderiam formar ou alimentar uma possível vida em Titã.
Os pesquisadores encontraram o C 3 H 2 usando um observatório de radiotelescópio no norte do Chile, conhecido como Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Eles notaram o C 3 H 2 , que é feito de carbono e hidrogênio, enquanto examinavam um espectro de assinaturas de luz únicas coletadas pelo telescópio; estes revelaram a composição química da atmosfera de Titã pela energia que suas moléculas emitiram ou absorveram.
“Quando percebi que estava olhando para o ciclopropenilideno, meu primeiro pensamento foi: 'Bem, isso é realmente inesperado'”, disse Conor Nixon , um cientista planetário do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que liderou a busca do ALMA. As descobertas de sua equipe foram publicadas em 15 de outubro no Astronomical Journal .
Embora os cientistas tenham encontrado o C 3 H 2 em bolsões por toda a galáxia, encontrá-lo em uma atmosfera foi uma surpresa. Isso porque o ciclopropenilideno pode reagir facilmente com outras moléculas com as quais entra em contato e formar espécies diferentes. Os astrônomos encontraram até agora C 3 H 2 apenas em nuvens de gás e poeira que flutuam entre os sistemas estelares - em outras palavras, regiões muito frias e difusas para facilitar muitas reações químicas.
Mas atmosferas densas como a de Titã são colmeias de atividade química. Essa é a principal razão pela qual os cientistas estão interessados nesta lua, que é o destino da próxima missão Dragonfly da NASA . A equipe de Nixon foi capaz de identificar pequenas quantidades de C 3 H 2 em Titã, provavelmente porque eles estavam olhando para as camadas superiores da atmosfera da lua, onde há menos gases para o C 3 H 2 interagir. Os cientistas ainda não sabem por que o ciclopropenilideno apareceria na atmosfera de Titã, mas em nenhuma outra atmosfera. “Titã é único em nosso sistema solar”, disse Nixon. “Provou ser um tesouro de novas moléculas.”
A maior das 62 luas de Saturno, Titã é um mundo intrigante que, de certa forma, é o mais semelhante à Terra que encontramos. Diferente de qualquer outra lua no sistema solar - há mais de 200 - Titã tem uma atmosfera densa que é quatro vezes mais densa que a da Terra, além de nuvens, chuva, lagos e rios, e até mesmo um oceano subterrâneo de água salgada.
A atmosfera de Titã é feita principalmente de nitrogênio, como a da Terra, com uma pitada de metano. Quando as moléculas de metano e nitrogênio se separam sob o brilho do Sol, seus átomos componentes desencadeiam uma complexa teia de química orgânica que cativou os cientistas e colocou esta lua no topo da lista dos alvos mais importantes na busca da NASA pelo presente ou pelo passado vida no sistema solar.
“Estamos tentando descobrir se Titã é habitável”, disse Rosaly Lopes , pesquisadora sênior e especialista em Titã do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA em Pasadena, Califórnia. “Então, queremos saber quais compostos da atmosfera chegam à superfície e, então, se esse material pode passar pela crosta de gelo até o oceano abaixo, porque pensamos que o oceano é onde estão as condições habitáveis.”
Os tipos de moléculas que podem estar na superfície de Titã podem ser os mesmos que formaram os blocos de construção da vida na Terra. No início de sua história, 3,8 a 2,5 bilhões de anos atrás, quando o metano enchia o ar da Terra em vez de oxigênio, as condições aqui poderiam ser semelhantes às de Titã hoje, suspeitam os cientistas.
“Pensamos em Titã como um laboratório da vida real, onde podemos ver uma química semelhante à da Terra antiga quando a vida estava acontecendo aqui”, disse Melissa Trainer , astrobióloga Goddard da NASA. O treinador é o investigador principal adjunto da missão Dragonfly e líder de um instrumento no helicóptero Dragonfly que irá analisar a composição da superfície de Titã.
“Estaremos procurando por moléculas maiores do que C 3 H 2 ”, disse Trainer, “mas precisamos saber o que está acontecendo na atmosfera para entender as reações químicas que levam à formação de moléculas orgânicas complexas e à chuva para a superfície.
O ciclopropenilideno é a única outra molécula “cíclica” ou de circuito fechado além do benzeno que foi encontrada na atmosfera de Titã até agora. Embora o C 3 H 2 não seja conhecido por ser usado nas reações biológicas dos dias modernos, moléculas de loop fechado como ele são importantes porque formam os anéis de base para as nucleobases do DNA, a estrutura química complexa que carrega o código genético da vida, e RNA, outro composto crítico para as funções vitais. “A natureza cíclica deles abre esse ramo extra da química que permite construir essas moléculas biologicamente importantes”, disse Alexander Thelen , astrobiólogo de Goddard que trabalhou com Nixon para encontrar C 3 H 2 .
Cientistas como Thelen e Nixon estão usando telescópios grandes e altamente sensíveis baseados na Terra para procurar as moléculas de carbono relacionadas à vida mais simples que podem encontrar na atmosfera de Titã. O benzeno era considerado a menor unidade de moléculas complexas de hidrocarbonetos aneladas encontradas em qualquer atmosfera planetária. Mas agora, C 3 H 2, com metade dos átomos de carbono do benzeno, parece ter tomado seu lugar.
A equipe de Nixon usou o observatório ALMA para examinar Titã em 2016. Eles ficaram surpresos ao encontrar uma impressão digital química estranha, que Nixon identificou como ciclopropenilideno pesquisando em um banco de dados de todas as assinaturas de luz molecular conhecidas.
Para verificar se os pesquisadores estavam realmente vendo esse composto incomum, Nixon examinou trabalhos de pesquisa publicados a partir de análises de dados da espaçonave Cassini da NASA, que fez 127 sobrevôos de Titã entre 2004 e 2017. Ele queria ver se um instrumento na espaçonave que farejou os compostos químicos em torno de Saturno e Titã poderia confirmar seu novo resultado. (O instrumento - chamado de espectrômetro de massa - detectou indícios de muitas moléculas misteriosas em Titã que os cientistas ainda estão tentando identificar.) De fato, a Cassini localizou evidências de uma versão eletricamente carregada da mesma molécula, C 3 H 3 + .
Por ser uma descoberta rara, os cientistas estão tentando aprender mais sobre o ciclopropenilideno e como ele pode interagir com gases na atmosfera de Titã.
“É uma pequena molécula muito estranha, então não será do tipo que você aprende na química do ensino médio ou mesmo na graduação”, disse Michael Malaska , um cientista planetário do JPL que trabalhou na indústria farmacêutica antes de se apaixonar por Titã e mudar carreiras para estudá-lo. “Aqui na Terra, não vai ser algo que você vai encontrar.”
Mas, disse Malaska, encontrar moléculas como C 3 H 2 é realmente importante para ter uma visão geral de Titã: “Cada pequena peça e parte que você pode descobrir pode ajudá-lo a montar o enorme quebra-cabeça de todas as coisas que acontecem lá.”
Legenda da imagem do banner: Estas imagens infravermelhas da lua de Saturno, Titã, representam algumas das vistas globais mais claras da superfície da lua gelada. As visualizações foram criadas usando 13 anos de dados adquiridos pelo instrumento Visual and Infrared Mapping Spectrometer a bordo da nave Cassini da NASA. Créditos: NASA / JPL-Caltech / University of Nantes / University of Arizona. Baixe a imagem aqui .
Expandindo referencias:
Esta imagem foi devolvida em 14 de janeiro de 2005 pela sonda Huygens, da Agência Espacial Européia, durante sua descida bem-sucedida à superfície de Titã. Esta é a visualização colorida que foi processada para adicionar dados de espectro de reflexão para dar uma indicação melhor da cor real da superfície de Titã.
Créditos: NASA / JPL / ESA / Universidade do Arizona
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