Una strana molecola scoperta su Titano

Gli astronomi hanno rilevato il ciclopropenilidene (C3H2) nell'atmosfera, di Titano una molecola estremamente rara a base di carbonio che è così reattiva che può esistere solo sulla Terra in condizioni controllate

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Titano è un satellite piuttosto particolare, la luna più grande di Saturno, è uno dei mondi più misteriosi e affascinanti del sistema solare. Titano è il secondo più grande satellite del Sistema Solare ed è il solo con Ganimede (satellite di Giove) a superare i 5.000 Km di diametro. Sebbene sia classificato come satellite, ha un diametro maggiore dei pianeti Mercurio e Plutone. Sulla sua superficie ci sono fiumi e laghi di metano, nuvole e nebbie, catene montuose e vallate che, se osservate distrattamente possono ricordare il nostro pianeta. Oggi questa misteriosa luna ha svelato un particolare che la rende ancora più interessante.

Una molecola particolare

Gli astronomi hanno rilevato il ciclopropenilidene (C3H2) nella sua atmosfera, una molecola estremamente rara a base di carbonio che è così reattiva che può esistere solo sulla Terra in condizioni controllate. Il ciclopropenilidene è cosi raro che non è mai stato rilevato in nessuna atmosfera nel sistema solare o altrove. L’unico posto in cui può rimanere stabile è il freddo vuoto dello spazio interstellare. Ma potrebbe essere un mattone per molecole organiche più complesse che un giorno potrebbero portare alla nascita della vita.
L’astrobiologa Melissa Trainer del Goddard Space Flight Center della NASA ha spiegato:
“Pensiamo a Titano come a un laboratorio in cui possiamo vedere una chimica simile a quella dell’antica Terra quando la vita stava prendendo piede. Cercheremo molecole più grandi del C3H2, ma abbiamo bisogno di sapere cosa sta succedendo nell’atmosfera per capire le reazioni chimiche che portano alla formazione e alla pioggia di molecole organiche complesse”
La Trainer è uno dei principali scienziati incaricati di indagare sulla luna di Saturno nella prossima missione Dragonfly che verrà lanciata nel 2027.
Il ciclopropenilidene è ritenuta particolare anche dai ricercatori della NASA. Questa molecola non tende a durare a lungo in condizioni atmosferiche, perché reagisce molto rapidamente e facilmente con altre molecole, formando altri composti. La molecola può permanere nella sua forma nel freddo spazio interstellare dove i composti interagiscono molto poco.
Titano mostra una grane varietà di peculiarità morfologiche, come un terreno piatto e fangoso, intriso di metano, laghi ai poli e grandissime dune di sabbia nella fascia equatoriale. Ancora più singolare è notare che nessuna particolarità topografica superficiale si discosta per una lunghezza maggiore di mezzo km dalla media planetaria. Sino ad ora si è scoperta una sola montagna alta oltre mille metri dalla sua base alla vetta, come sono stati trovati solamente tre crateri da impatto nel 15% della superficie mappata in alta definizione. E ognuno dei tre ha un diametro superiore ai 30 km di diametro. L’assenti di crateri con diametro inferiore ai 30 km è un chiaro segnale che la superficie viene rimodellata molto velocemente, come nel caso del satellite Io di Giove. Una superficie giovane e geologicamente attiva indica processi tettonici che continuano ad operare ancora oggi, e questo è suffragato da varie prove le quali indicano la presenza di vulcani attivi, caldere e materiale eruttato da poco.
Per capire quanto sta accadendo su Titano, è necessario studiare come opera il suo “ciclo idrologico”, che produce nubi di metano, con conseguenti piogge, fiumi e laghi di quel composto. I ricercatori con stupore hanno constatato ciò che effettivamente accade come sul nostro pianeta; solo che, al posto dell’acqua, il ciclo si basa sul metano. E il metano liquido è possibile solamente perché la temperatura superficiale della luna di Saturno è di oltre 180°C sotto zero. Il ciclo comporta inevitabilmente una perdita di volatili, in quanto il metano gassoso viene distrutto alla sommità dell’atmosfera dalla radiazione ultravioletta solare.
Questo, ovviamente, comporta una sorgente che reintegra il metano andato distrutto, e nel caso di Titano si pensa che la sorgente primaria del metano siano i vulcani, i quali erutterebbero il CH4. L’atmosfera prevalentemente composta da azoto del satellite è quattro volte più densa dell’atmosfera terrestre (anch’essa dominata dall’azoto ). Sotto la superficie, gli scienziati ritengono probabile che ci sia un enorme oceano di acqua salata.
Nel 2016, un team guidato dallo scienziato planetario Conor Nixon del Goddard Space Flight Center della NASA ha utilizzato l’Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) in Cile per sondare l’atmosfera della luna di Saturno, alla ricerca di molecole organiche.
Nella tenue atmosfera superiore hanno rilevato una traccia chimica sconosciuta. Confrontandolo con un database di profili chimici, il team ha identificato la molecola come ciclopropenilidene. È probabile che la sottigliezza dell’atmosfera a quell’altitudine contribuisca alla sopravvivenza della molecola, ma perché appare su Titano e nessun altro mondo è un mistero.
Come ha dichiarato Nixon:
“Quando ho capito che stavo guardando il ciclopropenilidene, il mio primo pensiero è stato, ‘Beh, questo è davvero inaspettato. Titano è unico nel nostro Sistema Solare. Si è rivelato un tesoro di nuove molecole.”
Il ciclopropenilidene è di particolare interesse perché è ciò che è noto come molecola ad anello; i suoi tre atomi di carbonio sono collegati insieme in un anello (beh, un triangolo, ma il principio è lo stesso). Sebbene il ciclopropenilidene stesso non sia noto per svolgere un ruolo biologico, le basi azotate del DNA e dell‘RNA sono basate su tali anelli molecolari.
“La loro natura ciclica apre questo ramo extra della chimica che consente di costruire queste molecole biologicamente importanti”, ha aggiunto l’astrobiologo Alexander Thelen del Goddard Space Flight Center della NASA.
Più piccola è la molecola, maggiore è il potenziale che ha: le reazioni che coinvolgono molecole più piccole con meno legami dovrebbero avvenire più velocemente delle reazioni che coinvolgono molecole più grandi e più complicate. Ciò significa che le reazioni che coinvolgono molecole più piccole, semplicemente attraverso i numeri, dovrebbero portare a una gamma più diversificata di risultati.
In precedenza, si pensava che il benzene (C6H6) fosse la più piccola molecola ad anello di idrocarburi trovata in qualsiasi atmosfera (inclusa quella di Titano). Il ciclopropenilidene l’ha battuto.
Titano è già un interessante luogo di attività chimica organica. L’azoto e il metano si disgregano alla luce del sole, innescando una cascata di reazioni chimiche. Se queste reazioni potrebbero portare allo sviluppo della vita è una domanda alla quale gli scienziati non vedono l’ora di rispondere.
“Stiamo cercando di capire se Titano è abitabile”, ha spiegato la geologa Rosaly Lopes del Jet Propulsion Laboratory della NASA. “Quindi vogliamo sapere quali composti dell’atmosfera arrivano in superficie, e quindi, se quel materiale può attraversare la crosta di ghiaccio fino all’oceano sottostante, perché pensiamo che l’oceano sia dove si trovano le condizioni abitabili”.
Determinare quali composti sono presenti nell’atmosfera è un passo molto importante per la ricerca. Il ciclopropenilidene può essere piccolo e strano, ma questa molecola estremamente rara potrebbe essere un pezzo chiave del puzzle della chimica presente su Titano.
La ricerca è stata pubblicata su The Astronomical Journal.

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