Un lector que responde al misterioso nombre de Dani (así, sin más) me preguntó hace poco a través de la nueva pestaña de contacto del blog por qué existen grandes cantidades de hidrocarburos en la superficie y la atmósfera de Titán, la luna de Saturno. Para poner un poco de contexto al asunto, los hidrocarburos son sustancias cuyas moléculas están formadas únicamente por átomos de carbono e hidrógeno (como el metano, CH4, o el pentano, C5H12) y en la Tierra los utilizamos como combustible, dado que liberan bastante energía cuando se queman.
Entonces… Si algún futuro astronauta encendiera una cerilla en Titán… ¡¿El satélite entero saltaría por los aires?!
Luego volveremos a eso, voz cursiva.
Lo curioso es que, aunque en la Tierra estamos acostumbrados a encontrar este tipo de hidrocarburos en estado gaseoso, en Titán hace tanto frío (alrededor de -180ºC) que estos gases condensan y depositan en forma líquida sobre su superficie. Como resultado, Titán es el único cuerpo del sistema solar, además de la Tierra, que tiene un ciclo hidrológico con nubes, lluvias, ríos y lagos… Aunque este ciclo está basado en el metano, en lugar del agua, claro.
En cualquier caso, Dani tiene entendido que, en nuestro planeta, los hidrocarburos como el metano provienen de la descomposición de materia orgánica. Por tanto, la cuestión que le intriga es esta: si Titán está repleto de metano, ¿significa eso que ha existido (o existe) vida en este satélite de Saturno?
Vamos a echar un vistazo a la cuestión.
En la Tierra, el metano es el componente principal del gas natural. Esta mezcla de gases se forma a partir de restos orgánicos antiguos que, tras quedar sepultados bajo tierra, han pasado millones de años descomponiéndose a altas presiones y temperaturas. Pero, entre otras cosas, el metano también es el componente más célebre de las flatulencias (aunque no el causante de su olor, como mucha gente piensa) y, de hecho, muchos incluso habréis oído que los pedos de las vacas representan una fracción importante de las emisiones de este gas de efecto invernadero a escala global.
Aun así, aunque sea tentador pensar que todo el metano de Titán es una señal de que este satélite contiene vida, hay que tener en cuenta que el universo tiene otras maneras de producir metano que no requieren la acción de ningún ser vivo.
Lo primero que hay que tener en cuenta es que el metano es un gas relativamente abundante en el espacio porque se puede formar en las nubes protoplanetarias, grandes masas de gas y polvo interestelar como la que dio lugar a nuestro sistema solar (como comentaba en esta otra entrada).
En concreto, los átomos de carbono e hidrógeno se pueden quedar adheridos a los granos de polvo que hay en estas nebulosas mientras flotan por el espacio y, con el tiempo, debido a la exposición a radiación ultravioleta, estos átomos terminan reaccionando químicamente y combinándose, formando moléculas más complejas, como el metano u otros hidrocarburos.
Sabiendo esto, es probable que Titán adoptara gran parte de su metano de la misma nube de gas y polvo que dio lugar a Saturno, el planeta al que orbita. Al fin y al cabo, también se han detectado grandes cantidades de metano en Saturno, así que esa nube primigenia en la que se formaron tanto el planeta como el satélite debía contener una concentración considerable de este gas.
Ahora bien, Titán está perdiendo su metano constantemente porque, a gran altitud, la radiación ultravioleta del sol rompe las moléculas metano y de nitrógeno que contiene su atmósfera. Como resultado, los átomos de carbono, hidrógeno y nitrógeno se vuelven a combinar de forma distinta, dando lugar a otras sustancias y distintos hidrocarburos que se precipitan de nuevo hacia la superficie, donde se acumulan sobre el suelo y en los lagos del satélite.
Esta pérdida continua de gas sugiere que el satélite debe contener más metano del que podemos observar en su atmósfera y su superficie porque, de lo contrario, cualquier rastro de esta sustancia hubiera desaparecido de la faz del satélite hace mucho tiempo. Por tanto, se cree que la mayor parte del metano de que hay en Titán se encuentra bajo el suelo y que está siendo expulsado gradualmente a la atmósfera a través de la actividad criovolcánica, manteniendo su concentración más o menos estable.
¿Críovolcanes? ¿Y eso qué son? ¿Volcanes inmaduros como este chiste tan forzado? ¡JAJAJA!
Una broma graciosísima, voz cursiva. Son un tipo de volcanes que se encuentran en mundos muy fríos, como Titán, y que, en lugar de roca fundida, expulsan agua, amoníaco u otros compuestos volátiles.
Aún así, también hay quién argumenta que Titán no pudo haber adoptado su metano de la nebulosa presolar, porque, de ser así, el satélite contendría otros gases que también están presentes en Saturno, como el xenón o el criptón, en una proporción similar… Pero esto no se ha observado, así que también se ha sugerido que ese metano subterráneo no se incorporó a Titán durante su formación, sino que podría estar siendo generado en el interior del satélite.
¡Eso significa que deben existir restos de organismos bajo la superficie de Titán! ¡O incluso que hay seres vivos! ¡Puede que Titán esté habitado por algún tipo de vacas criogénicas subterráneas!
No te apresures tanto con las conclusiones, voz cursiva, porque existen procesos geológicos que producen este gas sin la intervención de ningún ser vivo.
Un ejemplo es la serpentinización, que genera metano a partir de las reacciones químicas que se dan entre el agua y ciertos gases y minerales. Se sospecha que bajo la superficie de Titán podrían existir cantidades considerables de agua líquida, posiblemente mezclada con amoníaco u otros compuestos que evitan su congelación. Si este es el caso, entonces el metano se podría producir en el interior del planeta y acumular en el agua en forma de clatratos.
Pero, aunque este mecanismo se ha observado en la Tierra y no hay un motivo por el que no pudiera tener lugar en Titán, producir la cantidad de metano que existe en el satélite requeriría la serpentización de un gran volumen de material en su interior… Y no se sabe si es posible que Titán produzca bastante metano mediante este proceso como para compensar la pérdida debida a la radiación solar.
Total que, en resumidas cuentas y respondiendo a la pregunta de Dani, parece que el metano que hay en Titán se acumuló allí durante la formación del planeta o que está siendo producido en su interior por procesos geológicos… O, seguramente, una mezcla de las dos cosas.
Vaya, qué decepción… Pero, ¿podemos estar 100% seguros de que ese metano no tiene un origen biológico?
Tiene pinta, voz cursiva, porque no existe ningún indicio claro de que exista vida en Titán.
De hecho, conviene recordar que muchos organismos que viven en nuestro propio planeta emiten metano sólo porque es un resultado de los procesos químicos que rigen la vida terrícola. Dado que las condiciones físicas y químicas son radicalmente distintas en Titán, la hipotética vida que albergara este satélite probablemente estaría basada en sustancias muy diferentes y su «alimento» y los productos de su descomposición serían muy distintos, así que no tendrían por qué producir metano.
Es más, los modelos teóricos sugieren que unos hipotéticos organismos que surgieran en Titán vivirían en los lagos de metano, pero no producirían metano como subproducto de su metabolismo, igual que, en la Tierra, los peces viven en el agua, pero no generan más agua. En su lugar, se cree que esta posible vida de Titán consumiría otros compuestos orgánicos que están disueltos en los lagos de metano, como el acetileno, y emitirían hidrógeno como producto de deshecho.
Esta predicción es curiosa porque alrededor de un 0,1% de la atmósfera de Titán es hidrógeno. El dato en sí no tiene ningún misterio, porque este gas puede provenir de muchas fuentes no-biológicas, de modo su presencia no es un indicativo de que exista vida en este satélite. Lo que sí tiene a los astrónomos un poco intrigados es el hecho de que el hidrógeno no parece estar repartido de manera uniforme por la atmósfera y tiende a concentrarse por encima de los 50º grados de latitud en el hemisferio norte, donde se encuentran la mayor parte de los lagos del satélite. De hecho, más curiosa aún es la detección de niveles más bajos de acetileno de los que cabría esperar en la superficie del planeta, aunque…
¡¿Y qué otra prueba quieres de que existe vida en Titán, maldita sea?! ¡Me voy al campo a darle acetileno a unas vacas para confirmar la hipótesis!
Deja las vacas tranquilas, voz cursiva, porque Titán es un mundo complejo y, de nuevo, existen procesos geológicos que pueden explicar estas anomalías. Incluso podría darse el caso de que estas discrepancias no fueran más que fallos de los modelos que se utilizan para analizar este satélite, así que, insisto: de momento no hay ningún indicio de que exista vida en Titán. Para estar más seguros, habrá que esperar a que se manden nuevas misiones a este satélite de Saturno en el futuro.
Ok… Ok… Y, volviendo a la pregunta del principio, con todo ese metano en el aire, ¿si encendiera un mechero sobre Titán, el satélite entero reventaría?
Para nada, voz cursiva, porque la atmósfera de Titán está repleta de nitrógeno (98,4%) y metano (1,4%), con trazas de hidrógeno y otros hidrocarburos, pero no contiene nada de oxígeno. Al no haber oxígeno, una reacción de combustión no es posible y el mechero ni siquiera se encendería. Así que no, el planeta entero no se incendiaría si alguien encendiera una cerilla sobre su superficie.
Pf… Esta entrada no ha sido más que una decepción tras otra… Pasa a la publicidad de los libros, anda.
No hace falta que me lo digas dos veces.
13 comentarios
Gran artículo!! Ya tenéis un lector más
Consulta, ¿Venus no tiene un ciclo hidrológico cerrado con el ácido sulfúrico también?
Hola.
Llevo mucho tiempo con una duda o pregunta, realmente no se exactamente.
Richard Feynman dijo que debido a la teoría de la relatividad de Einstein el límite de elementos sería el elemento 137, pues mientras los núcleos atómicos van aumentando su tamaño, también deben aumentar la velocidad en la que giran los electrones alrededor del núcleo y llegado a un punto su velocidad sería muy cercana a la de la velocidad de la luz, nuevos cálculos predicen que esto será en el elemento 173. Si el limite es 137 o 173 no es un problema para mi interrogante.
Habiendo establecido esto, hipotéticamente, ¿Si un núcleo atómico es lo suficientemente grande para que los electrones giren a la velocidad de la luz, este átomo no tendría masa infinita? ,y por consecuente, ¿Si este átomo tiene masa infinita, no será el causante de la creación de los agujeros negros?
Venga, voy a ver si todo lo que me trago de divulgación me sirve para algo y puedo responder a esto.
Cosas que veo reguleras en tu planteamiento:
-Nada con masa puede alcanzar la velocidad de la luz, precisamente porque su masa sería infinita. La masa infinita no es un destino alcanzable, es un límite inalcanzable. Y los electrones tienen masa.
-Los agujeros negros no tienen masa infinita, sino densidad infinita (o casi infinita). Cualquier cosa con masa, por pequeña que sea, podría ser un agujero negro si se comprimiera lo suficiente. Aquí la velocidad no juega mucho papel.
-Un átomo demasiado grande es inestable, y se desintegra en átomos más pequeños. Crear un superátomo simplemente generará una cosa que durará poquísimo tiempo y quizá te daría un Nobel, pero no un agujero negro.
-Un átomo no necesariamente tiene que tener el mismo número de electrones que de protones. En el caso de que un átomo requiriera que sus electrones más exteriores se movieran a la velocidad de la luz, lo más probable es que ese átomo no tuviera esos electrones, y se pasara su corta vida en forma de ión.
voz cursiva se esta volviendo un poco maltratador
Jordi, ¡muchas gracias por la explicación!
Soy el famoso Dani del artículo jaja. Me he sentido muy representado por la voz cursiva, me has resuelto todas las dudas que tenía al respecto. Un gran artículo, muy claro y muy bien explicado.
¡Saludos! 🙂
¡Me alegra que te haya gustado, Dani! 🙂
Libro comprado! A ver si me gusta tanto como tú blog ¡
Hace mucho, mucho tiempo, leí en una sección de la revista Investigación y Ciencia, llamada Taller y Laboratorio, cómo habían hecho arder una llama de oxígeno en una atmósfera de metano, mencionando a la atmósfera de Titán. Como un mechero Bunsen pero alimnetado con oxígeno. Por supuesto, era de esos experimentos que había que diseñar cuidadosamente y con múltiples medidas de seguridad. La llama de oxígeno no era del todo igual a la de metano.
Excelente artículo y narración
Sólo me ha quedado clara una cosa: Titán está habitado por vacas jajajaja. Fantástico artículo, como siempre
Y si por ejemplo llevamos un globo con oxígeno, y gracias a él, conseguimos una llama en Titán? Solo se produciría combustión mientras durase ese oxígeno, o sería el principio del fin para el satélite? Jejeje.
Y porqué el petróleo terrestre tiene que ser de origen orgánico? puede ser de origen geológico ?