Titano è la seconda luna più grande del sistema solare e l'unica con un'atmosfera densa. Nella parte superiore di questa atmosfera, ricca di azoto e metano, la radiazione solare produce una grande diversità di molecole organiche, alcune delle quali troviamo anche sulla Terra come costituenti dell'unità base della vita, la cellula.
Un gruppo di ricerca internazionale guidato da Rafael Silva dell'Istituto di Astrofisica e Scienze Spaziali e maestro della Facoltà di Scienze dell'Università di Lisbona (Ciências ULisboa), ha analizzato la luce solare riflessa dall'atmosfera di Titano e ha identificato per la prima volta quasi un centinaio di firme che la molecola di metano (CH4 ) inscrive nella banda visibile dello spettro elettromagnetico tracce essenziali per ritrovarlo in altre atmosfere.
Inoltre, il team ha trovato possibili prove della presenza della molecola di tricarbonio (C3 ), una molecola che potrebbe partecipare alla catena di reazioni chimiche che generano molecole complesse di Titano. Se confermato, si tratterebbe del primo rilevamento della molecola di tricarbonio su un corpo planetario.
"L'atmosfera di Titano funziona come un reattore chimico di dimensioni planetarie, producendo molte molecole complesse a base di carbonio", afferma Rafael Silva, aggiungendo:"Di tutte le atmosfere che conosciamo nel sistema solare, l'atmosfera di Titano è la più simile a quella pensiamo che esistesse sulla Terra primordiale."
Il metano, che sulla Terra è un gas, fornisce informazioni sui processi geologici e potenzialmente sui processi biologici. Si tratta di una molecola che non sopravvive a lungo nelle atmosfere della Terra o di Titano perché viene distrutta rapidamente e in modo irreversibile dalla radiazione solare. Per questo motivo, su Titano, il metano deve essere reintegrato attraverso processi geologici, come il rilascio di gas sotterraneo.
Questo lavoro ha portato nuove informazioni sulla chimica del metano stesso. Le 97 nuove linee del suo assorbimento spettrale nelle lunghezze d'onda della luce visibile - nelle regioni di colore arancione, giallo e verde - sono state identificate in bande di linee precedentemente associate all'assorbimento da parte del metano ma mai individualizzate. Per la prima volta si conoscono la lunghezza d'onda e l'intensità di ciascuna di queste linee.
"Anche negli spettri ad alta risoluzione, le linee di assorbimento del metano non sono abbastanza forti con la quantità di gas che possiamo avere in un laboratorio sulla Terra. Ma su Titano abbiamo un'intera atmosfera, e il percorso che la luce percorre attraverso l'atmosfera può essere lungo centinaia di chilometri, questo rende le diverse bande e linee, che hanno un segnale debole nei laboratori sulla Terra, molto evidenti su Titano," dice Rafael Silva.
Conoscere e catalogare tutte le firme della molecola di metano aiuterà anche a identificare nuove molecole, soprattutto in atmosfere con una chimica così complessa, dove l'analisi degli spettri è impegnativa a causa della densità delle firme molecolari, anche con strumenti ad alta risoluzione.
È così che il team ha trovato segni della possibile presenza della molecola del tricarbonio (C3 ) negli strati alti, a 600 chilometri di altitudine. Nel sistema solare, questa molecola, che si manifesta come un'emissione bluastra, era finora conosciuta solo nel materiale che circonda il nucleo di una cometa.
Le linee di assorbimento su Titano che il team ha associato al tricarbonio sono poche e di bassa intensità nonostante siano molto specifiche per questo tipo di molecola, quindi in futuro verranno effettuate nuove osservazioni per cercare di confermare questa rilevazione.
"Più conosciamo le diverse molecole che partecipano alla complessità chimica dell'atmosfera di Titano, meglio comprenderemo il tipo di evoluzione chimica che potrebbe aver consentito, o essere collegata all'origine della vita sulla Terra", afferma Rafael Silva. , e aggiunge:"Si pensa che parte della materia organica che ha contribuito all'origine della vita sulla Terra sia stata prodotta nella sua atmosfera da processi relativamente simili a quelli che abbiamo osservato su Titano."
Attualmente, questa luna di Saturno è un mondo unico nel sistema solare, essendo un banco di prova per preparare future osservazioni delle atmosfere dei pianeti al di fuori del nostro sistema planetario, i cosiddetti esopianeti. Tra questi potrebbero esserci corpi piccoli e freddi come Titano.
"L'esperienza acquisita in analisi impegnative come questa potrebbe apportare benefici alle osservazioni nell'infrarosso con il telescopio spaziale James Webb, o alla futura missione spaziale Ariel, dell'Agenzia spaziale europea (ESA)", commenta Pedro Machado, secondo autore di questo articolo ora pubblicato.
I dati utilizzati per questo lavoro provengono da osservazioni effettuate nel giugno 2018 con lo spettrografo UVES nel visibile e nell'ultravioletto ad alta risoluzione, installato sul Very Large Telescope (VLT) dell'ESO, in Cile. Sono stati utilizzati anche i dati archiviati raccolti con lo stesso strumento nel 2005.
La ricerca è pubblicata sulla rivista Planetary and Space Science .
Ulteriori informazioni: Rafael Rianço-Silva et al, Uno studio sugli spettri visibili di Titano ad altissima risoluzione:caratterizzazione della linea nel CH4 visibile bande e la ricerca di C3 , Scienze planetarie e spaziali (2024). DOI:10.1016/j.pss.2023.105836
Fornito dall'Università di Lisbona
