Un enigma molecular entre Titán y Plutón

Astrónomos han descubierto un hueco, una pieza menos, en el rompecabezas de los estudios planetarios. Dos mundos en principio opuestos, separados por miles de millones de kilómetros, muestran exactamente la misma anomalía en su superficie. Se trata de Titán, la famosa luna de Saturno, y el lejano planeta enano Plutón.

Por un lado, Titán posee una atmósfera densa compuesta principalmente de nitrógeno y metano, donde la presión atmosférica supera la de la Tierra y la temperatura desciende a unos -179 °C, de ahí que existan enormes mares de metano líquido. Por otro lado, Plutón es un pequeño mundo gélido, con glaciares de nitrógeno, con una atmósfera tenue y temperaturas extremas que caen hasta los -235 °C. A pesar de estas diferencias tan marcadas, el Telescopio Espacial James Webb ha revelado una señal espectral idéntica en ambos cuerpos, pero desconocida.

Un equipo de investigadores, liderado por el astrónomo Bruno Bézard, utilizó los instrumentos NIRSpec y MIRI del Webb para observar a Titán en noviembre de 2022 y a Plutón en mayo de 2023. Pero al analizar la radiación infrarroja, específicamente en una ventana espectral alrededor de los 5.11 micrómetros, detectaron una firma de moléculas y sustancias que no encaja con los catálogos químicos actuales.

Los astrónomos descartaron que la señal proviniera de los gases atmosféricos, más bien parecen emerger de la superficie sólida de ambos cuerpos. Esto lo comprobaron gracias a la geometría espacial: al escanear el disco de Titán desde el centro hacia el borde, notaron que la intensidad de la señal disminuía de forma constante, un comportamiento exclusivo de las estructuras superficiales cuando se observan a través de una atmósfera esférica. Además, la envoltura gaseosa de Plutón es tan delgada que resulta físicamente incapaz de generar una absorción tan profunda, confirmando que la molécula reside en el suelo.

Una pista para resolver el misterio podría venir de la alta atmósfera de ambos mundos, que es como una gigantesca fábrica fotoquímica. La radiación ultravioleta del Sol fractura las moléculas de nitrógeno y metano, desencadenando una cascada de reacciones que crean compuestos orgánicos cada vez más complejos. Estos nuevos materiales ganan masa y terminan sedimentándose sobre la superficie.

Aunque la sustancia química observada no coincide perfectamente con los espectros de laboratorio de hielos conocidos, los candidatos principales son la familia de los alenos (como el propadieno), el benceno o a una mezcla de hielo de acetileno con otras moléculas. Curiosamente, la banda de absorción encontrada en los datos del Webb es unas tres veces más ancha en Plutón que en el hemisferio posterior de Titán, lo que sugiere que la temperatura o el entorno microscópico del hielo altera su configuración física.

Finalmente, este rompecabezas químico podría resolverse en la próxima década. La misión Dragonfly de la NASA, programada para lanzarse en 2028, enviará un vehículo aéreo a Titán que llegará a mediados de la década de 2030. Su espectrómetro de masas tendrá la capacidad de analizar directamente sedimentos orgánicos, entregándonos por fin la identidad de este compuesto.

Este trabajo aparecerá en la revista Astronomy & Astrophysics.