TitAnO: AtmOsfEra Di ViTa

Tra i più massicci corpi rocciosi del Sistema Solare, Titano, la più grande luna di Saturno, presenta aspetti fisici e morfologici assolutamente peculiari che ne fanno uno dei mondi extraterrestri di maggiore interesse.

E’ l’unico satellite nel sistema solare a possedere una atmosfera densa su un corpo roccioso. L’atmosfera è costituita per la maggior parte (oltre il 94%) da azoto e metano (5%), con piccole percentuali di composti organici.

Nell’alta atmosfera il metano e le molecole di azoto sono separate dalla luce ultravioletta del Sole, i fotoni energetici spezzano i legami del metano estraendo idrogeno e altri frammenti.
Mentre l’idrogeno scappa dall’attrazione gravitazionale del satellite, i radicali cominciano a formare idrocarburi superiori che, essendo meno volatili, precipitano al suolo, arricchendo la bassa atmosfera di sostanze organiche che si differenziano al variare della quota, creando quegli strati di diversi colori che risultano visibili nell’immagine.
I radicali rimasti possono combinarsi a formare idrocarburi più pesanti che precipitano verso il suolo formando, in tal modo, una atmosfera stratificata.









Sono proprio questi idrocarburi a creare la caratteristica foschia color arancio che nasconde la superficie del satellite alla vista.


La pressione in superficiale è metà di quella terrestre, per un sesto dell’attrazione gravitazionale e una temperatura al suolo però estremamente bassa, che raggiunge i 97K. La bassa attrazione gravitazionale è resposnabile dell’atmosfera molto espansa che ricopre per uno strato di 600 km la superficie rocciosa, costituita soprattutto di ghiaccio sporco.








I recenti risultati dell’esplorazione di Titano evidenziano la presenza sul suolo di zone erose, probabilmente letti di fiumi e bacini, mentre le rivelazioni radar hanno mostrato la presenza di grandi bacini sotto la superficie.

L’esplorazione di Titano è stata da sempre al centro delle ambizioni delle missioni spaziali Americane e le prime immagini di questo satellite furono prodotte dal passaggio ravvicinato della sonda Voyager I, deviata appositamente dalla sua traiettoria.

Ma è le Missione Huygens- Cassini, una collaborazione tra stati uniti ed europa, ad essere finalmente in grado di cominciare a svelare, per la prima volta, i segreti di questo mondo alieno.











La sonda ha raggiunto Saturno nel luglio del 2004 per poi passare ad appena 1200 km dalla sua superficie il 26 ottobre di quell’anno. Nell’anno successivo è stato quindi sganciato il modulo da terra Huygens, ed è proprio questo che ci consentirà di svelare i molti misteri di Titano.

Il primo problema da mettere a fuoco quando si parla di ricerca di vita in ambienti extraterrestri è la definizione stessa del concetto di vita. La definizione data dalla Nasa nel 1994, sebbene ancora discussa, è generalmente accettata: la vita è un sistema chimico in grado di evolvere per selezione naturale, in modo darwiniano, ovvero un sistema che non solo è in grado di riprodursi ed evolvere, ma che possiede un programma interno che dirige l’evoluzione. Al di là di qualsiasi ambiguità insita in ognii definizione, il problema reale è che attualmente conosciamo un’unica espressione di vita, quella terrestre.

La vita, così come si ci presenta sulla Terra, è principalmente basata sul carbonio, che è in grado di formare legami covalenti con altri elementi abbondanti, come l’idrogeno l’azoto ecc, in modo da costituire molecole complesse, le quali possono organizzarsi insieme e andare a formare prima monomeri e poi polimeri. E’ necessaria inoltre la presenza di acqua liquida che, agendo come solvente, è l’ambiente ideale per catalizzare e favorire le reazioni tra le molecole prebiotiche ed è indispensabile per la vita così come la conosciamo.
Tentando di liberarci da quello che viene definito lo sciovinismo del carbonio e dalla ristrettezza del nostro punto di vista, basato sull’unico dato osservativo disponibile, possiamo generalizzare le richieste sull’esistenza della vita.

Un sistema candidato ad ospitare uno spontaneo proliferare della vita non può essere all’equilibrio termodinamico, ovvero è necessaria una fonte di energia, e deve essere presente un solvente in fase liquida, in modo da accelerare le reazioni chimiche che possono sfruttare e convertire l’energia disponibile, non necessariamente acqua, ma, ad esempio, anche ammoniaca o gli idrocarburi.

Diversi tipi di composti si trovano in forma liquida a diversa distanza dal Sole nel nostro Sistema Solare, e potremo ragionevolmente pensare che è il tipo di liquido a guidare i processi chimici che potrebbero costituire i fondamenti per una forma di vita esotica.


Un sistema candidato ad ospitare uno spontaneo proliferare della vita non può essere all’equilibrio termodinamico, ovvero è necessaria una fonte di energia, e deve essere presente un solvente in fase liquida, in modo da accelerare le reazioni chimiche che possono sfruttare e convertire l’energia disponibile, non necessariamente acqua, ma, ad esempio, anche ammoniaca o gli idrocarburi.
Diversi tipi di composti si trovano in forma liquida a diversa distanza dal Sole nel nostro Sistema Solare, e potremo ragionevolmente pensare che è il tipo di liquido a guidare i processi chimici che potrebbero costituire i fondamenti per una forma di vita esotica.



Nel 2004 fu proposta per la prima volta l’idea che gli idrocarburi liquidi su Titano potessero essere la base per una forma di vita alternativa, e in particolare per una forma di vita basata sul metano che consumasse sia i composti organici che l’idrogeno presente nell’atmosfera di Titano, con l’idrogeno molecolare in grado di svolgere lo stesso ruolo dell’o2 nel nostro pianeta, dove gli organismi sono in grado di estrarre energia bruciando ossigeno. Così come il prodotto di scarto per questo tipo di metabolismo è l’anidride carbonica e l’acqua, su titano potrebbe essere il CH4.

Le molecole organiche che si trovano sulla superficie di Titano, come l’acetilene soprattutto o l’etano o le molecole organiche solide, potrebbero rilasciare energia se reagissero con l’idrogeno per formare metano, ma per avere questo tipo di reazioni è necessario un catalizzatore chimico, o, in alternativa, un sistema biologico.

I risultati della sonda Huygens hanno mostrato che sulla superficie il terreno risulta umido di metano mentre il satellite Cassini ha identificato tramite radar la presenza di grandi oceani estesi di metano liquido ai poli di Titano.

Così come la vita sulla terra risulta diffusa perché lo è il solvente, ovvero l’acqua, anche una forma di vita di questo tipo su titano risulterebbe diffusa su tutta la superficie del satellite, e ciò fornirebbe un dato osservabile, ovvero una diminuzione di idrogeno sulla superficie e di acetilene ed etano nell’atmosfera.
Essendo diffusa, la vita avrebbe un grosso impatto sull’ambiente, producendo anche delle variazoni stagionali con effetti osservabili. Risulterebbe quindi possibile testare la possibilità che questo tipo di vita esista su Titano.

Mentre la mancanza di etano ed acetilene nella regione atmosferica rispetto a quella predetta è un fatto ormai accertato è proprio di questi mesi la scoperta operata dalla sonda Huygens di un flusso di idrogeno molecolare verso la superficie, che sembra suggerire la presenza effettiva di una reazione chimica che opera tra questi elementi sul suolo di titano.

La Terra primordiale doveva possedere una atmosfera piuttosto spessa con presenza di acqua e dei composti organici che sappiamo essere essenziali per la vita come la conosciamo.
Alcune di queste sostanze hanno un’origine non chiara e potrebbero essere state portate sul pianeta tramite impatti con planetesimi ghiacciati rimasti nel Sistema Solare.
Una parte di queste sostanze potrebbe essere stata portata sul pianeta dagli impatti con planetesimi.
Titano, il cui aspetto attuale è caratterizzato dalle stesse proprietà, ci permetterebbe di spiegare le caratteristiche delle circostanze sulla terra primordiale che hanno dato origine alla vita, dal momento che sulla terra l’erosione ha cancellato i primi 500 milioni di anni di storia del nostro pianeta, ovvero proprio il momento cruciale in cui dovrebbe essere cominciata la vita.Titano ci fornisce una visione attuale delle condizioni dell’esperienza di miller uray.

Esaminando le sorgenti di h2, o, n2 e ch4, e supponendo, in modo abbastanza fondato, che siano le stesse su Terra e Titano, troviamo in effetti plausibile l’ipotesi di arricchimento tramide bombardamento da planetesimi.

L’atmosfera su Titano è fredda: si passa da 94 K all’equatore per raggiungere i 190 K sulla stratosfera, dove arrivano i raggi UV del Sole e le particelle accelerate del vento magnetico solare. Un’atmosfera di questo tipo produce naturalmente delle nubi, che sarebbero costituite da metano. I composti più pesanti che si formano precipitano e alimentano qui fiumi e quei bacini che la sonda Cassini ha rilevato sulla superficie.
Si ha quindi un cambiamento di fase dello stesso composto, principalmente il metano,triggerato dall’energia solare, cioè presente un vero e proprio ciclo idrologico attivo.

Il ruolo di uno smog organico è invece più interessante, infatti se il percorso di produzione di molecole organiche su Titano : fotolisi nell’atmosfera superiore, produzione di aerosol e precipitazioni sulla superficie - fosse stato seguito sulla terra, sarebbe stato un ottimo modo per portar composti prebiotici negli oceani terrestri.


Uno studio stringente in questo senso potrebbe essere quello di analizzare il rapporto isotopico di deuterio e idrogeno o dei vari composti in modo da poter verificare l’affinità con il pianeta Terra.
Per quanto riguarda la presenza di una chimica prebiotica nei bacini di metano liquido è indispensabile andare a studiare con i luoghi in cui questi processi dovrebbero avvenire, ed è già prevista una nuova missione NASA che lancerà un veicolo simile al lander con la capacità però di approdare sui laghi di metano liquido. I prossimi anni saranno quindi cruciali e potrebbero portarci a una nuova comprensione del concetto stesso di vita.