Por qué la Tierra y Titán comparten atmósferas gemelas

La Tierra y Titán tienen gruesas atmósferas ricas en nitrógeno. Esto se debe a que ambas se formaron a partir de los restos de impactos cometarios, dicen los geólogos planetarios.

Titán, la luna de Saturno, debe haberse formado de una forma completamente distinta a la Tierra, y sin embargo comparten una cosa en común: Una gruesa atmósfera rica en nitrógeno que bulle con compuestos orgánicos.

Capas de la atmósfera superior


Hoy, Josep Trigo-Rodríguez científico titular del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) y Javier Martín-Torres científico titular del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), ambos en España, señalan que ésta puede ser una pista importante. Su idea es que las características comunes apuntan a un pasado común, lo que indica que las atmósferas de la Tierra y Titán deben haberse formado de formas similares.

A primera vista, esto parece bastante improbable. La idea convencional es que la Tierra se formó en la parte interior del Sistema Solar, a partir de la acreción de planetesimales rocosos. Titán, por su parte, se formó en una melé de bolas de hielo cometarias que orbitaban Saturno en los inicios del Sistema Solar.

Sin embargo, la atmósfera inicial de la Tierra siempre ha desconcertado a los geólogos planetarios. Una teoría es que se formó a partir del gas expulsado por las rocas conforme se unían en la Tierra primigenia. Pero se cree que estas rocas eran relativamente pobres en elementos ligeros, tales como el hidrógeno, carbono y nitrógeno, debido a que habrían sido expulsados preferentemente del disco interno en los inicios del Sistema Solar.

Por lo que es una sorpresa ver una distribución similar de estos elementos en la atmósfera de Titán, que se formó a partir de bolas de hielo mucho más lejos.

Trigo-Rodríguez y Martín-Torres concluyen que la similitud indica que la atmósfera de la Tierra debe haberse formado también a partir de cometas, probablemente durante el Bombardeo Pesado Tardío, un periodo de hace unos 4000 millones de años cuando el Sistema Solar interior sufría una lluvia de hielo y roca.

Esto parece que tiene sentido. Efectivamente, encaja con la conclusión de otra línea de pensamiento: El análisis isotópico de N14 y N15 en la atmósfera de la Tierra.

Y eso indica que parece cada vez más probable que la vida en la Tierra, hecha de polvo de estrellas, haya evolucionado respirando gas de cometas.

Actualización: 18/02/2001

Según informa el autor Josep María Trigo el trabajo ha sido aceptado para su publicación en Planetary & Space Science vol. 59 (2011). Titan Special Issue.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1102.4198: Clues On The Importance Of Comets In The Origin And Evolution Of The Atmospheres Of Earth And Titan

 

Fecha Original: 23 de febrero de 2011
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Comments (21)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: La Tierra y Titán tienen gruesas atmósferas ricas en nitrógeno. Esto se debe a que ambas se formaron a partir de los restos de impactos cometarios, dicen los geólogos planetarios. Titán, la luna de Saturno, debe haberse forma…..

  2. [...] This post was mentioned on Twitter by Ciências Exactas, Guillem, leonel , Karla Segura Ch., David Díaz Sesé and others. David Díaz Sesé said: Por qué la Tierra y Titán comparten atmósfera gemelas: La Tierra y Titán tienen gruesas atmósferas ricas en nitr… http://bit.ly/hxrUyb [...]

  3. [...] traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Technology Review. MeneameBitacorasDeliciousGoogle [...]

  4. kike

    “Somos polvo de estrellas que ha evolucionado respirando gases de cometas”.

    Poética y paradójica frase; quizás en el futuro La Tierra nada más sea un habitáculo para neonatos, que una vez desarrollados convenientemente, abandonen la sala de partos para volver a sus orígenes.

  5. jurl

    Bueno, yo esperaría encontrar nitrógeno por todas partes, así que le daría la vuelta a la tortilla: por qué no está en otras atmósferas. El nitrógeno es particularmente inerte (como reactivo químico) y sumamente resistente, por tanto es el tipo de componente ideal para una atmósfera, y además resistente en el tiempo.

    De entrada, Venus tiene más nitrógeno que la Tierra, concretamente 3,45 atm contra las aprox. 0,80 atm de la Tierra. De hecho, es el componente más abundante de la atmósfera y con mucha diferencia si exceptuamos el dióxido de carbono (que es casi el 97%). Si todo ese dióxido precipitase, Venus tendría una atmósfera de nitrógeno en su casi totalidad, más densa que la terrestre y la titanita.

    Marte y Mercurio tienen una gravedad mucho menor, por tanto es admisible en primera aproximación no tomarlos en cuenta. Si bien Titán tiene menos gravedad aun, la baja temperatura le permite retener su atmósfera. Es muy dudoso que esa atmósfera siguiese ahí a temperaturas como las de Marte, por ejemplo.

    En suma, en todo caso la anomalía será la baja cantidad de dióxido de carbono de la atmósfera terrestre (que puede ser explicable perfectamente por su biociclo del carbono), y la todavía por explicar ausencia de dióxido de carbono en Titán (falta más bien oxígeno combinado con él, puesto que carbono lo hay a punta pala pero como hidrocarburo -también existe agua, sólida).

    Pero respecto al nitrógeno yo no veo ningún problema, y aparte las relaciones isotópicas, para la poca cantidad de que hablamos en función a las masas planetarias, pues… como que hay que currárselo más xD

    • rius

      jurl creo que te pasas de listo en tu critica. Obviar lo de las relaciones isotópicas como haces muestra tu ignorancia.

      • jurl

        Me pasaré de listo en mi crítica, no te digo que no, pero tú no sabes leer xD (no he obviado nada). Por otro lado, si bien las relaciones isotópicas en la Tierra y alguna otra cosita más, están razonablemente asentadas, en el tema que nos ocupa están cogidas con pinzas.

        http://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Titan#Evolution

        Since Titan’s original 14N/15N ratio is poorly constrained, the early atmosphere may have had more N2 by factors ranging from 1.5 to 100 with certainty only in the lower factor.

        Si no sabemos, y nos tenemos que limitar a especular, cuál ha podido ser la tasa de pérdida de nitrógeno atmosférico, y con qué sesgo hacia uno u otro isótopo, mal podemos sacar conclusión alguna. A mayores,

        An alternative explanation is that cometary impacts release more energy on Callisto and Ganymede than they do at Titan due to the higher gravitational field of Jupiter. That could erode the atmospheres of Callisto and Ganymede, while the cometary material would actually build Titan’s atmosphere. However, the 2H/1H (i.e., D/H) ratio of Titan’s atmosphere is 2.3±0.5×10−4
        ,[31] nearly 1.5 times lower than that of comets.[30] **The difference suggests that cometary material is unlikely to be the major contributor to Titan’s atmosphere.**

        Posición actual del consenso. A eso me refería.

        • Rius

          Leete los articulos de Nixon et al. sobre razones isotopicas en Titan (sobretodo el que publico en 2010) y dejate de consultar wikipedia. Desde luego ese si que no es la fuente de informacion para sacar conclusion alguna…

          • jurl

            No leo la Wikipedia, leo los links que tiene a los estudios, aparte que si algo caracteriza a la Wikipedia es precisamente su adhesión inquebrantable al Consenso Oficial de la Comunidad Científica (aun pensarás que es santo de mi devoción). Desde luego es la forma más rápida de localizar información o encauzar la búsqueda (mejor que Google, en general), y para citar también es lo más cómodo. Los datos que citan en el artículo son posteriores al artículo que citas tú. Y aparte, lo que estoy diciendo, no doy crédito por lo menos por ahora y a falta de evidencias en sentido contrario, a la aportación cometaria: un bombardeo de cometas no puede suministrar material de forma mayoritaria porque exigiría un número de bombardeos escandaloso, por tanto es siempre preferible (como digo) la alternativa interna, sin descartar que en algún caso puntual la exogénesis sea crítica. Un componente *fundamental* de la atmósfera no es un caso puntual.

            El Consenso Oficial tiene muchísimas cosas criticables, pero en general suele apoyarse en datos para negar paradigmas alternativos (aunque no los use, o lo haga con demasiadas licencias, para apuntalar las versiones oficiales). Lo que vengo diciendo: que como idea me vale, pero que ahora mismo esto es un brindis al sol. O a los cometas. No es sólo que no hay datos que lo avalen, es que además es otra teoría que obliga a retocar demasiadas cosas y en ese caso tiene que ofrecer un cuadro global alternativo, y no limitarse a puntualizar una pincelada menor de un cuadro mayor.

          • jurl

            Lo único que localizo de Conor Nixon de 2010 es esto:
            - Analysis of Cassini/CIRS limb spectra of Titan acquired during the nominal mission II: Aerosol extinction profiles in the 600–1420 cm-1 spectral range
            Icarus, Volume 210, Issue 2, Pages 852-866 (December 2010)
            Sandrine Vinatier, Bruno Bézard, Remco de Kok, Carrie M. Anderson, Robert E. Samuelson, Conor A. Nixon, Andrei Mamoutkine, Ronald C. Carlson, Donald E. Jennings, Ever A. Guandique, Gordon L. Bjoraker, F. Michael Flasar, Virgil G. Kunde

            No hace al caso de lo que estamos tratando.

            Lo último que localizo (2010) sobre lo que estamos tratando donde se cita el trabajo de Conor Nixon es esto otro:
            http://adsabs.harvard.edu/abs/2010ttt..work…20M

            The escape rate of methane could be as little as 2.75 x 10^7 cm-2s-1 (de la Haye et al. 2007) or as great as 3.0 x 10^9 cm-2s-1 (Yelle et al. 2008). This range of loss rates can alter the time scale for fractionation by as much as a factor of 5. Although the photochemical fractionation is less efficient than the escape rate, variance in its value has a greater impact on the time required to fractionate the isotopes because the magnitude of the photochemical loss is much greater than that of the escape rate. Thus, a better quantification of both mass loss rates is key to understanding the evolutionary history of Titan’s atmosphere.

            En Román paladino: nusé, nusé, nusé, podría ser, podría no ser…

            Si me he perdido alguno (pues seguramente que sí), pásamelo tú porque soy incapaz de encontrarlo.

            • Rius

              EL artículo de Nixon se llama
              Infrared limb sounding of Titan with the Cassini Composite InfraRed Spectrometer: effects of the mid-IR detector spatial responses: errata
              Applied Optics, vol. 49, issue 29, p. 5575, 2010

              • jurl

                Abstract

                We provide a revised Table 5 for the paper by Nixon et al. [Appl. Opt.48, 1912 (2009)APOPAI0003-693510.1364/AO.48.001912], in which the abundances of CO213 and C18O were incorrect.

                © 2010 Optical Society of America

                El papelito que están corrigiendo es

                Abstract

                The composite infrared spectrometer (CIRS) instrument on board the Cassini Saturn orbiter employs two 1×10 HgCdTe detector arrays for mid-infrared remote sensing of Titan’s and Saturn’s atmospheres. In this paper we show that the real detector spatial response functions, as measured in ground testing before launch, differ significantly from idealized “boxcar” responses. We further show that neglecting this true spatial response function when modeling CIRS spectra can have a significant effect on interpretation of the data, especially in limb-sounding mode, which is frequently used for Titan science. This result has implications not just for CIRS data analysis but for other similar instrumental applications.

                © 2009 Optical Society of America

                No parece que tenga datos contundentes y definitivos al respecto de nada.

                Y naturalmente, To view this article you will need to login or make a payment.
                If you have arrived on this page from an external web site and wish to view the article abstract first, click on the link below.

                No sé por qué, cuando leí lo de “Conor A. Nixon”, pensé que era una paisana. Y no, es un chorbo, ici, il est,
                http://science.gsfc.nasa.gov/sed/index.cfm?fuseAction=people.jumpBio&iphonebookid=11887

                Para más tal, resulta que el nombre de pila Conor es gaélico irlandés (Conchúir, que se pronuncia -en gaélico- algo así como kóõkúurr, con rr como en castellano, creo) y significa “amante de los lobos” xD

  6. edgar

    ya veo muy monotona la hipotesis de los cometas! ¿no habra otros mecanismos que expliquen esto? ¿supernovas que explotaron cerca de la nube primordial?

  7. Son coincidencias que en nada pueden apuntar a una historia comùn, abundancia de nitrògeno u otro elemento puede ser fruto de las interacciones iniciales, asì como los materiales que intervinieron en esos eventos para formar el protoplaneta, que por acreciòn logrò formarlo, asì como tambien los materiales que le fueron agregando paulatimamente a lo largo de milenios.

  8. Por qué la Tierra y Titán comparten atmósferas gemelas…

    La Tierra y Titán tienen gruesas atmósferas ricas en nitrógeno. Esto se debe a que ambas se formaron a partir de los restos de impactos cometarios, dicen los geólogos planetarios….

  9. kike

    Los elementos necesarios para que se desarrolle vida están presentes en muchos lugares del Universo si aceptamos su homogeneidad; seguramente solo la casualidad, por medio de efectos físicos, diferentes siempre, harán que en algunos pocos lugares se den las condiciones idóneas para que esos elementos, y no obligatoriamente siempre los mismos, se conjuguen para permitir el inicio de la vida.

    Vendría a ser como el ejemplo de los monos aporreando máquinas de escribir; alguna vez alguno de ellos escribirá una obra de Shakespeare, con la diferencia de que en el Universo, por su inmensidad, seguramente podrán aparecer bastantes obras; podría ser un simple cálculo de probabilidades, que no obstante creo bastante menos difícil que lo de los monos, pues la conjugación de elementos aptos para la vida se amplia cada vez más.

  10. [...] Titán: Por qué la Tierra y Titán comparten atmósferas gemelas. [...]

  11. Gracias a Josep María Trigo por ponerse en contacto para corregir las afiliaciones de los autores en indicarnos su próxima publicación en la revista Planetary & Space Science.

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