Cientistas planetários usando o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) revelaram os segredos da atmosfera de Titã, a maior lua de Saturno. A equipe encontrou uma pegada química na atmosfera de Titã, indicando que os raios cósmicos vindos de fora do Sistema Solar afetam as reações químicas envolvidas na formação de moléculas orgânicas portadoras de nitrogênio. Esta é a primeira confirmação de observação de tais processos, e impacta a compreensão do ambiente intrigante de Titã.

Titã está atraindo muito interesse por causa de sua atmosfera única, com várias moléculas orgânicas que formam um ambiente pré-biótico.

Takahiro Iino, um cientista da Universidade de Tóquio, e sua equipe usou o ALMA para revelar os processos químicos na atmosfera de Titã. Eles encontraram sinais fracos, mas firmes de acetonitrila (CH ₃ CN) e seu isotopômero raro CH ₃ C ₁₅ N nos dados do ALMA.

"Descobrimos que a abundância de ¹⁴ N em acetonitrila é maior do que aqueles em outras espécies portadoras de nitrogênio, como HCN e H ₃ CN, "diz Iino." Corresponde bem à recente simulação de computador de processos químicos com raios cósmicos de alta energia. "

Existem dois atores importantes nos processos químicos da atmosfera; luz ultravioleta (UV) do Sol e raios cósmicos vindos de fora do Sistema Solar. Na atmosfera superior, A luz ultravioleta destrói seletivamente as moléculas de nitrogênio contendo ¹⁵ N porque a luz UV com o comprimento de onda específico que interage com ¹⁴ N. ¹⁴ N é facilmente absorvido nessa altitude. Assim, espécies portadoras de nitrogênio produzidas naquela altitude tendem a exibir uma alta ¹⁵ Abundância de N. Por outro lado, raios cósmicos penetram mais profundamente e interagem com moléculas de nitrogênio contendo ¹⁴ N. Como resultado, há uma diferença na abundância de moléculas com ¹⁴ N e ¹⁵ N. A equipe revelou que o acetonitrila na estratosfera é mais abundante em ¹⁴ N do que as de outras moléculas portadoras de nitrogênio medidas anteriormente.

"Supomos que os raios cósmicos galácticos desempenham um papel importante na atmosfera de outros corpos do sistema solar, "diz Hideo Sagawa, professor associado da Universidade Kyoto Sangyo e membro da equipe de pesquisa. "O processo pode ser universal, portanto, compreender o papel dos raios cósmicos em Titã é crucial na ciência planetária em geral. "

Titan é um dos objetos mais populares nas observações do ALMA. Os dados obtidos com o ALMA precisam ser calibrados para remover flutuações devido às variações do clima no local e falhas mecânicas. Para referenciar, a equipe do observatório costuma apontar o telescópio para fontes brilhantes, como Titan, de vez em quando em observações científicas. Portanto, uma grande quantidade de dados do Titan é armazenada no ALMA Science Archive. Iino e sua equipe vasculharam o arquivo e reanalisaram os dados do Titan e encontraram impressões digitais sutis de pequenas quantidades de CH ₃ C ₁₅ N.

Esses resultados de observação são publicados como T. Iino et al. " ¹⁴ N / ¹⁵ Razão isotópica N em CH ₃ CN da atmosfera de Titã medida com ALMA "no Astrophysical Journal publicado em fevereiro de 2019.