Além da Terra, o consenso científico geral é que o melhor lugar para procurar evidências de vida extraterrestre é Marte. Contudo, não é de forma alguma o único lugar. Além dos muitos planetas extrasolares que foram designados como "potencialmente habitáveis, "há muitos outros candidatos aqui mesmo em nosso sistema solar. Isso inclui os muitos satélites gelados que se acredita terem oceanos internos que poderiam abrigar vida.

Entre eles está o Titan, A maior lua de Saturno com todos os tipos de química orgânica ocorrendo entre a atmosfera e a superfície. Por algum tempo, os cientistas suspeitam que o estudo da atmosfera de Titã pode fornecer pistas vitais para os primeiros estágios da evolução da vida na Terra. Graças a uma nova pesquisa liderada pela gigante da tecnologia IBM, uma equipe de pesquisadores conseguiu recriar as condições atmosféricas em Titã em um laboratório.

Sua pesquisa é descrita em um artigo intitulado "Imaging Titan's Organic Haze at Atomic Scale, "que apareceu recentemente na edição de 12 de fevereiro da The Astrophysical Journal Letters . A equipe de pesquisa foi liderada pelo Dr. Fabian Schulz e Dr. Julien Maillard e incluiu muitos colegas da IBM Research-Zurich, a Universidade de Paris-Saclay, a Universidade de Rouen em Mont-Saint-Aignan, e o Instituto Fritz Haber da Sociedade Max Planck.

Muito do que sabemos sobre Titã hoje é devido à espaçonave Cassini, que orbitou Saturno de 2004 a 2017 e terminou sua missão mergulhando na atmosfera de Saturno. Durante este tempo, A Cassini realizou muitas medições diretas da atmosfera de Titã, revelando um ambiente surpreendentemente semelhante ao da Terra. Basicamente, Titã é o único outro corpo no sistema solar que tem uma densa atmosfera de nitrogênio e processos orgânicos ocorrendo.

O que é particularmente interessante é o fato de que os cientistas acreditam que cerca de 2,8 bilhões de anos atrás, A atmosfera da Terra pode ter sido semelhante. Isso coincide com a Era Mesoarquiana, um período em que as cianobactérias fotossintéticas criaram os primeiros sistemas de recifes e lentamente converteram o dióxido de carbono atmosférico da Terra em gás oxigênio (eventualmente levando ao seu atual equilíbrio de nitrogênio e oxigênio).

Embora se acredite que a superfície de Titã contém pistas que podem melhorar nossa compreensão de como a vida surgiu em nosso sistema solar, ter uma visão clara dessa superfície tem sido um problema. A razão para isso tem a ver com a atmosfera de Titã, que é permeado por uma névoa fotoquímica densa que espalha a luz. Como Leo Gross e Nathalie Carrasco (co-autores do estudo) explicaram em artigo recente publicado no IBM Research Blog:

"A névoa de Titã consiste em nanopartículas feitas de uma ampla variedade de moléculas orgânicas grandes e complexas contendo carbono, hidrogênio e nitrogênio. Essas moléculas se formam em uma cascata de reações químicas quando a radiação (ultravioleta e cósmica) atinge a mistura de metano, nitrogênio e outros gases em atmosferas como a de Titã. "

Como resultado, ainda há muito que os cientistas não sabem sobre os processos que impulsionam a atmosfera de Titã, que inclui a estrutura química exata das grandes moléculas que compõem essa névoa. Por décadas, astroquímicos têm conduzido experimentos de laboratório com moléculas orgânicas semelhantes conhecidas como tholins - um termo derivado da palavra grega para "turvo" (ou "nebuloso").

Tholins refere-se a uma ampla variedade de compostos contendo carbono orgânico que se formam quando expostos aos raios UV solares ou aos raios cósmicos. Essas moléculas são comuns no sistema solar externo e são normalmente encontradas em corpos gelados, onde a camada superficial contém gelo de metano que é exposto à radiação. Sua presença é indicada por superfícies de aspecto avermelhado, ou como se tivessem manchas de cor sépia.

Para o bem de seu estudo, a equipe liderada por Schulz e Maillard conduziu um experimento onde observaram tholins em vários estágios de formação em um ambiente de laboratório. Como explicaram Gross e Carrasco:

"Inundamos um recipiente de aço inoxidável com uma mistura de metano e nitrogênio e, em seguida, disparamos reações químicas por meio de uma descarga elétrica, assim, imitando as condições na atmosfera de Titã. Em seguida, analisamos mais de 100 moléculas resultantes que compõem os tholins de Titã em nosso laboratório em Zurique, obter imagens de resolução atômica de cerca de uma dúzia deles com nosso microscópio de força atômica de baixa temperatura feito em casa. "

Ao resolver moléculas de tamanhos diferentes, a equipe teve vislumbres dos diferentes estágios por meio dos quais essas moléculas de névoa crescem, bem como a aparência de sua composição química. Em essência, eles observaram um componente chave na atmosfera de Titã à medida que se formava e se acumulava para criar o famoso efeito nebuloso de Titã. Disse Conor A. Nixon, um pesquisador do Goddard Space Flight Center da NASA (que não era afiliado ao estudo):"Este artigo mostra um trabalho inovador no uso da microscopia em escala atômica para investigar as estruturas do complexo, moléculas orgânicas com vários anéis. A análise típica de compostos gerados em laboratório usando técnicas como espectroscopia de massa revela as proporções relativas dos vários elementos, mas não a ligação química e a estrutura.

"Pela primeira vez aqui, vemos a arquitetura molecular de compostos sintéticos semelhantes aos que se acredita causar a névoa laranja da atmosfera de Titã. Este aplicativo agora fornece uma ferramenta nova e interessante para análise de amostras de materiais astrobiológicos, incluindo meteoritos e amostras devolvidas de corpos planetários. "

O que mais, seus resultados também podem lançar luz sobre o misterioso ciclo hidrológico baseado no metano de Titã. Na terra, este ciclo consiste na transição da água entre o estado gasoso (vapor d'água) e o estado líquido (chuva e águas superficiais). Em Titan, o mesmo ciclo ocorre com o metano, que faz a transição do gás metano atmosférico e cai como chuva de metano para formar os famosos lagos de hidrocarbonetos de Titã.

Nesse caso, os resultados da equipe de pesquisa podem revelar o papel que a névoa química desempenha no ciclo do metano de Titã, incluindo se essas nanopartículas podem ou não flutuar em seus lagos de metano. Além disso, essas descobertas podem revelar se aerossóis atmosféricos semelhantes ajudaram ou não a vida a surgir na Terra bilhões de anos atrás.

"As estruturas moleculares que agora visualizamos são conhecidas por serem boas absorvedoras de luz ultravioleta, "descreveu Gross e Carrasco." Isso, por sua vez, significa que a névoa pode ter agido como um escudo protegendo as moléculas de DNA na superfície da Terra primitiva contra a radiação prejudicial. "

Se esta teoria estiver correta, as descobertas da equipe não ajudariam apenas os cientistas a entender as condições em que a vida surgiu aqui na Terra, eles também podem apontar para a possível existência de vida em Titã. A natureza misteriosa deste satélite é algo que os cientistas perceberam pela primeira vez no início dos anos 1980, quando as sondas espaciais Voyager 1 e 2 voaram pelo sistema de Saturno. Desde então, cientistas juntaram as peças

Na década de 2030, A NASA planeja enviar um helicóptero robótico chamado Dragonfly a Titan para explorar sua superfície e atmosfera e procurar possíveis sinais de vida. Como sempre, o trabalho teórico e os experimentos de laboratório realizados nesse ínterim permitirão aos cientistas estreitar o foco e aumentar as chances de que a missão (assim que chegar) encontre o que procura.