Descubren nubes de cianuro de hidrógeno con benceno en Titán

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Agencia / InsurgentePress, Ciudad de México.- Científicos pertenecientes a la misión Cassini de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés), encontraron evidencia de una nube de hielo nociva por encima del polo sur en Titán, luna de Saturno.

El hallazgo es una nueva demostración de la compleja química que ocurre en la atmósfera de Titán -en este caso, la formación de nubes en la estratosfera de la luna gigante- y parte de una colección de procesos que en última instancia ayuda a enviar una gran cantidad de moléculas orgánicas a la superficie de Titán.

Invisible para el ojo humano, la nube fue detectada en longitudes de onda infrarrojas por el Espectrómetro Infrarrojo Compuesto, o CIRS, en la nave espacial Cassini.

Situada a una altitud de 160 a 210 kilómetros, la nube está muy por encima de las nubes de lluvia de metano de la troposfera de Titán, la región más baja de la atmósfera. La nueva nube cubre una gran área cerca del polo sur, que se extiende aproximadamente a 75 a 85 grados de latitud sur.

Se utilizaron experimentos de laboratorio para encontrar una mezcla química que coincidiera con la firma espectral de la nube –la huella química medida por el instrumento CIRS–. Los experimentos determinaron que el hielo exótico en la nube es una combinación de la molécula orgánica simple, cianuro de hidrógeno, junto con el benceno químico en forma de anillo grande. Parece que los dos productos químicos se han condensado al mismo tiempo para formar partículas de hielo, en lugar de que uno esté en capas sobre el otro.

“Esta nube representa una nueva fórmula química de hielo en la atmósfera de Titán”, dijo en un comunicado Carrie Anderson, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, un coinvestigador del CIRS. “Lo interesante es que este hielo nocivo está hecho de dos moléculas que se condensaron juntas a partir de una rica mezcla de gases en el polo sur”.

Previamente, los datos del CIRS ayudaron a identificar hielo de cianuro de hidrógeno en las nubes sobre el polo sur de Titán, así como a otros productos químicos tóxicos en la estratosfera de la luna.

En la estratosfera de Titán, un patrón de circulación global envía una corriente de gases cálidos desde el hemisferio donde está el verano al polo de invierno. Esta circulación invierte la dirección cuando las estaciones cambian, lo que lleva a una acumulación de nubes en cualquier polo que está experimentando el invierno. Poco después de su llegada a Saturno, Cassini encontró evidencia de este fenómeno en el polo norte de Titán. Más tarde, cerca del final de los 13 años de la nave espacial en el sistema de Saturno, se observó una acumulación similar de nubes en el polo sur.

La forma sencilla de pensar sobre la estructura de la nube es que los diferentes tipos de gas se condensarán en nubes de hielo a diferentes altitudes, casi como capas en un postre de hojladre. Exactamente qué nube se condensa y dónde depende de la cantidad de vapor presente y de las temperaturas, que se vuelven más frías y más frías a altitudes más bajas en la estratosfera. Sin embargo, la realidad es más complicada, ya que cada tipo de nube se forma en un rango de altitudes, por lo que es posible que algunos hielos se condensen simultáneamente o se condensen conjuntamente.

Anderson y sus colegas usan CIRS para clasificar el complejo conjunto de huellas infrarrojas de muchas moléculas en la atmósfera de Titán. El instrumento separa la luz infrarroja en sus colores componentes, como gotas de lluvia que crean un arco iris y mide las intensidades de la señal en las diferentes longitudes de onda.

“CIRS actúa como un termómetro de detección remota y como una sonda química, seleccionando la radiación de calor emitida por los gases individuales en una atmósfera”, dijo F. Michael Flasar, el investigador principal del CIRS en Goddard. “Y el instrumento lo hace todo de forma remota, mientras pasa por un planeta o luna”.

La nueva nube, que los investigadores llaman la nube polar sur de gran altitud, tiene una firma química distintiva y muy fuerte que apareció en tres conjuntos de observaciones de Titán tomadas de julio a noviembre de 2015. Debido a que las estaciones de Titán duran siete años terrestres, fue final del otoño en el Polo Sur todo el tiempo.

Las firmas espectrales de los hielos no coincidían con las de ningún producto químico individual, por lo que el equipo comenzó experimentos de laboratorio para condensar simultáneamente mezclas de gases. Usando una cámara de hielo que simula las condiciones en la estratosfera de Titán, probaron pares de productos químicos que tenían huellas infrarrojas en la parte derecha del espectro.

Al principio, permiten que un gas se condense antes que el otro. Pero el mejor resultado se logró al introducir cianuro de hidrógeno y benceno en la cámara y permitir que se condense al mismo tiempo. Por sí mismo, el benceno no tiene una huella distintiva de infrarrojo lejano.

Sin embargo, cuando se le permitió condensarse conjuntamente con cianuro de hidrógeno, la huella infrarroja del hielo co-condensado fue una coincidencia cercana a las observaciones del CIRS.

Los investigadores llaman al descubrimiento nube polar sur de gran altitud, misma que tiene una firma química distintiva y muy fuerte, que apareció en tres conjuntos de observaciones de Titán, tomadas de julio a noviembre de 2015.

No obstante, los científicos determinaron que necesitan más estudios para determinar la estructura de las partículas de hielo cocondensadas, los cuales esperan que sean bultos desordenados, en lugar de cristales definidos.

Fuente: NASA.