El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

El Sistema Solar - Titán (IV)

Hemos explorado ya Titán a lo largo de varias semanas (primera, segunda y tercera parte). Para terminar nuestro paso por este satélite, especularemos sobre dos asuntos que siempre hacen volar la imaginación: las posibilidades de vida en él y la conveniencia, ventajas e inconvenientes de su colonización. ¿Preparado?

Ya vimos al final de la entrada anterior que tenemos muchos proyectos de misiones no tripuladas a Titán, por lo prometedor que es; y es prometedor por la presencia de compuestos del carbono, de los que tiene muchísimos y muy variados.

Es cierto que el etano y el metano titanianos son moléculas no demasiado emocionantes, pero no se trata de los únicos compuestos del carbono que existen allí, como bien sabes ya. Las tolinas son un buen ejemplo, ya que son compuestos del carbono mucho más complejos que los otros dos. Pero en 2013 detectamos otras moléculas más. Una de ellas es el propeno (CH2=CH-CH3). Sólo hay dos lugares del Sistema Solar en los que se haya detectado propeno: la Tierra y Titán.

Además, también en 2013 detectamos varios compuestos aromáticos policíclicos, lo cual puede sonar rimbombante, porque lo es. Se trata de compuestos del carbono razonablemente complejos, con varios anillos, y conoces uno de ellos seguro: la naftalina, que es el más simple de todos. Lo interesante es que es otro ejemplo más, como las tolinas y el propeno, de moléculas largas y complicadas de carbono; muy probablemente hay muchas más, en menor o mayor cantidad, que no hemos descubierto.

¿Quiere esto decir que necesariamente algunas de estas moléculas han formado otras más complejas y finalmente vida? No, por supuesto que no. Pero piensa en lo siguiente.

En Titán hay atmósfera, ciclo “hidrológico” de hidrocarburos, nubes, lluvia, mares y ríos. Sobre la superficie caen regularmente compuestos del carbono bastante complejos y pesados, y bajo la superficie hay posiblemente agua mezclada con amoníaco. No es seguro, ni siquiera extremadamente probable, que haya vida, pero son condiciones únicas en el Sistema Solar fuera de la Tierra: no existe ningún otro lugar en todo el Sistema Solar en el que haya tal cantidad de moléculas orgánicas después de la Tierra, combinadas con condiciones tan complejas como las de nuestro planeta.

La propia presencia de cantidades considerables de metano, combinada con lo anterior, hace que la posibilidad de vida merezca nuestra atención. Ya hemos visto que no debería haber tanto metano en la atmósfera titaniana por el ritmo al que es fotodisociado, y que por lo tanto hace falta explicar de dónde proviene el aporte de CH4 atmosférico, especialmente cerca del suelo. También hemos visto que la hipótesis más aceptada es la de los criovolcanes o, al menos, la exhalación de metano desde el subsuelo constantemente.

Pero en la Tierra existen seres vivos que desprenden metano.

Un tipo de metanógenos terrestres viven en nuestro cuerpo, ya que son las bacterias intestinales que producen el metano que, en muchas personas, está presente en los pedos –pero que ni huele mal ni está presente en todo el mundo, algo que hemos desmontado hace mucho tiempo–. Pero no es éste el tipo de metanógenos más interesante en este caso.

Arquea
Methanopyrus kandleri, una arquea metanógena (PM Poon / CC Atribution-Sharealike 3.0 License).

Los interesantes son metanógenos muchísimo más antiguos, y que no tienen ninguna relación simbiótica con nosotros. Se trata de un tipo de arqueas, células procariotas similares a las bacterias. Muchas de estas arqueas son extremófilas y pueden vivir en condiciones tremendas, y obtener energía de reacciones químicas que no requieren de la luz del Sol. Y, como digo, muchas de ellas son metanógenas y liberan metano como resultado de esas reacciones químicas. Imagino que ves a dónde quiero llegar: es posible que el metano troposférico de Titán sea, al menos en parte, el residuo orgánico de organismos similares a estas arqueas.

De existir vida en Titán, hay dos posibilidades: que esté basada en el H2O como disolvente, o que utilice hidrocarburos como el etano (C2H2). De ser la primera opción, muy probablemente se trate de vida subterránea en el océano de agua-amoníaco, y de ser la segunda es más probable que también exista en superficie. El problema de la segunda opción es, naturalmente, que toda la vida que conocemos está basada en el agua como disolvente, y es posible que al química asociada a los hidrocarburos sin agua no permita las reacciones químicas necesarias para el desarrollo de vida.

Lagos en Titán
Lagos de hidrocarburos en Titán, en imágenes de radar de Cassini (NASA).

Sea como sea, debe ser esencialmente diferente de la mayor parte de la vida terrestre, que está basada en la obtención de energía del Sol. Esto es inviable en Titán, no sólo por la distancia a la estrella sino por la opacidad atmosférica. Ahora bien, como sabes hay formas de vida terrestre que son autótrofas y sin embargo no realizan la fotosíntesis sino otras reacciones químicas. Por ejemplo, sería posible hacer reaccionar acetileno (C2H2) con hidrógeno molecular (H2) para obtener etileno (C2H4), y esa reacción es exortérmica, es decir, libera energía térmica al producirse.

De producirse esta reacción en suficiente cantidad, según la vida se desarrollase, esto llegaría a tener un efecto visible sobre la atmósfera de Titán. Por poner un ejemplo, la atmósfera de la Tierra cambió radicalmente cuando empezaron a prosperar organismos fotosintéticos, y el oxígeno atmosférico se disparó. En el caso que he descrito antes, deberíamos detectar que hay menos acetileno en la atmósfera del que cabría esperar, especialmente en las capas bajas, cerca del suelo donde podría haber seres consumiéndolo para obtener energía. Algo parecido debería pasar con el H2 atmosférico cerca del suelo.

Pero aquí viene la esperanza: en 2010 se midieron los niveles de estos dos gases cerca de la superficie, y son bastante menores de lo que deberían ser. La concentración de los dos gases más arriba debería producir, por simple difusión, una concentración bastante mayor cerca del suelo de lo que hemos detectado. Antes de que saltes, esto no significa que la razón sean seres vivos. Pero sí significa que hay esperanza, y que debemos seguir mirando porque todo es, al menos, sugerente.

Titán, lago de hidrocarburos, visión artística
Visión artística de un lago de etano-metano en Titán (NASA). Versión a 1680x1265 px.

De existir vida en Titán, lo más probable es que sea autóctona, es decir, que se haya formado allí mismo. Sin embargo, ésa no es la única posibilidad. Seguro que has oído hablar de la hipotética panspermia: la migración de organismos microscópicos entre diferentes cuerpos del Sistema Solar de modo que un único origen pueda producir vida en varios lugares distintos.

Muchas veces se oye hablar de panspermia “hacia la Tierra” como posible explicación del origen de la vida terrestre, pero en este caso la idea es justo al revés. Es posible que microorganismos terrestres hayan salido despedidos en pedazos de roca desprendidos tras el impacto de un meteorito. Muchos de estos pedazos probablemente no llegasen a ninguna parte, o terminasen impactando a su vez sobre Júpiter o Saturno, pero si alguno hubiera caído sobre Titán, tal vez ése podría ser el origen de la vida titaniana, si la hay.

Evidentemente no podrían ser microorganismos de cualquier tipo, por las condiciones que hemos visto antes y los tipos de reacciones químicas que tendrían que producir para sobrevivir en Titán. Tendrían que ser organismos extremófilos como las arqueas que he mencionado antes. Además, tendrían que haber sobrevivido no sólo la salida de la Tierra y el viaje, sino también la entrada en la atmósfera Titaniana y el impacto sobre la superficie… muchas conjeturas y ninguna seguridad. Pero siempre podemos soñar.

Algo sobre lo que tenemos más certezas es la posibilidad de establecer bases o colonias sobre Titán, ya que conocemos las condiciones básicas sobre la luna, de modo que las ventajas e inconvenientes están bastante claras. Y la verdad es que, comparando este satélite con su entorno en el Sistema Solar exterior al cinturón de asteroides, casi todo son ventajas.

La que podría haber sido la mayor de todas, por cierto, es sabrosamente irónica: los lagos de hidrocarburos en Titán serían una fuente de combustible que haría babear a Rockefeller. Las estimaciones a partir de los datos obtenidos por Cassini nos dicen que hay allí cientos de veces más hidrocarburos líquidos que en nuestro propio planeta. Los miedos de que se acaben los combustibles fósiles en la Tierra desaparecerían completamente de tener acceso a los lagos titanianos.

No sólo eso: en la Tierra, para obtener metano en abundancia debemos excavar para llegar a un depósito de gas, que suele estar justo sobre uno de petróleo. La extracción de este gas natural es costosa en muchos aspectos. ¡Pero en Titán hace falta, esencialmente, un recipiente donde recogerlo en forma líquida! El coste de extracción sería absolutamente ridículo y habría una cantidad ingente de CH4 para cubrir nuestras necesidades durante muchísimo tiempo… si no fuera por un detalle, claro.

Extraer el metano sería baratísimo, pero luego habría que traerlo a la Tierra para poder usarlo. De modo que el coste económico sería, en realidad, gigantesco, muy probablemente mayor que lo que podría obtenerse del propio metano en la Tierra.

Una alternativa sería, al menos, utilizar ese combustible en el propio Sistema Solar exterior: no haría falta transportarlo cientos de millones de kilómetros hasta la Tierra. Esto puede parecer un poco tonto, pero espero poder convencerte de que no lo es. La combustión de metano con oxígeno libera una cantidad ingente de energía, y de hecho algunos de nuestros proyectos de cohetes más avanzados utilizan metano, y no hidrógeno, como combustible.

Hace falta, por supuesto, oxígeno molecular además de metano para poder quemarlo, y ése es el problema en Titán y el resto de lunas hermanas: que no hay apenas oxígeno libre. Sí lo hay en abundancia en forma de compuestos, claro, como el H2O, pero la “rotura” de la molécula de agua para obtener oxígeno requiere energía.

No sólo eso, sino que hace falta más energía para obtener una molécula de O2 de la que se obtiene después al combinar esa misma molécula con metano. De modo que, energéticamente hablando, obtener oxígeno del agua para luego quemar metano no renta en absoluto. Sin embargo, hay otras opciones: es posible emplear otras fuentes de energía para liberar el oxígeno, o es posible llevarlo hasta allí sin tener que preocuparnos de acarrear otro combustible.

Pero los hidrocarburos no son la única razón de que sea interesante establecer bases en Titán. No voy a repetir aquí las razones de curiosidad científica: establecer bases de exploración humana allí sería maravilloso para poder examinar las cosas con más detalle de lo que nos permiten nuestras sondas actuales y del futuro cercano.

Tampoco voy a repetir las razones que hacen útil establecer bases, aunque sean pequeñas, a diferentes distancias en el camino hacia el Sistema Solar exterior. Reabastecimiento, comunicación y refugios de emergencia son esenciales si queremos algún día colonizar esas regiones del sistema estelar. Algo así como una serie de “postas” harían mucho más fácil el proceso, y Titán sería una posta extraordinaria.

El satélite tiene algunas condiciones muy tentadoras para establecernos allí, y casi todas están relacionadas con su atmósfera. Por una parte se trata del único lugar en todo el Sistema Solar con una presión atmosférica similar a la de la Tierra: ya hemos visto que en superficie tiene una presión un 50% mayor que en la Tierra.

En la inmensa mayoría de los casos, si nos planteamos vehículos, edificios y trajes protectores para posibles habitantes de lugares extraterrestres tenemos el gran problema de la diferencia de presión: fuera del edificio, traje o vehículo la presión es casi nula, mientras que dentro es mucho mayor. Pero en Titán esto no es un problema – aunque la presión es mayor que la atmosférica, la diferencia es suficientemente pequeña como para que paredes, costuras y demás zarandajas no requieran de una resistencia tan enorme como en otros lugares.

Sí haría falta, por supuesto, estar aislado del exterior. Por un lado algunos de los gases titanianos son tóxicos para nosotros –sobre todo algunos de los compuestos de carbono y nitrógeno– pero además no hay oxígeno libre en la atmósfera, de modo que haría falta llevar una máscara para poder respirar. Pero un viaje al exterior de una base no sería, ni de lejos, tan peligroso como uno equivalente en Tetis, Ganímedes o Europa.

La gran cantidad de N2 en la atmósfera haría muy fácil crear una atmósfera artificial en el interior de nuestras bases, simplemente añadiendo oxígeno obtenido del H2O mediante electrólisis. Y la presencia de grandes cantidades de agua hace esto muy fácil, con una fuente de energía adecuada, como hemos dicho antes.

Pero la atmósfera titaniana es también una bendición por su densidad en lo que respecta a la protección. Su enorme densidad la hace un excelente escudo frente al impacto de partículas energéticas desde el espacio. Esto es una necesidad muy grande en un lugar como Titán en el que no hay un campo magnético propio que desvíe este tipo de partículas. En otros satélites que hemos visitado anteriormente en la serie sería necesario estar refugiados bajo la superficie para protegernos de esa exposición, pero en Titán la propia atmósfera sería una protección excelente.

La tercera ventaja de la densidad atmósferica, combinada con la escasa gravedad, es la facilidad para desplazarnos por la luna. Podríamos hacerlo en avionetas como AVIATR, batiendo las alas à la Galileo como vimos en la primera entrega, o en globos como TSSM. Lo más probable, sin embargo, es que utilicemos globos dirigibles. La razón es que aprovechan la flotabilidad en la densísima atmósfera con la versatilidad de una avioneta en cuanto a elegir ruta se refiere. Serían una forma muy barata y eficiente de mover personas y cargamento de unos lugares a otros.

Titán 2121
Visión artística de una base en Titán, “Titán 2121: Departing blimp”. Versión a 1280x960 px. Ilustración original de Walter Myers / Original illustration by Walter Myers. Utilizado con permiso del autor / Used with permission. Sitio web del autor.

La pequeña gravedad titaniana, tan útil para volar sobre el satélite, sería un problema a largo plazo. Por lo que parece, es posible para el ser humano sobrevivir con una gravedad tan leve, pero muy probablemente no lo sería volver a la Tierra tras unos cuantos años y llevar una vida normal, salvo que el régimen de ejercicio físico fuese tremendo. Tendríamos que optar por una de dos opciones:

  • Una rotación de colonos relativamente rápida, de manera que los efectos no fueran irreversibles y, con un plan de ejercicio similar al de los astronautas de la Estación Espacial Internacional, la adaptación de vuelta a la Tierra fuese lo más fácil posible.

  • El establecimiento de colonias con residentes permanentes, cuya masa muscular sería completamente inadecuada para volver a la Tierra pero que vivirían sin problemas en Titán. Estarían adaptados a sus circunstancias, como nosotros lo estamos a las nuestras.

En cualquier caso, la gravedad no es un problema muy serio, y ayuda mucho a abaratar el coste de enviar y recibir cargamento, ya que el tránsito de órbita a superficie es mucho más económico energéticamente hablando que en la Tierra o incluso la Luna.

Lo que sí sería un problema de verdad sería la temperatura de -180 °C, ¡y la razón es otra vez la atmósfera! En los lugares sin atmósfera –no sólo el espacio sino en planetas y satélites sin cobertura gaseosa– apenas se pierde energía térmica hacia el exterior. Por ejemplo, un astronauta en Mimas no tendría demasiados problemas para mantener la temperatura en el interior del traje.

La razón es que, de los tres mecanismos de transferencia de calor –conducción, convección y radiación– no hay conducción ni convección con la atmósfera, ¡porque no existe ninguna atmósfera! Sí habría pérdida de energía a través del suelo por conducción, y por toda la superficie del traje por radiación, pero nada que no pueda solventarse sin el menor problema. En el espacio, de hecho, suele ser más peligroso no poder liberarse del exceso de energía térmica, no al revés.

Pero en Titán no sólo hay atmósfera: es densísima. Pero, cuanto más denso es un material, más eficaz suele ser la transmisión de calor a través de él. De modo que un astronauta sobre la superficie titaniana perdería energía térmica muy rápido hacia el exterior, y el aislamiento sería una enorme prioridad. Gran parte de nuestro consumo energético en Titán probablemente estaría destinado a mantener la temperatura constante en los lugares en que habitásemos.

Desgraciadamente, todo es soñar… pero siempre es divertido hacerlo.

En la siguiente entrega de la serie, esta vez sí a su debido tiempo, visitaremos una luna muy cercana y querida de algunos: Hiperión.

Astronomía, Ciencia, El Sistema Solar

13 comentarios

De: Vilito
2014-03-27 19:27

Felicidades! simplemente brutal! la serie es buenísima y esperaba con ganas esta entrega que me ha sabido a poco. A seguir así.

De: Guille
2014-03-28 00:44

Se me ocurre una tercera opción para solucionar la baja gravedad: ¡una base giratoria! Igual que en el espacio, se puede establecer una base con forma de cilindro levemente cónico y girar y girar... Eso aumentaría el problema de la fricción con la atmósfera y la pérdida de calor, y conllevaría un gasto de energía bastante alto. Paredes de aerogel ayudarían con la temperatura, calculo, y resolver los problemas de una estación giratoria sería un poco más sencillo que una base en el espacio (ej: las antenas podrían estar fijas a unos metros... ¡no necesitan gravedad! Lo mismo con generadores y maquinaria que de otro modo podrían afectarse por el efecto giroscópico).

De: Alejandro
2014-03-28 02:09

Que gran entrega final, pero despues de jugar dead space 2,

De: jreguart
2014-03-28 19:04

Como tu dices, soñar es al menos divertido. Quizás algún día el hombre sepa como es la vida autóctona de Titán. Gracias por la magnífica entrada.

De: Enrique
2014-03-28 20:48

Hola: Sólo un apunte respeto a las bacterias metanógenas y la posibilidad de vida. Aquí en la Tierra las teorías más sólidas acerca del origen de la vida en este planeta apuntan a un origen subterráneo, o submarino, debido a procesos geológicos, no en la atmósfera. En concreto, dependientes de las reacciones químicas de serpentinización de los basaltos máficos en la periferia de las dorsales oceánicas. Se trata de reacciones exotérmicas de H2 con agua, silicatos y CO2 con formación de metano. Los primeros metanógenos pudieron surgir de esas reacciones geoquímicas en las profundidades, evitando la luz del sol. Se pueden consultar los trabajos de Nick Lane sobre el asunto, son muy buenos.

Por lo que parece, las condiciones en las entrañas de Titán podrían ser bastante similares. ¡Dejar volar la imaginación es tan fácil!

De: jreguart
2014-03-30 11:31

Enrique ¡lo has clavado!

Y estoy de acuerdo contigo: leer Nick Lane es una gran recomendación.

De: Monty
2014-03-31 10:20

Qué placer leerte Pedro, una vez gracias por la dedicación y el contagioso entusiasmo de tus artículos.

De: Bevender
2014-04-03 16:44

Guauuu Próxima parada Hiperion, la patata cósmica !

De: Venger
2014-04-03 19:39

Pedro. Sinceramente, te sales. Cada vez escribes mejor. Enhorabuena, chico.

Es un honor para mí poder advertirte de dos erratas: en ésta, cuando pones "es posible que al química asociada" sustituir al por "la".

Y la otra está en la segunda entrada, cuando dices "y la superficie tiene a ser bastante llana" sustituir tiene por "tiende"

Corrígelo para el bestseller que saques con esta fabulosa serie.

Un saludo!

De: Alex
2014-04-09 10:30

A ver si algún día haces una serie sobre mecánica celeste, tal y como hiciste con mecánica, hidrostática o relatividad.

Saludos.

De: bevender
2014-06-06 09:09

Mira que video mas mono ha encontrado mi hija. Y cuanta informacion para lo cortito que es... http://m.youtube.com/watch?v=ZHAqT4hXnMw

De: David PL
2014-11-10 00:20

Reflejo del sol en el mar del Kraken.

http://www.nasa.gov/jpl/cassini-sees-sunny-seas-on-titan/#.VF_0Zvl5N8F

De: SB
2015-03-08 10:02

Ola, no conocía esta página. Me ha encantado tu exaustivo y divulgativo trabajo sobre Titán. Un saludo!

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