Este estudio, en el que han participado investigadores del IPGP, aporta nuevos conocimientos sobre la dinámica atmosférica y la química orgánica de este cuerpo de interés astrobiológico. Realizado en el marco del programa de observación con tiempo garantizado del JWST, ha sido publicado en la revista Nature Astronomy.
Imágenes de Titán captadas en julio de 2023 por el telescopio espacial James Webb (11/07) y Keck (14/07), revelando nubes de metano a diferentes altitudes / @NASA/STScI/WMKO/Alyssa Pagan
Datos inéditos para visualizar la atmósfera de Titán
Los datos recogidos en noviembre de 2022 y julio de 2023 por el JWST y los observatorios W.M. Keck revelan la presencia de nubes de metano que evolucionan a diferentes altitudes en el hemisferio norte de Titán. Gracias a filtros infrarrojos específicos (de 1,4 a 2,17 micrones), los investigadores han podido sondear varias capas atmosféricas, desde la troposfera inferior hasta la estratosfera, y observar un desplazamiento vertical de las nubes, señal de una actividad convectiva sostenida.
Las imágenes muestran, en particular, un ascenso de las formaciones nubosas entre el 11 y el 14 de julio de 2023, confirmando por primera vez un fenómeno de convección en latitudes altas del norte. Este tipo de observación constituye un aporte mayor en la comprensión del ciclo del metano y de la meteorología compleja de Titán.
Titán: una meteorología animada por el metano
En Titán, el metano juega un papel meteorológico análogo al del agua en la Tierra. Se evapora de los lagos y mares, se condensa en la atmósfera y forma nubes, que ocasionalmente pueden caer en forma de lluvia sobre una superficie helada.
Las observaciones muestran nubes situadas en el hemisferio norte de Titán —región donde se concentran los principales lagos de metano, con una superficie comparable a la de los Grandes Lagos de América del Norte—. Es verano en este hemisferio. El ascenso de las nubes hasta altitudes que alcanzan los 45 kilómetros (frente a los 12 en la Tierra) ilustra la dinámica vertical de una atmósfera extendida, posible gracias a la baja gravedad de la luna.
Un avance en la química orgánica en medio criogénico
Paralelamente a estas observaciones meteorológicas, el estudio ha permitido un avance importante en el estudio de la química orgánica de Titán: la detección del radical metilo (CH₃), un compuesto inestable formado durante la disociación del metano. Esta molécula, hasta ahora no detectada en la atmósfera titaniana, constituye un intermediario fundamental en las cadenas de reacciones que producen hidrocarburos complejos.
Su presencia atestigua la riqueza química de Titán, cuyos procesos atmosféricos podrían esclarecer ciertas condiciones propicias para la emergencia de la vida. La posibilidad de seguir estas reacciones "en curso", y no solo a través de sus productos finales, representa un avance determinante para la comprensión de los entornos orgánicos extraterrestres.
Un ciclo atmosférico frágil
El estudio también subraya la vulnerabilidad del ciclo del metano en Titán. Una parte del metano se transforma en compuestos más pesados que caen a la superficie; otra se pierde cuando el hidrógeno escapa al espacio. En ausencia de fuentes profundas capaces de reinyectar metano en la atmósfera, esta podría empobrecerse con el tiempo —un fenómeno comparable a la pérdida de agua que sufrió Marte en su pasado—.
Hacia la misión Dragonfly
Los resultados de este estudio se inscriben en un continuo científico que va desde la misión Cassini-Huygens (1997-2017) hasta la misión Dragonfly, prevista para 2034. Este dron octocóptero de la NASA realizará vuelos sucesivos sobre la superficie de Titán para explorar diversos sitios y analizar su composición.
Asociada a los datos de los grandes observatorios (JWST, Hubble, Keck), la misión Dragonfly permitirá enriquecer considerablemente nuestra comprensión de Titán y esclarecer las condiciones físico-químicas que podrían existir en otros cuerpos celestes.