¿Un origen común para las atmósferas de Titán y la Tierra?

Las atmósferas de la Tierra y del satélite de Saturno Titán parecen estar íntimamente relacionadas con la última oleada de asteroides hidratados y cometas que tuvo lugar en el Sistema Solar. Esa etapa de la historia del Sistema Solar, que se produjo hace unos 3.900 millones de años, se denomina Gran Bombardeo Tardío, dado que involucró la llegada al sistema Tierra-Luna de gran cantidad de objetos ricos en agua y materia orgánica. Ese proceso se produjo como consecuencia de la dinámica planetaria que dio lugar a la migración de Júpiter y Saturno y que provocó un impulso gravitatorio sobre diversas regiones externas repletas de cuerpos helados. Los procesos físicos y químicos que se originaron como consecuencia de las tremendas fuerzas involucradas en esta migración originaron la etapa de enriquecimiento en volátiles de los planetas rocosos que posteriormente se precipitaron hacia el Sistema Solar interior, donde reside nuestro planeta.

Tanto la abundancia similar de nitrógeno molecular (N2) como la de los principales cocientes isotópicos de elementos orgánicos (véase figura) que obtuvieron diferentes instrumentos a bordo de la misión Cassini-Huygens (NASA-ESA) señalan que las atmósferas de la Tierra y Titán tuvieron un origen común. Dado que la Tierra se formó en un entorno muy caliente próximo al Sol ese periodo del gran bombardeo cometario resultó a la postre fundamental para enriquecer a la Tierra con los ingredientes básicos para la aparición de la vida. De hecho, tras los grandes impactos que excavaron enormes cuencas en una fase previa, buena parte de los grandes cráteres de la Luna fueron excavados por estos objetos enriquecedores en ese período tal y como dataron las muestras recogidas por las misiones Apolo. Fueron en total 382 kilogramos de rocas que fueron recogidas sistemáticamente por los astronautas de NASA, dada la ausencia de medios robóticos por aquel entonces. Posteriormente las misiones Luna de la Agencia Espacial Soviética añadirían 300 gramos más de materiales para su estudio minucioso en laboratorios terrestres. Por si fuera poco, la Meteoritical Society ya ha reconocido 135 meteoritos llegados desde nuestro satélite, algunos de las cuales pueden asociarse a zonas no muestreada por las susodichas misiones espaciales. La Luna todavía podría albergar importantes razones para ser explorada, como por ejemplo meteoritos de origen terrestre que datasen de esos tiempos remotos de los cuales la actividad geológica impide tener muestras directas. El estudio de tales materiales nos permitiría datar acontecimientos iniciales en la historia geológica y en la atmósfera de nuestro planeta.

Además del registro lunar de cráteres existen evidencias adicionales que demuestran el importante papel enriquecedor de los objetos que llegaron a la Tierra tras el gran bombardeo. Una de ellas revela que la composición de la corteza y el manto terrestre, particularmente su abundancia en metales, sólo es explicable en el contexto de un enriquecimiento posterior a su diferenciación química. Cabe recordar que los elementos siderófilos fueron segregados de la fase fundida primigenia para pasar a formar su núcleo de hierro níquel. Otros cocientes isotópicos, por ejemplo de osmio, medidos en emanaciones volcánicas indican que el material volátil está íntimamente asociado al tipo de meteoritos no diferenciado denominados condritas.

En resumen, las composiciones actuales de las atmósferas de Titán y la Tierra son enormemente similares pese a que ambos cuerpos planetarios se formaron a distancias del Sol muy diferentes lo que los llevó a través de una evolución fotoquímica muy diferente. Pese a ello, ambas atmósferas aparecen dominadas por nitrógeno molecular y poseen cocientes isotópicos de deuterio/hidrógeno (D/H), carbono (12C/13C), nitrógeno (14N/15N) y oxígeno (16O/18O) remarcablemente similares. Esto sugiere que los cuerpos ricos en agua y materia orgánica que enriquecieron el contenido de los planetas terrestres y los satélites de los planetas gigantes fueron comunes. La exploración futura de Titán y Encelado en Saturno, o Europa en Júpiter podrían aportar nuevas claves. Muy posiblemente en la próximas décadas asistiremos a una época dorada de la exploración espacial si la financiación de las misiones previstas por las diferentes agencias se lleva a buen término.

Nuestro escenario común para el origen de las atmósfera de la Tierra y Titán es favorable a que hace 3.900 millones de años llegasen a la Tierra compuestos orgánicos y volátiles capaces de cambiar el destino de nuestro, hasta entonces, maltrecho planeta por la enorme energía depositada como consecuencia de decenas de impactos anteriores.

Josep M. Trigo Rodríguez es científico titular del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) en Barcelona y miembro de la Sociedad Española de Astronomía y Javier Martín Torres es científico titular del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) en Torrejón de Ardoz, Madrid y es Secretario de Ciencia de Planetología de la Unión Europea de Geociencias. Artículo de investigación en la revista 'Planetary and Space Science': http://dx.doi.org/10.1016/j.pss.2011.02.011 Nota de prensa y vídeo del CSIC: http://bit.ly/gHEsEU