Descubrimiento inesperado en Titán: la luna de Saturno desafía las reglas de la química y ofrece pistas sobre el origen de la vida
En las heladas llanuras de Titán, donde el metano sustituye al agua y el frío congela casi todo, la química parece romper sus propias leyes. Científicos de la NASA y la Universidad de Chalmers han descubierto que esta luna de Saturno podría esconder claves sobre cómo comenzó la vida en la Tierra.
Por Enrique Coperías
Mosaico en color en el infrarrojo cercano tomado por la nave Cassini de la NASA, donde se aprecia el reflejo del Sol sobre los mares polares del norte de Titán. Cortesía: NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona/Universidad de Idaho
Un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, y de la NASA ha descubierto en Titán, la gran luna anaranjada de Saturno, un fenómeno químico que contradice uno de los principios más elementales de la química: que las sustancias polares y no polares —como el agua y el aceite— no se mezclan.
En el gélido entorno de Titán, a casi 180 grados bajo cero, esta norma deja de cumplirse. El hallazgo, publicado en la revista PNAS, podría ofrecer nuevas pistas sobre la química que precedió al origen de la vida.
Titán, lleva décadas fascinando a los científicos. Su atmósfera densa, compuesta sobre todo por nitrógeno y metano, y su temperatura extrema recuerdan a las condiciones que se cree que existían en la Tierra primitiva, hace miles de millones de años.
«Son descubrimientos muy emocionantes que pueden ayudarnos a comprender algo a una escala enorme, un mundo tan grande como Mercurio», explica Martin Rahm, profesor asociado del Departamento de Química e Ingeniería Química y autor principal del estudio, en un comunicado de la Universidad Tecnológica de Chalmers.
Titán, un laboratorio natural para entender los orígenes de la vida
El trabajo muestra que tres compuestos abundantes en la superficie y la atmósfera de Titán — el metano, el etano y el cianuro de hidrógeno— pueden interactuar de formas que antes se creían imposibles. Sin ir más lejos, el cianuro de hidrógeno, una molécula extremadamente polar, puede formar cristales junto al metano y el etano, que son completamente apolares. En condiciones normales, estas sustancias se mantendrían separadas, como el agua y el aceite.
«El descubrimiento de esta interacción inesperada podría cambiar nuestra forma de entender la geología de Titán y sus paisajes de lagos, mares y dunas», apunta Rahm. Y añade—: Además, es probable que el cianuro de hidrógeno desempeñe un papel clave en la formación abiótica de los componentes esenciales de la vida, como los aminoácidos y las bases nitrogenadas del ADN».
En palabras de este químico, «el trabajo ofrece una nueva ventana sobre la química que pudo preceder al surgimiento de la vida en entornos extremos e inhóspitos».
La superficie de Titán, la mayor luna de Saturno, fotografiada por la sonda Huygens de la ESA durante su descenso en 2005. Cortesía: ESA/NASA/Uni. Arizona
La colaboración entre Chalmers y la NASA que desafió las reglas de la química
La investigación nació de una pregunta abierta sobre Titán que inquietaba a los científicos de la NASA: ¿qué ocurre con el cianuro de hidrógeno una vez que se forma en la atmósfera de Titán? ¿Se acumula sobre la superficie o reacciona con otros compuestos?
Para averiguarlo, un equipo de investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), en California, mezcló cianuro de hidrógeno con metano y etano a temperaturas de unos –180 °C. A esas condiciones, el cianuro es sólido, mientras que el metano y el etano son líquidos.
Recordemos que el cianuro de hidrógeno (HCN) es una de las moléculas más simples y reactivas del universo, y los científicos creen que pudo ser clave en la química prebiótica, es decir, en los procesos que precedieron al origen de la vida. En condiciones adecuadas, el HCN puede reaccionar para formar aminoácidos, azúcares y bases nitrogenadas, los mismos componentes que forman las proteínas y el ADN.
La colaboración entre Chalmers y la NASA que desafió las reglas de la química
Los experimentos, analizados mediante espectroscopía láser, revelaron algo desconcertante: las moléculas permanecían intactas, pero habían interactuado. Para comprender qué había ocurrido, los investigadores del JPL recurrieron al grupo de Rahm, especialista en la química del cianuro de hidrógeno.
«De ahí surgió una colaboración teórica y experimental muy estimulante entre Chalmers y la NASA —recuerda el químico sueco. Y continúa—: La pregunta que nos hicimos era un poco loca: ¿podrían los resultados explicarse si el metano o el etano se hubieran incorporado a la estructura cristalina del cianuro? Eso contradice la regla de oro de la química, el ‘lo semejante disuelve a lo semejante’, según la cual estas sustancias no deberían mezclarse».
Mediante simulaciones informáticas a gran escala, el equipo de Chalmers probó miles de posibles configuraciones moleculares en estado sólido. Descubrieron que los hidrocarburos podían penetrar en la red cristalina del cianuro de hidrógeno y formar nuevas estructuras estables llamadas co-cristales.
«Esto puede suceder a temperaturas muy bajas, como las que reinan en Titán. Nuestros cálculos no solo muestran que las mezclas son estables en esas condiciones, sino que además predicen espectros de luz que coinciden muy bien con las mediciones de la NASA», comenta Rahm.
El dron Dragonfly, diseñado por la NASA y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, podría viajar a Titán en 2034, para explorar su superficie. Cortesía: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
Ampliación de los límites de la química y la astrobiología
El hallazgo pone en entredicho una de las reglas más conocidas de la química, aunque el investigador prefiere no dramatizarlo. «No creo que sea el momento de reescribir los libros de texto —afirma con una sonrisa.— Lo veo más bien como un ejemplo hermoso de cómo los límites de la química pueden moverse y de que las reglas universales a veces tienen excepciones».
La NASA tiene previsto enviar en 2034 la misión Dragonfly, un dron que explorará la superficie de Titán en busca de compuestos orgánicos y señales químicas prebiológicas. Hasta entonces, el equipo de Rahm continuará estudiando la química del cianuro de hidrógeno, en colaboración con la agencia estadounidense.
«El cianuro de hidrógeno se encuentra en muchos rincones del universo —en nubes de polvo, atmósferas planetarias y cometas—. Nuestros resultados pueden ayudarnos a entender lo que sucede en otros ambientes fríos del espacio. Tal vez descubramos que otras moléculas no polares también pueden integrarse en estos cristales, y eso nos diría mucho sobre cómo empezó la química de la vida», concluye Rahm.▪️
Información facilitada por la Universidad Tecnológica de Chalmers
Fuente: F. Izquierdo-Ruiz, M. L. Cable, R. Hodyss, T. H. Vu, H. Sandström, A. Lobato & M. Rahm. Hydrogen cyanide and hydrocarbons mix on Titan. PNAS (2025). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2507522122
