La missione Cassini-Huygens, ormai vicina alla sua fine, ha realizzato una sorprendente scoperta che riguarda l’esistenza di particolari molecole all’interno dell’atmosfera di Titano, la nebbiosa luna di Saturno, che sarebbero fondamentali nella produzione di complessi composti organici.

La grande luna di Saturno possiede una spessa atmosfera composta di azoto e metano con una chimica tra le più articolate del sistema solare. Per molti astronomi assomiglia molto all’atmosfera primordiale della Terra, prima che si accumulasse ossigeno al suo interno. È come osservare il nostro pianeta quando aveva poche centinaia di milioni di anni. Per questo motivo la luna è vista come un gigantesco laboratorio che potrebbe aiutarci a capire come si è sviluppata la vita sulla Terra e forse anche su altri corpi del sistema solare.

Azoto, metano ed energia. Nell’alta atmosfera di Titano, l’azoto e il metano sono esposti all’azione della luce solare e alle particelle molto energetiche della magnetosfera di Saturno.

Queste fonti di energia portano a far sì che si sviluppino reazioni chimiche tra l’azoto, l’idrogeno e il carbonio (carbonio e idrogeno sono le molecole che formano il metano, CH₄), le quali portano alla formazione di composti prebiotici più complessi.

Le molecole che si formano, essendo pesanti, tendono a scendere verso le zone inferiori dell’atmosfera e creano un denso aerosol organico che a volte raggiunge la superficie stessa di Titano.

I processi chimici che avvengono nell’atmosfera di Titano. Sono complessi e portano alle molecole base per la vita. | ESA/NASA (Bignami)

Il processo della formazione delle molecole che vi abbiamo raccontato finora, però, è molto complesso e difficile da capire.

Ora la sonda Cassini ha scoperto, sorprendentemente, l’esistenza di molecole con carica negativa (ossia con un surplus di elettroni) all’interno dell’aerosol.

La sorpresa sta nel fatto che gli scienziati non si aspettavano di trovarle perché le molecole con cariche negative – chiamate anioni – sono fortemente reattive e quindi non dovrebbero resistere a lungo nell’atmosfera, ma reagire immediatamente con altre molecole ad originare nuove sostanze. Se sono state osservate e rilevate significa che sono molto, ma molto abbondanti.

Il forno è nell’aerosol. Nello studio appena pubblicato su Astrophysical Journal Letters, un gruppo di ricercatori ha identificato alcune molecole caricate negativamente note come “anioni di catene carboniose”, che stando a quanto noto finora, sono alla base di molecole molto più complesse che, sulla Terra, devono aver reagito con altre sostanze ancora per dare origine alle prime forme di vita.

È interessante il fatto che le catene di carbonio diminuiscono vicino alla superficie della luna, mentre nell’aerosol sono molto abbondanti a significare che è nell’aerosol la fornace di molecole organiche più grandi. In altre parole si può affermare che è al suo interno dove il mix tra gli atomi di azoto, carbonio e idrogeno, sottoposti a forti dosi di energia, si uniscono a formare molecole molto complesse.

Il CAPS, lo strumento che ha permesso di rilevare le complesse molecole su Titano. | ESA/NASA

Processo universale? «È la prima volta che si è riusciti a identificare catene di anioni carboniosi in un’atmosfera simile a quella di alcuni pianeti e quelle molecole sono vitali nella creazione di molecole organiche più grandi e più complesse. Fino ad oggi si erano visti processi del genere nel “mezzo interstellare” (ossia nel vuoto tra una stella e l’altra), ma ora li abbiamo osservati anche in un ambiente completamente differente e questo suggerisce che il processo potrebbe essere un universale per la costruzione di molecole organiche complesse», spiega Ravi Desai dell’University College di Londra.

Ora ci si chiede se ciò possa avvenire anche in altri ambienti ricchi di azoto e metano, come quelli che ci sono su Plutone, Tritone o su pianeti extrasolari. La risposta potrebbe arrivare dalle future missioni spaziali, come dal telescopio Webb, in grado di analizzare le atmosfere di alcuni pianeti oltre il nostro sistema solare, a missioni specifiche per lo studio di tali pianeti.

Le rilevazioni sono state effettuate dallo spettrometro di Cassini chiamato CAPS, quando la sonda passò tra i 900 e i 1.300 chilometri al di sopra della superficie di Titano.