O aquecimento de matéria orgânica complexa na presença de água pode ser uma fonte importante dos abundantes gases atmosféricos de nitrogênio e metano da Titan, de acordo com novas pesquisas do Southwest Research Institute e da Carnegie Institution for Science.
Os abundantes gases atmosféricos e metano abundantes de Titan são características notáveis da lua que podem ajudar a restringir sua origem e evolução. Crédito da imagem: SWRI.
A origem, idade e evolução da atmosfera do titã da lua de Saturno, que é aproximadamente 95% de nitrogênio e 5% de metano, tem intrigado os cientistas desde que foi descoberto em 1944.
“Embora apenas 40% do diâmetro da Terra, Titã tem uma atmosfera 1,5 vezes mais densa que a Terra, mesmo com uma gravidade mais baixa”, disse a Dra. Kelly Miller, pesquisadora do Southwest Research Institute.
“Caminhar na superfície de Titã se sentiria um pouco como mergulho.”
“A presença de metano é fundamental para a existência da atmosfera de Titã”.
“O metano é removido por reações causadas pela luz solar e desapareceria em cerca de 30 milhões de anos, após o que a atmosfera congelaria a superfície”.
“Os cientistas acham que uma fonte interna deve reabastecer o metano, ou então a atmosfera tem uma vida geologicamente curta”.
No estudo anterior, o Dr. Miller e os colegas propuseram um modelo teórico de como a atmosfera pode ter se desenvolvido e é reabastecido ao longo dos anos.
Eles teorizaram que grandes quantidades de materiais orgânicos altamente complexos são aquecidos no interior rochoso de Titã, liberando nitrogênio, bem como gases de carbono como metano.
O gás então penetra na superfície, onde forma uma atmosfera espessa ao redor da lua.
Essa teoria é corroborada pelos novos experimentos da equipe que aqueciam materiais orgânicos em temperaturas de 250 a 500 Celsius em pressões de até 10 kilobars para simular as condições interiores do Titan.
Os experimentos produziram gases de carbono como dióxido de carbono e metano em quantidades suficientes para ajudar a fornecer o reservatório atmosférico de Titan.
Eles são amplamente baseados em dados da missão SpaceCraft da Cassini-Huygens da NASA, lançada em 1997 e explorou o sistema de Saturno de 2004 a 2017.
“Nossos resultados indicam que o metano e o dióxido de carbono são formados, com a proporção entre os dois, dependendo de uma infinidade de fatores, principalmente a temperatura e, em menor grau, a constante dielétrica de água e abundância de carbonil no material de partida”, os pesquisadores disse.
“O metano suficiente é produzido para fonte do reservatório atmosférico de Titan se as temperaturas forem maiores que 250 graus Celsius.”
“O nitrogênio é volatilizado, principalmente na forma de amônia, em abundância suficiente para obter pelo menos 50 % do nitrogênio atmosférico de Titã”.
“As características isotópicas do material volatilizado em relação aos orgânicos iniciais são consistentes com as restrições atuais para a natureza do complexo acumulado Organics e a atmosfera evoluída de Titã”.
A equipe descobertas aparecer no diário Geochimica e Cosmochemistry Acta.
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Ke Miller et al. 2025. O aquecimento experimental de matéria orgânica complexa nas condições interiores de Titan apóia contribuições para a atmosférica n2 e cap4. Geochimica e Cosmochemistry Acta 390: 38-56; doi: 10.1016/j.gca.2024.12.026