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VIII Reunión de la Sociedad Mexicana de Astrobiología Cuernavaca, Morelos. 24 de agosto de 2012 80 Presentación en cartel: QUÍMICA PLANETARIA SIMULACIÓN DE RELÁMPAGOS A BAJA TEMPERATURA EN LA ATMÓSFERA DE TITÁN Dení Tanibé Zenteno Gómez, Centro de Investigaciones Químicas, UAEM deni_zenteno@yahoo.com.mx Sandra Ignacia Ramírez Jiménez, Centro de Investigaciones Químicas, UAEM Introducción Titán es un satélite natural del planeta Saturno que tiene la peculiaridad de poseer una atmósfera formada principalmente por nitrógeno molecular (N2), como sucede con la atmósfera de la Tierra, aunque con una densidad ligeramente mayor. Otro de los componentes atmosféricos importantes de esta luna es el metano (CH4). La proporción de ambos gases varía dependiendo de la altura a la que se encuentren por encima de la superficie [1]. Dentro de la atmósfera de Titán se han encontrado compuestos de tipo hidrocarburo y nitrilo, que si bien no se sabe con certeza cómo se originan, parecen formarse debido a la posible ocurrencia de relámpagos cuya energía permite la ruptura de enlaces de las moléculas de los constituyentes principales y en consecuencia la combinación de los iones o radicales originados para formar nuevos compuestos químicos [2]. Aunque no se han detectado descargas eléctricas de tipo relámpago en Titán, o de alguna otra forma de descarga eléctrica atmosférica, existe evidencia de su existencia gracias a las observaciones realizadas por el instrumental de la misión Cassini-Huygens [1, 2]. En este trabajo se determinó el rendimiento energético de los compuestos químicos resultantes de una simulación de la ocurrencia de descargas eléctricas en la atmósfera de Titán, en un régimen de temperatura de -180 °C. Simulación a baja temperatura de la atmósfera de Titán Se llenó un reactor con 600 mbar de una mezcla gaseosa compuesta por 98% de N2 y 2% de CH4, previa evacuación de cualquier otro material dentro del reactor por medio de bombas de vacío. Posteriormente se enfrió el reactor con nitrógeno líquido para simular la temperatura de la atmósfera de Titán (aproximadamente -180ºC) y, con ayuda de una fuente de poder, se generó una descarga eléctrica utilizando como electrodos dos filamentos de tungsteno, de tal forma que la mezcla gaseosa contenida en el reactor fuese irradiada. Este procedimiento se realizó para distintos tiempos de irradiación, específicamente para 10, 20, 30, 40, 50, 75 y 100 minutos. Al finalizar la irradiación, los compuestos químicos sintetizados se introdujeron a un cromatógrafo de gases para separarlos y fueron caracterizados con la ayuda de un espectrómetro de masas. Además, para cada tiempo de irradiación se calculó la energía eléctrica asociada a la producción de cada uno de los compuestos obtenidos utilizando los valores de voltaje e intensidad de corriente proporcionados por la fuente de poder, integrándolos respecto al tiempo de irradiación. Graficando el número de moléculas obtenido para cada compuesto vs la energía de la descarga, se obtuvo el rendimiento energético para cada uno de los compuestos mediante el cálculo de la pendiente de cada curva resultante.
VIII Reunión de la Sociedad Mexicana de Astrobiología Cuernavaca, Morelos. 24 de agosto de 2012 81 Resultados Para todas las irradiaciones se obtuvieron diferentes abundancias en cada uno de los compuestos producidos. Además, no todos los compuestos se forman para todas las irradiaciones. En la Figura 1 se muestra un cromatograma a modo de ejemplo, en donde están indicados todos los compuestos que se obtuvieron para una irradiación de 100 minutos a una presión de 600 mbar. Siete de los principales compuestos obtenidos en los experimentos se enlistan en la Tabla 1, donde también se indica el tiempo de retención y el rendimiento energético de cada uno de ellos. La Figura 2 corresponde a una gráfica que muestra el número de moléculas vs la energía de la descarga para los siete compuestos de la Tabla 1. Es a partir de gráficas como ésta de donde se obtiene la pendiente (rendimiento energético) para cada uno de los compuestos sintetizados. Conclusiones Para cualquier energía, el compuesto que tiene la mayor producción es el cianuro de hidrógeno (HCN). El etano (CH3-CH3), el etino (CH≡CH) y el etanonitrilo (CH3-CN) son los compuestos que se sintetizan con mayor abundancia para cualquier valor de energía. Esto quiere decir que estos compuestos, junto con el HCN, no requieren de una gran cantidad de energía para formarse en comparación con el resto de los compuestos. Para energías mayores a los 20,000 J, la abundancia de los compuestos mencionados decae. Esto es debido seguramente a que hay mayor energía disponible que es utilizada para formar otros compuestos de mayor peso molecular. De manera general, puede decirse que las abundancias de todos los compuestos siguen el mismo patrón de comportamiento conforme aumenta la energía de la descarga eléctrica. Referencias [1] M. Fulchignoni, et. al., Nature 438, 785-791 (2005). [2] G. Contreras, tesis, Universidad Autónoma del Estado de Morelos (2010). Figuras y Tablas Tabla 1. Rendimiento energético de siete de los compuestos obtenidos tras la irradiación de una muestra gaseosa de nitrógeno (98%) y metano (2%). Compuesto Fórmula molecular Rendimiento energético (moléculas/J) Eteno C2H4 1.84×1013 Etano C2H6 2.84×1014 Etino C2H2 4.23×1014 Propano C3H8 1.58×1014 Etanodinitrilo C2N2 7.79×1013 Etanonitrilo C2H3N 3.46×1014 Propanonitrilo C3H5N 1.2×1014
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