Los tholins (del griego θολός, que significa "hazy" o "turbio") son una amplia variedad de compuestos orgánicos complejos formados mediante la irradiación de compuestos simples que contienen carbono, como el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) o el etano (C2H6), a menudo en combinación con nitrógeno (N2) o agua (H2O). Estos materiales se presentan como polímeros desordenados, compuestos por cadenas repetitivas de subunidades vinculadas y combinaciones complejas de grupos funcionales, típicamente nitrilos e hidrocarburos.
Origen y Definición
El término "tholin" fue acuñado por el astrónomo Carl Sagan y su colega Bishun Khare para describir las sustancias difíciles de caracterizar que obtenían en sus experimentos de tipo Miller-Urey sobre mezclas de gases que contienen metano, similares a las encontradas en la atmósfera de Titán. Sagan y Khare describieron estos productos como residuos marrones y pegajosos, proponiendo el término "tholins" como una descripción model-free.
Es importante notar que los tholins no son un único compuesto químico, sino un espectro de moléculas, incluyendo heteropolímeros, que otorgan una coloración rojiza a las superficies de ciertos cuerpos planetarios. Dependiendo de la fuente de energía y la abundancia de precursores, sus propiedades físicas y químicas pueden variar.
Formación de los Tholins
Formación Artificial (Laboratorio)
En el laboratorio, los tholins se sintetizan exponiendo mezclas gaseosas de N2 y CH4 a descargas eléctricas en condiciones de plasma frío, imitando los procesos que ocurren en el espacio. El análisis por espectroscopia infrarroja ha confirmado la presencia de grupos químicos como aminas primarias, nitrilos y porciones alquílicas (CH2/CH3), formando sólidos macromoleculares desordenados.
Formación Natural
En la naturaleza, los tholins se forman a través de procesos de pirólisis y radiólisis. El proceso comienza con la disociación e ionización del nitrógeno molecular (N2) y el metano (CH4) provocada por partículas energéticas y la radiación solar. A partir de aquí, se forman moléculas simples como el etileno, etano, acetileno y cianuro de hidrógeno. Posteriormente, estas moléculas reaccionan para formar benceno y otros compuestos orgánicos, cuya polimerización conduce a la formación de aerosoles de moléculas más pesadas que finalmente condensan y precipitan sobre la superficie planetaria.
Importancia en la Astrobiología
Los tholins son fundamentales para entender la química prebiótica. En presencia de agua, estos compuestos podrían servir como materias primas para la formación de los bloques básicos de la vida. Su existencia tiene implicaciones profundas sobre el origen de la vida en la Tierra y la posibilidad de vida en otros mundos. Además, como partículas en una atmósfera, los tholins dispersan la luz y pueden afectar la habitabilidad de un planeta o luna.
Ubicación en el Sistema Solar
Aunque no se forman naturalmente en la Tierra moderna, los tholins son abundantes en las superficies de cuerpos helados del sistema solar exterior, así como en las atmósferas de planetas y lunas, donde aparecen como aerosoles rojizos.