Z arizonské univerzity
První experimentální důkaz ukazující, jak může být atmosférický dusík začleněn do organických makromolekul, uvádí tým University of Arizona. Zjištění ukazuje, jaké organické molekuly lze na Titanu, Měsíci Saturn, které vědci považují za model chemie pre-life Earth, najít.
Země a Titan jsou jediná známá tělesa planetární velikosti, která mají hustou atmosféru převážně dusíku, uvedl Hiroshi Imanaka, který výzkum provedl jako člen chemického a biochemického oddělení UA.
Jak složité organické molekuly dusíkují v prostředí, jako je raná Země nebo Titanova atmosféra, je velkým tajemstvím, řekla Imanaka.
"Titan je tak zajímavý, protože jeho dusík-ovládaná atmosféra a organická chemie nám mohou poskytnout vodítko k původu života na naší Zemi," řekla Imanaka, nyní pomocná vědecká pracovnice v Lunární a planetární laboratoři UA. "Dusík je nezbytným prvkem života."
Avšak nebude to dělat žádný dusík. Plynný dusík musí být přeměněn na chemicky účinnější formu dusíku, která může řídit reakce, které tvoří základ biologických systémů.
Imanaka a Mark Smith přeměnili plynnou směs dusíku a metanu podobnou atmosféře Titanu na sbírku organických molekul obsahujících dusík ozářením plynu pomocí vysokoenergetických UV paprsků. Laboratorní uspořádání bylo navrženo tak, aby napodobovalo vliv slunečního záření na Titanovu atmosféru.
Většina dusíku se přesunula přímo do pevných látek, spíše než plynných, řekl Smith, profesor UA a vedoucí chemie a biochemie. Předchozí modely předpovídaly, že by se dusík přeměnil z plynných sloučenin na pevné látky v delším postupném procesu.
Titan vypadá oranžově, protože planeta obklopuje smog organických molekul. Částice v smogu se nakonec usadí na povrch a mohou být vystaveny podmínkám, které by mohly vytvořit život, řekl Imanaka, který je také hlavním vyšetřovatelem institutu SETI v Mountain View v Kalifornii.
Vědci však nevědí, zda částice smogu Titanu obsahují dusík. Pokud jsou některé částice stejnými organickými molekulami obsahujícími dusík, které vytvořil tým UA v laboratoři, jsou podmínky vedoucí k životu pravděpodobnější, řekl Smith.
Laboratorní pozorování, jako jsou tato, naznačují, co by měly hledat další vesmírné mise a jaké nástroje by měly být vyvinuty, aby pomohly při hledání, řekl Smith.
Papír Imanaky a Smithe „Tvorba dusíkatých organických aerosolů v horní atmosféře Titanu“ je naplánován na vydání v časném online vydání Sborníku Národní akademie věd v týdnu 28. června. NASA poskytla výzkum na financování.
Vědci UA chtěli simulovat podmínky v tenké horní atmosféře Titanu, protože výsledky z Cassini Mission naznačily, že „extrémní UV“ záření dopadající do atmosféry vytváří složité organické molekuly.
Imanaka a Smith proto použili synchroton National Laboratory v laboratoři Lawrence Berkeley National Laboratory v Berkeley v Kalifornii, aby vystřelili vysokoenergetické UV světlo do válce z nerezové oceli obsahující plynný dusík a metan udržovaný při velmi nízkém tlaku.
Vědci použili hmotnostní spektrometr k analýze chemických látek, které vyplynuly z záření.
Jednoduše, i když to zní, nastavení experimentálního zařízení je komplikované. Samotné UV záření musí procházet řadou vakuových komor na své cestě do plynové komory.
Mnoho vědců chce používat pokročilý světelný zdroj, takže konkurence v čase na nástroji je tvrdá. Imanaka a Smithovi byly přiděleny jeden nebo dva časové úseky ročně, z nichž každý byl po dobu osmi hodin denně pouze po dobu pěti až 10 dnů.
Pro každý časový úsek museli Imanaka a Smith zabalit všechna experimentální zařízení do dodávky, jet do Berkeley, nastavit choulostivé vybavení a zahájit intenzivní sérii experimentů. Někdy pracovali déle než 48 hodin, aby využili maximum ze svého času na pokročilém světelném zdroji. Dokončení všech nezbytných experimentů trvalo roky.
Imanaka řekl: „Pokud nám chybí jen jeden šroub, zmařuje to náš čas paprsku.“
Na začátku analyzoval pouze plyny z válce. Nezjistil však žádné organické sloučeniny obsahující dusík.
Imanaka a Smith si mysleli, že v experimentálním uspořádání bylo něco špatného, takže systém vylepšili. Ale stále žádný dusík.
"Bylo to docela tajemství," řekl Imanaka, první autor knihy. "Kam směřoval dusík?"
Nakonec oba vědci shromáždili kousky hnědého gunk, které se shromáždily na stěně válce, a analyzovali jej pomocí toho, co Imanaka nazvala „nejmodernější technikou hmotnostního spektrometru“.
Imanaka řekl: „Pak jsem konečně našel dusík!“
Imanaka a Smith předpokládají, že se takové sloučeniny vytvářejí v Titanově horní atmosféře a nakonec spadnou na povrch Titanu. Jakmile jsou na povrchu, přispívají k prostředí, které napomáhá evoluci života.
