Obrazový kredit: UA
Zatímco kosmická loď Cassini letí směrem k Saturn, chemici na Zemi způsobují plastické znečištění, jako je ta, prší atmosférou Saturnova měsíce, Titanu.
Vědci mají podezření, že organické látky padají z Titanovy oblohy po miliardy let a mohou to být sloučeniny, které připravují půdu pro další chemický krok k životu. Spolupracují na laboratorních experimentech University of Arizona, které pomohou vědcům Cassini interpretovat data Titanu a naplánovat budoucí misi, která by na Titanův povrch nasadila laboratoř organické chemie.
Chemici v laboratoři Marka A. Smithe na Arizonské univerzitě vytvářejí sloučeniny, jako jsou ty, které kondenzují z Titanovy oblohy bombardováním analogu Titanovy atmosféry elektrony. To produkuje „tholiny“? organické polymery (plasty), které se nacházejí v Titanově horní atmosféře dusíku a metanu. Titanovy tholiny jsou vytvářeny ultrafialovým sluncem a elektrony proudícími ze Saturnova magnetického pole.
Tholiny se musí rozpustit, aby vytvořily aminokyseliny, které jsou základními stavebními kameny života. Chemici však vědí, že tholiny se nerozpouští v Titanových etan / metanových jezerech nebo oceánech.
Snadno se však rozpustí ve vodě nebo amoniaku. A experimenty provedené před 20 lety ukazují, že rozpuštění tholinů v kapalné vodě produkuje aminokyseliny. V tekuté vodě se tedy v Titanově verzi prvotní polévky mohou vařit aminokyseliny.
Kyslík je další nezbytný pro život na Zemi. Ale v Titanově atmosféře není téměř žádný kyslík.
Minulý rok však Caitlin Griffith z Lunární a planetární laboratoře UA objevila na povrchu Titanu vodní led. (Viz Titan odhaluje povrch, kterému dominuje Icy Bedrock.) Planetární vědec UA Jonathan Lunine a další teoretizují, že když na Titanu propuknou sopky, část tohoto ledu se může roztavit a protékat krajinou. Podobné toky by mohly vzniknout, když komety a asteroidy vrazí do Titanu.
Ještě lepší je, že Titanova voda nemusí okamžitě zamrznout, protože je pravděpodobně protkaná dostatečným množstvím amoniaku (nemrznoucí směsi), aby zůstala tekutá po dobu asi 1 000 let, poznamenali Smith a Lunine ve výzkumné zprávě zveřejněné v loňském listopadu v časopisu „Astrobiologie“.
Ačkoliv je Titan extrémně chladný - asi 94 stupňů kelvinů (minus 180 stupňů Celsia nebo minus 300 stupňů Fahrenheita) - voda může krátce protékat povrchem a dodávat kyslík a médium pro chemii, dochází k závěru.
Abychom lépe porozuměli tomu, jak to všechno může spolupracovat, Smithova skupina vytváří v laboratoři tholiny, analyzuje jejich spektroskopické vlastnosti a snaží se pochopit jejich chemii.
„Snažíme se zjistit, jak budou sloučeniny reagovat s roztavenou vodou na Titanově povrchu, jaké sloučeniny vytvářejí, a proto, co bychom měli opravdu hledat,“ vysvětlil Smith. "Nehledáme jen atmosférický plast, který sedí na povrchu, ale výsledek časového a energetického příkonu za miliardy let."
"Chceme vědět, jaké druhy molekul se vyvinuly, a zda se vyvinuly podél cest, které by mohly poskytnout vhled do toho, jak se biologické molekuly vyvíjely na prapůvodní Zemi," řekl.
Mark A. Smith, profesor a vedoucí chemického oddělení UA
„Něco z toho, co jsme se dosud při našich experimentech naučili, je to, že tyto materiály jsou hrubé směsi neuvěřitelně složitých molekul,“ Smith dodal. „Carl Sagan strávil posledních 10 let svého života studiem těchto sloučenin experimenty, jako je ten náš. To, co jsme našli, doplňuje jeho práci. Vidíme stejné spektroskopické podpisy. “
Smithova skupina však také zjistila, že existuje složka těchto molekul, která je velmi reaktivní a mohla by v rozumném časovém rámci snadno reagovat na povrchu Titanu za vzniku okysličených sloučenin.
"A to je to, co právě teď začínáme rozpadat," Řekl Smith.
„Naše práce se letos na podzim stane mnohem zajímavější, v našich experimentech na Advanced Light Source of Lawrence Berkeley Lab,“ dodal. "Budeme používat synchrotron k vytvoření tholinů fotochemicky, pomocí velmi energetických fotonů rozbít tento titanový plyn vakuovým ultrafialovým zářením."
Vakuové ultrafialové záření dopadá na molekuly dusíku a metanu v horní atmosféře Titanu a odstraňuje je. Vědci nevědí, jestli to produkuje stejné druhy polymerů, které jsou vytvářeny elektrickým výbojem.
"Když můžete prasknout molekuly dusíku a metanu světlem, můžete získat polymery podobné těm, které vznikají, když je elektrický výboj rozbije," řekl Smith. "Nebo můžete získat různé polymery." Chemie je docela složitá a my prostě neznáme odpovědi na tolik nejjednodušších otázek. Ale to je jeden z důvodů, proč budeme provádět experimenty v Berkeley.?
Práce probíhající v Smithově laboratoři jsou důležité pro vědce na misi Cassini Mission NASA a případné následné mise do Saturn. Orbiter Cassini byl zahájen v roce 1997 a má v prosinci vypustit sondu do Titanovy atmosféry. Tato sonda Huygens se vznáší na povrch Titanu příští leden.
„Titanova tlustá oranžová vrstva aerosolu v mlze je v podstatě banda organických plastů? polymery uhlíku, vodíku a dusíku, “řekl Smith, vedoucí chemického oddělení UA. "Částice se nakonec usadí na Titanově povrchu, kde produkují organickou surovinu pro jakoukoli probíhající organickou chemii."
Cassiniho Huygensova sonda bude prvním nástrojem, který tento vzorek skutečně odebere. Vědcům poskytne několik základních chemických informací o tomto materiálu. Sonda jim však příliš neřekne o organické chemii na Titanově povrchu.
Následná mise v Titanu, která zahrnuje robotickou laboratoř organické chemie, poskytne vědcům mnohem podrobnější pohled na povrch. Experiment navrhli Lunine a Smith ve spolupráci s vědci z Caltech a Jet Propulsion Laboratory NASA.
Lunine vede skupinu Astrobiologického institutu NASA zaměřenou na Titan a je jednou ze tří interdisciplinárních vědců misí Cassini pro sondu Huygens.
„Nevíme opravdu, jak se život utvářel na Zemi nebo na jakékoli planetě, která se utvořila?“ Řekla Lunine. „Nezůstaly žádné stopy toho, jak se to stalo na Zemi, protože všechny organické molekuly Země byly doposud biochemicky zpracovány. Titan je naše nejlepší šance studovat organickou chemii v planetárním prostředí, které zůstalo bez života po miliardy let.?
Původní zdroj: UA News Release
