Podczas, gdy Cassini zbliża się do Saturna, naukowcy na Ziemi syntezują plastikowe zanieczyszczenia podobne do tych, które przepływają przez atmosferę księżyca Saturna, Tytana.

Naukowcy podejrzewają, że związki organiczne spadają z deszczami z tytanowego nieba od miliardów lat i mogą stanowić kombinację, która jest przygotowaniem następnego chemicznego kroku w kierunku powstania życia. W laboratorium Uniwersytetu Arizona (UA) opracowali eksperymenty, które pomogą naukowcom zajmującym się Cassini w interpretacji danych z Tytana i zaplanowaniu przyszłej misji, która zakładałaby rozlokowanie na powierzchni Tytana laboratorium chemii organicznej.

Chemicy w laboratorium Marka A. Smith'a na UA wytworzyli związki takie, jak te, które kondensują się na niebie Tytana, przez bombardowanie analogu atmosfery Tytana elektronami. To prowadzi do powstania tak zwanych “tholin” – organicznych polimerów (plastików) znalezionych w wyższych warstwach azotowo-metanowej atmosfery Tytana. Tholiny z Tytana powstają pod wpływem ultrafioletowego pasma promieniowania słonecznego i strumienia elektronów z pola magnetycznego Saturna.

Tholiny muszą rozpuszczać się by brać udział w powstawaniu aminokwasów, które są podstawowym budulcem życia. Ale chemicy wiedzą, że tholiny nie będą rozpuszczać się w etanowo-metanowych jeziorach i oceanach Tytana.

Jednakże, chętnie rozpuszczają się w wodzie lub amoniaku. A eksperymenty przeprowadzone 20 lat temu pokazują, że rozpuszczone w wodzie, tholiny wytwarzają aminokwasy.

Więc, gdyby dodać wodę, roztwór aminokwasów mogłyby występować w tytanowej wersji pierwotnej zupy.

Tlen jest kolejnym składnikiem niezbędnym dla życia na Ziemi. Ale w atmosferze Tytana prawie wogóle nie ma tlenu.

Ostatniego roku, Caitlin Griffith z należącego do UA Lunar and Planetary Laboratory odkryła wodny lód na powierzchni Tytana. Badacz planetarny z UA Jonathan Lunine i inni snuli teorie, że gdyby wulkan wybuchł na Tytanie odrobina tego lodu mogłaby się roztopić i rozlać na okolicę. Taki sam spływ mógłby nastąpić w wyniku uderzenia komety lub asteroidy w Tytana.

Co lepsze woda na Tytanie mogłaby nie zamarznąć od razu, ponieważ jest tam wystarczająco dużo amoniaku (odmrażacz) żeby zachować ją w stanie ciekłym przez ok. 1000 lat, Smith i Luine odnotowali to w magazynie naukowym “Astrobiology” opublikowanym ubiegłego listopada.

Więc, mimo, że Tytan jest ekstremalnie zimny – ok. 94 stopni Kelvina (180 stopni Celsjusza poniżej zera, lub minus 300 stopni Fahrenheita) – woda mogłaby spokojnie przepływać po powierzchni, dostarczając tlenu i katalizatora reakcjom chemicznym, podsumowali.

Żeby lepiej zrozumieć jak to wszystko mogłoby działać razem, zespół Smith'a produkuje tholiny w laboratorium, analizuje ich właściwości spektroskopowe, i próbuje zrozumieć ich właściwości chemiczne.

Próbujemy nauczyć się jak te związki będą reagować z roztopioną wodą na powierzchni Tytana, jakie związki utworzą, i czego tak naprawdę powinniśmy szukać,” wyjaśnia Smith. “Nie szukamy tylko atmosferycznego plastiku osiadłego na powierzchni, ale także rezultatu działania czasu i energii na przestrzeni miliardów lat.”

Chcemy wiedzieć, jaki rodzaj molekuł wyewoluował, oraz czy ewoluował ścieżkami, które mogłyby dostarczyć informacji na temat tego, jak biomolekuły pojawiły się na pierwotnej Ziemi ,” powiedział.

Conieco z tego, czego nauczyliśmy się dotychczas z naszych eksperymentów to to, że te materiały to głównie mieszaniny niesamowicie złożonych molekuł,” dodaje Smith. “Carl Sagan spędził ostatnie 10 lat swojego życia studiując te kompleksy związków chemicznych w eksperymentach takich, jak nasze. To, co odkryliśmy uzupełnia jego pracę. Oglądamy te same widma spektroskopowe.”

Ale grupa Smith'a odkryła także, że istnieje mieszanina tych molekuł, która jest wysoce reaktywna i może łatwo, w rozsądnym przedziale czasowym, reagować na powierzchni Tytana dostarczając związków tlenowych.

I to właśnie zaczynamy rozwikływać,” powiedział Smith.

Praca postępująca w laboratorium Smith'a jest ważna dla naukowców z misji Cassini i możliwych następnych misji do Saturna. Orbiter Cassini został wysłany w 1997 roku i ma odpalić sondę w kierunku powierzchni Tytana w grudniu. Próbnik Huygens'a doleci do powierzchni księżyca w styczniu przyszłego roku.

Gruba, pomarańczowa powłoka gazowa Tytana to po prostu masa organicznych plastików – polimerów węgla, wodoru i azotu,” powiedział Smith, głowa wydziału chemicznego UA. “Cząsteczki czasem osadzaja się na powierzchni Tytana, gdzie biorą udział w tworzeniu podstawy organicznej do postępu wszelkich procesów chemii organicznej.”

Próbnik Hyugens'a z Cassini będzie pierwszym przyrządem, który będzie badał gazy otaczające Tytana. To dostarczy naukowcom szczątków chemicznych informacji dotyczących tego materiału. Ale próbnik nie da im wiele, jeśli chodzi o chemię organiczną Tytana.

Następna misja na Tytan zawierająca zrobotyzowane laboratorium chemii organicznej da naukowcom bardziej szczegółowe spojrzenie na powierzchnię. Ten eksperyment jest projektowany przez Lunine i Smith'a we współpracy z pracownikami Caltech i Jet Propulsion Laboratory. Lunine dowodzi grupą instytutu astrobiologii NASA skupioną na badaniu Tytana, i jest jednym z trzech międzywydziałowych naukowców w misji Cassini, pracujących nad sondom Huygens.

Tak naprawdę nie wiemy jak życie zostało uformowane na Ziemi, oraz na jakiejkolwiek planecie, na której powstało,” powiedział Lunine. “Nie zostały żadne ślady po tym, co się stało na Ziemi, ponieważ wszystkie ziemskie molekuły organiczne zostały dotąd przetworzone chemicznie. Tytan jest naszą najlepszą szansą, żeby przestudiować chemię organiczną w środowisku planetarnym, które jest pozbawione życia przez miliardy lat.”

Autor

Agata Rożek
Agata Rożek

Jako astronomka obecnie pracuję na University of Kent w Wielkiej Brytanii. Przygodę z astronomią zaczęłam od nauki obsługi Uniwersałów na obozach Almukantaratu. Obecnie obserwuję planetoidy zbliżające się do Ziemi, przy pomocy teleskopów ESO i radaru Arecibo.

Komentarze

  1. Stefan    

    Nie biliony — Amerykańskie biliony to nasze miliardy. W tym przypadku miliardy lat.

Komentarze są zablokowane.