Z arizonskej univerzity
Prvý experimentálny dôkaz, ktorý ukazuje, ako sa atmosférický dusík môže začleniť do organických makromolekúl, uvádza tím University of Arizona. Zistenie naznačuje, aké organické molekuly sa dajú nájsť na Titáne, Saturnovom mesiaci, o ktorom si vedci myslia, že je modelom chémie pred životom Zeme.
Zem a Titan sú jediné známe telá s veľkosťou planéty, ktoré majú hustú atmosféru s prevažne dusíkom, uviedol Hiroshi Imanaka, ktorý výskum uskutočnil ako člen chemického a biochemického oddelenia UA.
Imanaka povedal, že zložité organické molekuly sa dusíkujú v prostredí, ako je raná Zem alebo Titanova atmosféra.
„Titan je taký zaujímavý, pretože jeho dusíkatá atmosféra a organická chémia by nám mohli naznačiť pôvod života na našej Zemi,“ povedala Imanaka, teraz pomocná vedecká pracovníčka v lunárnom a planetárnom laboratóriu UA. „Dusík je nevyhnutným prvkom života.“
Nielen dusík. Plynný dusík musí byť prevedený na chemicky aktívnejšiu formu dusíka, ktorá môže riadiť reakcie, ktoré tvoria základ biologických systémov.
Imanaka a Mark Smith premenili plynnú zmes dusíka a metánu podobnú atmosfére Titanu na súbor organických molekúl obsahujúcich dusík ožiarením plynu vysokoenergetickými UV lúčmi. Laboratórne usporiadanie bolo navrhnuté tak, aby napodobňovalo vplyv slnečného žiarenia na Titanovu atmosféru.
Väčšina dusíka sa presunula priamo do pevných zlúčenín, nie do plynných, povedal Smith, profesor UA a vedúci chémie a biochémie. Predchádzajúce modely predpokladali, že dusík sa bude zdĺhavým stupňovitým procesom pohybovať z plynných zlúčenín na pevné.
Titan vyzerá oranžovo, pretože planétu obklopuje smog organických molekúl. Častice v smogu sa nakoniec usadia na povrch a môžu byť vystavené podmienkam, ktoré by mohli viesť k životu, povedal Imanaka, ktorý je tiež hlavným vyšetrovateľom v inštitúte SETI v Mountain View v Kalifornii.
Vedci však nevedia, či častice titanového smogu obsahujú dusík. Ak sú niektoré častice rovnaké organické molekuly obsahujúce dusík, ktoré vytvoril tím UA v laboratóriu, pravdepodobnejšie sú podmienky priaznivé pre život, povedal Smith.
Laboratórne pozorovania, ako sú tieto, naznačujú, čo by mali hľadať ďalšie vesmírne misie a aké nástroje by sa mali vyvinúť na pomoc pri hľadaní, povedal Smith.
Publikácia Imanaka a Smitha „Tvorba dusíkatých organických aerosólov v hornej atmosfére Titanu“ je naplánovaná na vydanie v ranom online vydaní zborníka Národnej akadémie vied v týždni 28. júna. NASA poskytla financovanie výskumu.
Vedci UA chceli simulovať podmienky v tenkej hornej atmosfére Titanu, pretože výsledky z misie Cassini naznačujú, že „extrémne UV“ žiarenie zasiahnuté atmosférou vytvára zložité organické molekuly.
Imanaka a Smith preto použili synchrotón National Laboratory v laboratóriu Lawrence Berkeley National Laboratory v Berkeley v Kalifornii, aby nastrelili vysokoenergetické UV svetlo do valca z nehrdzavejúcej ocele obsahujúceho plynný dusík a metán udržiavaný pri veľmi nízkom tlaku.
Vedci použili hmotnostný spektrometer na analýzu chemikálií, ktoré boli výsledkom žiarenia.
Nastavenie experimentálneho zariadenia je jednoduché, aj keď to znie zložito. Samotné ultrafialové svetlo musí na svojej ceste do plynovej komory prechádzať radom vákuových komôr.
Mnoho vedcov chce používať pokročilý svetelný zdroj, takže konkurencia v čase na nástroji je tvrdá. Spoločnosti Imanaka a Smith boli pridelené jeden alebo dva časové úseky ročne, z ktorých každý bol na osem hodín denne iba päť až 10 dní.
Pre každý časový úsek museli Imanaka a Smith zabaliť všetky experimentálne vybavenie do dodávky, odviezť do Berkeley, postaviť krehké vybavenie a začať s intenzívnou sériu experimentov. Občas pracovali viac ako 48 hodín, aby využili svoj maximálny čas na zdokonalenom svetelnom zdroji. Dokončenie všetkých potrebných experimentov trvalo roky.
Imanaka povedal: „Ak nám chýba jedna skrutka, zmarí to čas lúča.“
Na začiatku analyzoval iba plyny z valca. Nezistil však žiadne organické zlúčeniny obsahujúce dusík.
Imanaka a Smith si mysleli, že v experimentálnej zostave je niečo zlé, takže systém vylepšili. Ale stále nie je dusík.
"Bolo to dosť tajomstvo," uviedol Imanaka, prvý autor knihy. "Kam prešiel dusík?"
Nakoniec dvaja vedci zozbierali kúsky hnedého trupu, ktorý sa zhromaždil na stene valca, a analyzovali ho podľa toho, čo Imanaka nazýva „najmodernejšou technikou hmotnostného spektrometra“.
Imanaka povedal: „Potom som konečne našiel dusík!“
Imanaka a Smith majú podozrenie, že sa takéto zlúčeniny tvoria v hornej atmosfére Titanu a nakoniec spadnú na povrch Titanu. Akonáhle sú na povrchu, prispievajú k prostrediu, ktoré vedie k vývoju života.
