Obrazový kredit: UA
Zatiaľ čo kozmická loď Cassini letí smerom k Saturnu, chemici na Zemi spôsobujú plastické znečistenie podobné tomuto pršaniu atmosférou Saturnova mesiaca, Titanom.
Vedci majú podozrenie, že organické látky padajú z Titanovej oblohy už miliardy rokov a môžu to byť zlúčeniny, ktoré pripravia pôdu pre ďalší chemický krok k životu. Spolupracujú na laboratórnych experimentoch na University of Arizona, ktoré pomôžu vedcom Cassini interpretovať údaje o Titane a naplánujú budúcu misiu, ktorá by nasadila laboratórium organickej chémie na povrch Titanu.
Chemici v laboratóriu Marka A. Smitha na univerzite v Arizone vytvárajú zlúčeniny, ako sú kondenzácie z Titanovej oblohy, bombardovaním analógu Titanovej atmosféry elektrónmi. Takto sa získajú „tolíny“? organické polyméry (plasty) nachádzajúce sa v Titanovej hornej atmosfére dusíka a metánu. Titanove tolíny sú tvorené ultrafialovým slnečným žiarením a elektrónmi vytekajúcimi zo Saturnovho magnetického poľa.
Tholíny sa musia rozpustiť, aby vytvorili aminokyseliny, ktoré sú základnými stavebnými kameňmi života. Chemici však vedia, že tolíny sa nerozpúšťajú v Titanových etánových / metánových jazerách alebo oceánoch.
Ľahko sa však rozpúšťajú vo vode alebo amoniaku. A experimenty uskutočnené pred 20 rokmi ukazujú, že rozpúšťanie tolínov v tekutej vode vytvára aminokyseliny. V tekutej vode sa teda môžu objaviť varenia aminokyselín v Titanovej verzii pravekej polievky.
Kyslík je ďalší nevyhnutný pre život na Zemi. Ale v Titanovej atmosfére nie je takmer žiadny kyslík.
Minulý rok však Caitlin Griffith z Lunárneho a planetárneho laboratória UA objavila na povrchu Titanu vodný ľad. (Pozri Titan odhaľuje povrch, ktorému dominuje Icy Bedrock.) Planetárny vedec UA Jonathan Lunine a ďalší teoretizujú, že keď na Titan vypuknú sopky, časť tohto ľadu sa môže roztaviť a pretekať krajinou. Podobné toky by mohli vzniknúť, keď kométy a asteroidy narážajú do Titanu.
Ešte lepšie je, že Titanova voda nemusí okamžite zamrznúť, pretože je pravdepodobne pretkaná dostatočným množstvom amoniaku (nemrznúcej zmesi) na to, aby zostala tekutá asi 1 000 rokov.
Aj keď je Titan veľmi studený - okolo 94 stupňov kelvinov (mínus 180 stupňov Celzia alebo mínus 300 stupňov Fahrenheita) - voda môže po povrchu krátko pretekať a dodávať kyslík a médium pre chémiu.
Na ďalšie pochopenie toho, ako to všetko môže spolupracovať, vytvára Smithova skupina v laboratóriu tholíny, analyzuje ich spektroskopické vlastnosti a snaží sa pochopiť ich chémiu.
„Snažíme sa zistiť, ako budú zlúčeniny reagovať s roztavenou vodou na Titanovom povrchu, aké zlúčeniny vytvárajú, a preto, čo by sme mali skutočne hľadať,“ vysvetlil Smith. „Nehľadáme len atmosférický plast, ktorý sedí na povrchu, ale výsledok času a energie, ktorú sme dostali za miliardy rokov.
"Chceme vedieť, aké druhy molekúl sa vyvinuli a či sa vyvíjali pozdĺž ciest, ktoré by mohli poskytnúť informácie o tom, ako sa biologické molekuly vyvíjali na prapôvodnej Zemi?" povedal.
Mark A. Smith, profesor a vedúci chemického oddelenia UA
„Doteraz sme sa v našich experimentoch dozvedeli, že tieto materiály sú hrubými zmesami neuveriteľne komplexných molekúl.“ Smith pridal. ? Carl Sagan strávil posledných 10 rokov svojho života štúdiom týchto zlúčenín experimentami, ako je ten náš. To, čo sme našli, dopĺňa jeho prácu. Vidíme rovnaké spektroskopické podpisy. “
Smithova skupina však tiež zistila, že existuje časť týchto molekúl, ktorá je veľmi reaktívna a mohla by ľahko v primeranom časovom rámci reagovať na povrchu Titanu za vzniku okysličených zlúčenín.
"A to je to, čo sa práve teraz rozpadáme?" Povedal Smith.
„Naša práca sa tento rok na jeseň stane oveľa zaujímavejšou, v našich experimentoch na zdokonalenom svetelnom zdroji laboratória Lawrence Berkeley Lab,“ dodal. "Budeme používať synchrotrón na vytvorenie tolínov fotochemicky, pomocou veľmi energetických fotónov rozbiť tento plyn titán vákuovým ultrafialovým žiarením."
Vákuové ultrafialové žiarenie zasiahne molekuly dusíka a metánu v hornej atmosfére Titanu a odstrelí ich od seba. Vedci nevedia, či sa tým produkujú rovnaké druhy polymérov, ktoré sa vytvárajú elektrickým výbojom.
„Keď môžete prasknúť molekuly dusíka a metánu svetlom, mohli by ste získať polyméry podobné tým, ktoré sa vytvorili, keď ich elektrický výboj rozbije,“ povedal Smith. „Alebo môžete získať rôzne polyméry. Chémia je pomerne zložitá a my len nevieme odpovede na toľko najjednoduchších otázok. Ale to je jeden z dôvodov, prečo uskutočníme experimenty v Berkeley.?
Práca prebiehajúca v Smithovom laboratóriu je dôležitá pre vedcov misie Cassini Mission NASA a prípadné následné misie do Saturn. Orbiter Cassini bol spustený v roku 1997 a má v decembri spustiť sondu do atmosféry Titanu. Táto sonda Huygens sa vznáša na povrch Titanu budúci január.
Silná oranžová vrstva aerosólu v hmle Titanu je v podstate kopa organických plastov? polyméry uhlíka, vodíka a dusíka, “povedal Smith, vedúci chemického oddelenia UA. "Častice sa nakoniec usadzujú na Titanovom povrchu, kde produkujú organickú surovinu pre každú prebiehajúcu organickú chémiu."
Cassiniho Huygensova sonda bude prvým nástrojom na vzorkovanie tohto aerosólu. Vedcom poskytne niekoľko základných chemických informácií o tomto materiáli. Sonda im však veľa nepovie o organickej chémii na Titanovom povrchu.
Následná misia v Titane, ktorá zahŕňa robotické laboratórium organickej chémie, poskytne vedcom oveľa podrobnejší pohľad na povrch. Experiment navrhli Lunine a Smith v spolupráci s výskumníkmi z Caltechu a Jet Propulsion Laboratory NASA.
Lunine vedie Astrobiologický inštitút NASA zameraný na Titana a je jedným z troch interdisciplinárnych vedcov misie Cassini pre sondu Huygens.
„Nevieme naozaj, ako sa utvoril život na Zemi alebo na akejkoľvek planéte, ktorú utvoril?“ Povedala Lunine. „Zostali už žiadne stopy toho, ako sa to stalo na Zemi, pretože všetky organické molekuly Zeme boli doteraz biochemicky spracované. Titan je naša najlepšia šanca študovať organickú chémiu v planetárnom prostredí, ktoré zostalo bez života po miliardy rokov.?
Pôvodný zdroj: UA News Release
