Από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα
Τα πρώτα πειραματικά στοιχεία που δείχνουν πώς το ατμοσφαιρικό άζωτο μπορεί να ενσωματωθεί σε οργανικά μακρομόρια αναφέρεται από μια ομάδα του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. Το εύρημα δείχνει ποια οργανικά μόρια μπορεί να βρεθούν στον Τιτάνα, το φεγγάρι του Κρόνου που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι είναι ένα μοντέλο για τη χημεία της προ-ζωής Γης.
Η Γη και ο Τιτάνας είναι τα μόνα γνωστά πλανητικά μεγέθη σώματα που έχουν παχιά, κυρίως ατμόσφαιρα αζώτου, δήλωσε ο Hiroshi Imanaka, ο οποίος διεξήγαγε την έρευνα ενώ ήταν μέλος του τμήματος χημείας και βιοχημείας της UA.
Το πόσο περίπλοκα οργανικά μόρια αζωτοποιούνται σε ρυθμίσεις όπως η πρώιμη Γη ή η ατμόσφαιρα του Τιτάνα είναι ένα μεγάλο μυστήριο, είπε ο Imanaka.
«Ο Τιτάνας είναι τόσο ενδιαφέρων, επειδή η ατμόσφαιρα και η οργανική χημεία που κυριαρχείται από άζωτο μπορεί να μας δώσει μια ιδέα για την προέλευση της ζωής στη Γη μας», δήλωσε ο Imanaka, τώρα βοηθός ερευνητής επιστήμονας στο εργαστήριο σεληνιακής και πλανητικής UA. «Το άζωτο είναι βασικό στοιχείο της ζωής».
Ωστόσο, δεν θα κάνει κανένα άζωτο. Το αέριο άζωτο πρέπει να μετατραπεί σε μια πιο χημικώς ενεργή μορφή αζώτου που μπορεί να προκαλέσει τις αντιδράσεις που αποτελούν τη βάση των βιολογικών συστημάτων.
Οι Imanaka και Mark Smith μετέτρεψαν ένα μείγμα αερίων αζώτου-μεθανίου παρόμοιο με την ατμόσφαιρα του Τιτάνα σε μια συλλογή οργανικών μορίων που περιέχουν άζωτο, ακτινοβολώντας το αέριο με ακτίνες UV υψηλής ενέργειας. Το εργαστήριο σχεδιάστηκε για να μιμείται πώς η ηλιακή ακτινοβολία επηρεάζει την ατμόσφαιρα του Τιτάνα.
Το μεγαλύτερο μέρος του αζώτου μετακινήθηκε απευθείας σε στερεές ενώσεις, παρά σε αέρια, δήλωσε ο Smith, καθηγητής UA και επικεφαλής χημείας και βιοχημείας. Προηγούμενα μοντέλα προέβλεπαν ότι το άζωτο θα μετακινηθεί από αέριες ενώσεις σε στερεά σε μια μακρύτερη σταδιακή διαδικασία.
Ο Τιτάνας έχει πορτοκαλί χρώμα επειδή ένα νέφος οργανικών μορίων περιβάλλει τον πλανήτη. Τα σωματίδια στην αιθαλομίχλη θα καταλήξουν τελικά στην επιφάνεια και ενδέχεται να εκτεθούν σε συνθήκες που θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ζωή, δήλωσε ο Imanaka, ο οποίος είναι επίσης κύριος ερευνητής στο Ινστιτούτο SETI στο Mountain View της Καλιφόρνια.
Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν εάν τα σωματίδια αιθάλης του Τιτάνα περιέχουν άζωτο. Εάν μερικά από τα σωματίδια είναι τα ίδια οργανικά μόρια που περιέχουν άζωτο, η ομάδα UA δημιουργήθηκε στο εργαστήριο, είναι πιο πιθανές συνθήκες που ευνοούν τη ζωή, είπε ο Smith.
Εργαστηριακές παρατηρήσεις όπως αυτές δείχνουν τι πρέπει να αναζητήσουν οι επόμενες διαστημικές αποστολές και ποια μέσα πρέπει να αναπτυχθούν για να βοηθήσουν στην αναζήτηση, είπε ο Smith.
Η εφημερίδα του Imanaka and Smith, «Σχηματισμός αζωτούχων οργανικών αερολυμάτων στην άνω ατμόσφαιρα του Τιτάνα», έχει προγραμματιστεί για δημοσίευση στην Early Online έκδοση των Πρακτικών της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών την εβδομάδα της 28ης Ιουνίου. Η NASA παρείχε χρηματοδότηση για την έρευνα.
Οι ερευνητές του UA ήθελαν να προσομοιώσουν τις συνθήκες στη λεπτή ατμόσφαιρα του Τιτάνα, επειδή τα αποτελέσματα της αποστολής Cassini έδειξαν ότι η ακτινοβολία «ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας» έπληξε την ατμόσφαιρα δημιούργησε σύνθετα οργανικά μόρια.
Επομένως, οι Imanaka και Smith χρησιμοποίησαν την προηγμένη πηγή φωτός στο synchroton του Lawrence Berkeley National Laboratory στο Berkeley της Καλιφόρνια για να πυροβολήσουν υπεριώδες φως υψηλής ενέργειας σε έναν κύλινδρο από ανοξείδωτο χάλυβα που περιέχει αέριο άζωτο και μεθάνιο που διατηρείται σε πολύ χαμηλή πίεση.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα φασματόμετρο μάζας για να αναλύσουν τις χημικές ουσίες που προέκυψαν από την ακτινοβολία.
Απλό αν και ακούγεται, η εγκατάσταση του πειραματικού εξοπλισμού είναι περίπλοκη. Το ίδιο το υπεριώδες φως πρέπει να περάσει μέσα από μια σειρά θαλάμων κενού στο δρόμο του στο θάλαμο αερίου.
Πολλοί ερευνητές θέλουν να χρησιμοποιήσουν το Advanced Light Source, οπότε ο ανταγωνισμός για το χρόνο στο όργανο είναι έντονος. Η Imanaka και ο Smith έδιναν έναν ή δύο χρονοθυρίδες το χρόνο, καθένας από τους οποίους ήταν οκτώ ώρες την ημέρα για μόνο πέντε έως 10 ημέρες.
Για κάθε χρονικό διάστημα, οι Imanaka και Smith έπρεπε να συσκευάσουν όλο τον πειραματικό εξοπλισμό σε ένα φορτηγό, να οδηγήσουν στο Μπέρκλεϊ, να δημιουργήσουν τον ευαίσθητο εξοπλισμό και να ξεκινήσουν μια έντονη σειρά πειραμάτων. Μερικές φορές δούλευαν περισσότερο από 48 ώρες κατ 'ευθείαν για να αξιοποιήσουν το μέγιστο χρόνο τους στην Προηγμένη Πηγή Φωτός. Η ολοκλήρωση όλων των απαραίτητων πειραμάτων χρειάστηκαν χρόνια.
Ήταν εκνευριστικό, είπε ο Imanaka: «Αν χάσουμε μόνο μία βίδα, θα χάσει τον χρόνο της δέσμης μας.»
Στην αρχή, ανέλυσε μόνο τα αέρια από τον κύλινδρο. Αλλά δεν εντόπισε οργανικές ενώσεις που περιέχουν άζωτο.
Ο Imanaka και ο Smith πίστευαν ότι υπήρχε κάτι λάθος στην πειραματική ρύθμιση, οπότε τροποποίησαν το σύστημα. Αλλά ακόμα δεν υπάρχει άζωτο.
«Ήταν αρκετά μυστήριο», δήλωσε ο Imanaka, ο πρώτος συγγραφέας της εφημερίδας. «Πού πήγε το άζωτο;»
Τέλος, οι δύο ερευνητές συνέλεξαν τα κομμάτια του καφέ όπλο που συγκεντρώθηκαν στον κυλινδρικό τοίχο και το ανέλυσαν με αυτό που ο Imanaka ονόμασε «την πιο εξελιγμένη τεχνική φασματομέτρου μάζας».
Ο Imanaka είπε, «Τότε βρήκα τελικά το άζωτο!»
Ο Imanaka και ο Smith υποψιάζονται ότι τέτοιες ενώσεις σχηματίζονται στην ανώτερη ατμόσφαιρα του Τιτάνα και τελικά πέφτουν στην επιφάνεια του Τιτάνα. Μόλις εμφανιστούν, συμβάλλουν σε ένα περιβάλλον που ευνοεί την εξέλιξη της ζωής.
