Πιστωτική εικόνα: UA
Ενώ το διαστημικό σκάφος Cassini πετά προς τον Κρόνο, οι χημικοί στη Γη κάνουν πλαστική ρύπανση όπως αυτή που βρέχει στην ατμόσφαιρα του φεγγαριού του Κρόνου, Τιτάνα.
Οι επιστήμονες υποπτεύονται ότι τα οργανικά στερεά πέφτουν από τον ουρανό του Τιτάνα για δισεκατομμύρια χρόνια και μπορεί να είναι ενώσεις που θέτουν το στάδιο για το επόμενο χημικό βήμα προς τη ζωή. Συνεργάζονται σε εργαστηριακά πειράματα του Πανεπιστημίου της Αριζόνα που θα βοηθήσουν τους επιστήμονες του Cassini να ερμηνεύσουν τα δεδομένα του Τιτάνα και να σχεδιάσουν μια μελλοντική αποστολή που θα αναπτύξει ένα εργαστήριο οργανικής χημείας στην επιφάνεια του Τιτάνα.
Οι χημικοί στο εργαστήριο του Mark A. Smith στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα δημιουργούν ενώσεις όπως αυτές που συμπυκνώνονται από τον ουρανό του Τιτάνα βομβαρδίζοντας ένα ανάλογο της ατμόσφαιρας του Τιτάνα με ηλεκτρόνια. Αυτό παράγει «θολίν»; οργανικά πολυμερή (πλαστικά) που βρίσκονται στην ανώτερη ατμόσφαιρα αζώτου-μεθανίου του Τιτάνα. Τα θολίν του Τιτάνα δημιουργούνται από υπεριώδες φως του ήλιου και ηλεκτρόνια που ρέουν από το μαγνητικό πεδίο του Κρόνου.
Τα θολίν πρέπει να διαλύονται για να παράγουν αμινοξέα που είναι τα βασικά δομικά στοιχεία της ζωής. Αλλά οι χημικοί γνωρίζουν ότι τα θολίν δεν θα διαλύονται στις λίμνες ή στους ωκεανούς του Τιτάνα.
Ωστόσο, διαλύονται εύκολα σε νερό ή αμμωνία. Και πειράματα που έγιναν πριν από 20 χρόνια δείχνουν ότι η διάλυση των θολινών σε υγρό νερό παράγει αμινοξέα. Έτσι, δεδομένου του υγρού νερού, μπορεί να υπάρχει παρασκευή αμινοξέων στην εκλεκτή σούπα του Τιτάνα.
Το οξυγόνο είναι το άλλο απαραίτητο για τη ζωή στη Γη. Αλλά δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου οξυγόνο στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα.
Πέρυσι, ωστόσο, η Caitlin Griffith, του Lunar and Planetary Laboratory της UA, ανακάλυψε νερό πάγου στην επιφάνεια του Τιτάνα. (Βλέπε Titan αποκαλύπτει μια επιφάνεια που κυριαρχείται από τον Icy Bedrock.) Ο πλανήτης επιστήμονας UA Jonathan Lunine και άλλοι θεωρούν ότι όταν εκρήγνυνται ηφαίστεια στον Τιτάνα, μέρος αυτού του πάγου θα μπορούσε να λιώσει και να ρέει πέρα από το τοπίο. Παρόμοιες ροές θα μπορούσαν να προκύψουν όταν κομήτες και αστεροειδείς χτυπήσουν στον Τιτάνα.
Ακόμα καλύτερα, το νερό του Τιτάνα μπορεί να μην παγώσει αμέσως επειδή πιθανότατα είναι δεμένο με αρκετή αμμωνία (αντιψυκτικό) για να παραμείνει υγρό για περίπου 1.000 χρόνια, σημείωσαν οι Smith και Lunine σε ένα ερευνητικό έγγραφο που δημοσιεύθηκε στο τεύχος του περασμένου Νοεμβρίου «Αστροβιολογία».
Έτσι, παρόλο που ο Τιτάνας είναι εξαιρετικά κρύος - περίπου 94 βαθμοί Κέλβιν (μείον 180 βαθμοί Κελσίου ή μείον 300 βαθμοί Φαρενάιτ) - το νερό μπορεί να ρέει για λίγο για την επιφάνεια, παρέχοντας οξυγόνο και ένα μέσο για τη χημεία, καταλήγουν.
Για να κατανοήσει περαιτέρω πώς μπορεί να λειτουργήσει όλα αυτά, η ομάδα του Smith παράγει θολίν στο εργαστήριο, αναλύει τις φασματοσκοπικές τους ιδιότητες και προσπαθεί να κατανοήσει τη χημεία τους.
«Προσπαθούμε να μάθουμε πώς θα αντιδράσουν οι ενώσεις με λιωμένο νερό στην επιφάνεια του Τιτάνα, ποιες ενώσεις θα φτιάξουν και, επομένως, τι πρέπει πραγματικά να αναζητούμε», εξήγησε ο Smith. «Δεν ψάχνουμε απλώς για ατμοσφαιρικό πλαστικό που κάθεται στην επιφάνεια, αλλά το αποτέλεσμα του χρόνου και της ενεργειακής εισόδου για δισεκατομμύρια χρόνια.
«Θέλουμε να μάθουμε τι είδους μόρια έχουν εξελιχθεί και αν έχουν εξελιχθεί σε μονοπάτια που θα μπορούσαν να δώσουν πληροφορίες για το πώς αναπτύχθηκαν τα βιολογικά μόρια στην αρχέγονη Γη»; αυτός είπε.
Mark A. Smith, καθηγητής και επικεφαλής του τμήματος χημείας της UA
"Μερικά από αυτά που έχουμε μάθει μέχρι τώρα στα πειράματά μας είναι ότι αυτά τα υλικά είναι ακαθάριστα μείγματα απίστευτα πολύπλοκων μορίων," Ο Σμιθ πρόσθεσε. Ο Carl Sagan πέρασε τα τελευταία 10 χρόνια της ζωής του μελετώντας αυτές τις ενώσεις σε πειράματα όπως τα δικά μας. Αυτό που βρήκαμε συμπληρώνει το έργο του. Βλέπουμε τις ίδιες φασματοσκοπικές υπογραφές. "
Αλλά η ομάδα του Smith διαπίστωσε επίσης ότι υπάρχει ένα συστατικό αυτών των μορίων που είναι πολύ αντιδραστικό και θα μπορούσε εύκολα, εντός εύλογου χρονικού πλαισίου, να αντιδράσει στην επιφάνεια του Τιτάνα για να δώσει οξυγονωμένες ενώσεις.
«Και αυτό ακριβώς αρχίζουμε να ξετυλίγουμε τώρα;» Ο Σμιθ είπε.
«Η δουλειά μας θα γίνει πολύ πιο ενδιαφέρουσα αυτό το φθινόπωρο, στα πειράματά μας στο Advanced Light Source του Lawrence Berkeley Lab», πρόσθεσε. «Θα χρησιμοποιήσουμε ένα συγχροντρόνιο για να δημιουργήσουμε φωτοχημικά θολίνια, χρησιμοποιώντας πολύ ενεργητικά φωτόνια για να διαλύσουμε αυτό το αέριο Τιτάνα από την υπεριώδη ακτινοβολία κενού.»
Η υπεριώδης ακτινοβολία κενού χτυπά μόρια αζώτου και μεθανίου στην ανώτερη ατμόσφαιρα του Τιτάνα και τα καταστρέφει. Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν εάν αυτό παράγει τα ίδια είδη πολυμερών που σχηματίζονται από μια ηλεκτρική εκκένωση.
«Όταν μπορείτε να σπάσετε τα μόρια του αζώτου και του μεθανίου με το φως, μπορεί να πάρετε πολυμερή παρόμοια με αυτά που σχηματίζονται όταν μια ηλεκτρική εκκένωση τα σπάει», είπε ο Smith. «Ή μπορεί να πάρετε διαφορετικά πολυμερή. Η χημεία είναι αρκετά περίπλοκη και απλά δεν γνωρίζουμε τις απαντήσεις σε τόσες πολλές από τις πιο απλές ερωτήσεις. Αλλά αυτός είναι ένας από τους λόγους που θα πραγματοποιήσουμε τα πειράματα στο Μπέρκλεϋ .;
Η εργασία που πραγματοποιείται στο εργαστήριο του Σμιθ είναι σημαντική για τους επιστήμονες στην αποστολή Cassini της NASA και για πιθανές αποστολές παρακολούθησης στον Κρόνο. Το Cassini orbiter κυκλοφόρησε το 1997 και πρόκειται να ξεκινήσει μια έρευνα για την ατμόσφαιρα του Τιτάνα τον Δεκέμβριο. Αυτός ο ανιχνευτής Huygens θα επιπλέει στην επιφάνεια του Τιτάνα τον επόμενο Ιανουάριο.
Το παχύ στρώμα πορτοκαλιού θολώματος αερολύματος του Τιτάνα είναι βασικά μια δέσμη οργανικών πλαστικών; πολυμερή άνθρακα, υδρογόνου και αζώτου », δήλωσε ο Smith, επικεφαλής του τμήματος χημείας της UA. «Τα σωματίδια τελικά εγκαθίστανται στην επιφάνεια του Τιτάνα, όπου παράγουν την οργανική πρώτη ύλη για οποιαδήποτε οργανική χημεία συμβαίνει.»
Ο ανιχνευτής Huygens του Cassini θα είναι το πρώτο όργανο που θα δοκιμάσει αυτό το αεροζόλ. Θα δώσει στους επιστήμονες κάποιες στοιχειώδεις χημικές πληροφορίες για αυτό το υλικό. Αλλά ο ανιχνευτής δεν θα τους πει πολλά για την οργανική χημεία στην επιφάνεια του Τιτάνα.
Μια αποστολή παρακολούθησης στον Τιτάνα που περιλαμβάνει ένα ρομποτικό εργαστήριο οργανικής χημείας θα δώσει στους επιστήμονες μια πολύ πιο λεπτομερή ματιά στην επιφάνεια. Το πείραμα σχεδιάζεται από τους Lunine και Smith σε συνεργασία με ερευνητές από το Caltech και το Jet Propulsion Laboratory της NASA.
Η Lunine ηγείται της ομάδας εστίασης του Ινστιτούτου Αστροβιολογίας της NASA στον Τιτάνα και είναι ένας από τους τρεις διεπιστημονικούς επιστήμονες της αποστολής Cassini για τον ανιχνευτή Huygens.
«Δεν ξέρουμε πραγματικά πώς σχηματίστηκε η ζωή στη Γη ή σε οποιονδήποτε πλανήτη σχηματίστηκε»; Η Λούνιν είπε. Δεν έχουν απομείνει ίχνη για το πώς συνέβη στη Γη, επειδή όλα τα οργανικά μόρια της Γης έχουν υποστεί βιοχημική επεξεργασία μέχρι τώρα. Ο Τιτάνας είναι η καλύτερη μας ευκαιρία να μελετήσουμε τη βιολογική χημεία σε ένα πλανητικό περιβάλλον που παρέμεινε άψυχο εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων UA
