Największy księżyc Saturna, Tytan, może być obecnie najbardziej fascynującym elementem nieruchomości w Układzie Słonecznym. Nic dziwnego, biorąc pod uwagę fakt, że gęstą atmosferę księżyca, bogate środowisko organiczne i chemię prebiotyczną uważa się za podobną do pierwotnej atmosfery Ziemi. W związku z tym naukowcy uważają, że Księżyc może działać jako laboratorium do badania procesów, w których pierwiastki chemiczne stają się budulcem życia.
Badania te już zaowocowały bogactwem informacji, które obejmowały niedawne odkrycie „anionów łańcucha węglowego” - które uważa się za elementy budulcowe dla bardziej złożonych cząsteczek. A teraz, dzięki danych z Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) w Chile, zespół naukowców z NASA wykrył obecność akrylonitrylu, innego pierwiastka chemicznego, który może być podstawą życia na tym księżycu.
Badanie, które szczegółowo opisuje ich ustalenia - zatytułowane „Wykrywanie ALMA i potencjał astrobiologiczny cyjanku winylu na Tytanie” - zostało opublikowane w numerze czasopisma z 28 lipca Postępy w nauce. W nim zespół wyjaśnia, w jaki sposób dane z macierzy ALMA wskazują, że duże ilości akrylonitrylu (C2H.3CN) istnieją na Tytanie - najprawdopodobniej w stratosferze księżycowej.
Jak Maureen Palmer, badacz z Goddard Center for Astrobiology i główny autor na papierze, wskazała w komunikacie prasowym NASA: „Znaleźliśmy przekonujące dowody, że akrylonitryl jest obecny w atmosferze Tytana, i uważamy, że znaczne zasoby tego surowca dociera na powierzchnię. ”
Akrylonitryl, znany również jako cyjanek winylu, jest tutaj wykorzystywany na Ziemi do produkcji tworzyw sztucznych. W przeszłości spekulowano, że ten związek może być obecny w atmosferze Tytana. Jednak dopiero niedawno naukowcy zdali sobie sprawę z możliwości, że będzie to podstawa dla żywych stworzeń w bogatym środowisku organicznym Tytana - ze stałym zaopatrzeniem w węgiel, wodór i azot.
Jest to oparte na badaniu przeprowadzonym w 2015 r., W którym zespół naukowców Cornell starał się ustalić, czy komórki organiczne mogą tworzyć się w trudnych warunkach Tytana. Biorąc pod uwagę, że księżyc doświadcza średnich temperatur na powierzchni -179 ° C (-290 ° F), a atmosfera składa się głównie z azotu i węglowodorów, lipidowe błony dwuwarstwowe (które są podstawą życia na Ziemi) nie mogły tam przetrwać.
Jednak po przeprowadzeniu symulacji molekularnych zespół ustalił, że małe organiczne związki azotu będą w stanie uformować arkusz materiału podobny do błony komórkowej. Ustalili także, że arkusze te mogą tworzyć puste, mikroskopijne kule, które nazwali „azotosomami”, i że najlepszym kandydatem chemicznym dla tych arkuszy byłby akrylonitryl.
Taki materiał byłby w stanie przetrwać w ciekłym metanie i w ekstremalnie niskich temperaturach, a zatem byłby najbardziej prawdopodobną podstawą życia organicznego na Tytanie. Jak wyjaśnił Michael Mumma, dyrektor Goddard Center for Astrobiology:
„Zdolność do utworzenia stabilnej membrany w celu oddzielenia środowiska wewnętrznego od zewnętrznego jest ważna, ponieważ zapewnia środki do przechowywania chemikaliów wystarczająco długo, aby umożliwić im interakcję. Gdyby cyjanek winylu mógł tworzyć struktury podobne do błony, byłby to ważny krok na drodze do życia na Księżycowym Tytanie Saturna ”.
Na potrzeby badań zespół Goddard połączył 11 zestawów danych o wysokiej rozdzielczości z ALMA, które uzyskali z archiwum obserwacji, które posłużyły do kalibracji tablicy. Na podstawie danych Palmer i jej zespół ustalili, że akrylonitryl jest stosunkowo obfity w atmosferze Tytana, osiągając stężenie do 2,8 części na miliard. Ustalili również, że będzie to najczęściej w górnej atmosferze Tytana.
To tutaj węgiel, wodór i azot mogą chemicznie wiązać się pod wpływem światła słonecznego i cząstek energetycznych z pola magnetycznego Saturna. W końcu akrylonitryl przedostanie się przez zimną atmosferę i skropli, tworząc krople deszczu, które spadną na powierzchnię. Zespół oszacował również, ile tego materiału zgromadziłoby się w Ligeia Mare - drugim co do wielkości jeziorze metanu w Tytanie - w miarę upływu czasu.
W końcu obliczyli, że w każdym centymetrze sześciennym (cm3) swojej objętości Ligeia Mare może tworzyć aż 10 000 000 azotosomów. To około dziesięciokrotnie więcej bakterii w wodach wzdłuż przybrzeżnych regionów Ziemi. Jak zauważył Martin Cordiner, jeden ze starszych autorów artykułu, odkrycia te są z pewnością zachęcające, jeśli chodzi o poszukiwanie życia pozaziemskiego w naszym Układzie Słonecznym.
„Wykrywanie tej nieuchwytnej, astrobiologicznej chemicznie substancji jest ekscytujące dla naukowców, którzy chcą ustalić, czy życie może się rozwinąć na lodowych światach, takich jak Titan”, powiedział. „To odkrycie stanowi ważny element naszego zrozumienia złożoności chemicznej układu słonecznego.”
To prawda, że badanie i podstawa do jego wniosków są dość spekulacyjne. Ale pokazują one, że przy pewnych ustalonych parametrach życie w naszym Układzie Słonecznym mogłoby istnieć znacznie poza granicami „strefy zamieszkiwalnej” Słońca. Badanie to może mieć również wpływ na polowanie na życie w systemach pozasłonecznych. Jeśli naukowcy mogą definitywnie stwierdzić, że życie nie potrzebuje cieplejszych temperatur i istnienia ciekłej wody, otwiera ogromne możliwości.
W ciągu najbliższych dziesięcioleci oczekuje się, że do Titan trafi kilka misji, od okrętów podwodnych, które będą eksplorować jego jeziora metanowe, po drony i platformy lotnicze, które badają jego atmosferę i powierzchnię. Już teraz oczekuje się, że uzyskają cenne informacje na temat powstawania układu Saturna. Ale żeby odkryć także zupełnie nowe formy życia? To byłoby naprawdę wstrząsające Ziemią!
