Arizonan yliopistosta
Arizonan yliopiston työryhmä raportoi ensimmäisestä kokeellisesta näytöstä, joka osoittaa, kuinka ilmakehän typpi voidaan sisällyttää orgaanisiin makromolekyyleihin. Löytö osoittaa, mitä orgaanisia molekyylejä saattaa löytyä Titanista, Saturnuksen kuusta, jotka tutkijoiden mielestä ovat malli pre-life Earthin kemialle.
Maa ja Titan ovat ainoat tunnetut planeettokokoiset elimet, joissa on paksu, pääosin typpiatmosfääri, sanoi Hiroshi Imanaka, joka suoritti tutkimuksen ollessaan UA: n kemian ja biokemian laitoksen jäsen.
Imanaka sanoi, että se, kuinka monimutkaiset orgaaniset molekyylit typpeytyvät sellaisissa olosuhteissa kuin aikaisessa maapallossa tai Titanin ilmakehässä, sanoi Imanaka.
"Titan on niin mielenkiintoinen, että sen typen hallitseva ilmapiiri ja orgaaninen kemia saattavat antaa meille vihjeitä maapallon elämän alkuperälle", sanoi Imanaka, nyt avustava tutkija UA: n Kuun- ja planeettalaboratoriossa. "Typpi on olennainen osa elämää."
Mitään typpeä ei kuitenkaan tee. Typpikaasu on muutettava kemiallisesti aktiivisemmaksi typpimuodoksi, joka voi johtaa reaktioihin, jotka muodostavat biologisten järjestelmien perustan.
Imanaka ja Mark Smith muuttivat Titanin ilmakehän kaltaisen typpi-metaanikaasuseoksen typpeä sisältävien orgaanisten molekyylien kokoelmaksi säteilyttämällä kaasua korkean energian UV-säteillä. Laboratorioasennus suunniteltiin jäljittelemään kuinka auringonsäteily vaikuttaa Titanin ilmakehään.
Suurin osa typestä siirtyi suoraan kiinteisiin yhdisteisiin eikä kaasumaisiin, sanoi Yhdistyneen kuningaskunnan professori, kemian ja biokemian johtaja Smith. Aiemmissa malleissa ennustettiin, että typpi siirtyy kaasumaisista yhdisteistä kiinteisiin yhdisteisiin pidemmässä vaiheittaisessa prosessissa.
Titan näyttää väriltään oranssilta, koska orgaanisten molekyylien savusumu ympäröi planeettaa. Tupakan hiukkaset laskeutuvat lopulta pinnalle ja voivat altistua olosuhteille, jotka voivat luoda elämää, sanoi Imanaka, joka on myös tutkija SETI-instituutissa Mountain Viewssa, Kalifornia.
Tutkijat eivät kuitenkaan tiedä, sisältävätkö Titanin savuosat hiukkasia typpeä. Jos jotkut hiukkaset ovat samoja typpeä sisältäviä orgaanisia molekyylejä, jotka UA-ryhmä on luonut laboratoriossa, elämän edistävät olosuhteet ovat todennäköisempiä, Smith sanoi.
Näiden kaltaiset laboratoriohavainnot osoittavat, mitä seuraavia avaruusoperaatioita tulisi etsiä ja mitä välineitä tulisi kehittää etsinnän auttamiseksi, Smith sanoi.
Imanaka ja Smithin julkaisu ”Typpipitoisten orgaanisten aerosolien muodostuminen Titanin yläilmakehässä” on tarkoitus julkaista Kansallisen tiedeakatemian julkaisujen aikaisessa verkkolehdessä viikolla 28. kesäkuuta. NASA rahoitti tutkimusta.
UA: n tutkijat halusivat simuloida olosuhteita Titanin ohuessa yläilmakehässä, koska Cassini-operaation tulokset osoittivat, että ilmakehän iskevä äärimmäinen UV-säteily loi monimutkaisia orgaanisia molekyylejä.
Siksi Imanaka ja Smith käyttivät kehittynyttä valonlähdettä Lawrence Berkeley National Laboratoryn synkrotonissa Berkeleyssä, Kalifornia, ampuakseen suuren energian UV-valoa ruostumattomasta teräksestä valmistettuun sylinteriin, joka sisältää typpi- ja metaanikaasua erittäin alhaisessa paineessa.
Tutkijat käyttivät massaspektrometriä analysoidakseen säteilystä johtuvia kemikaaleja.
Yksinkertainen, vaikka se kuulostaa, kokeellisen laitteen asentaminen on monimutkaista. Itse UV-valon on kuljettava sarja tyhjiökammioita matkalla kaasukammioon.
Monet tutkijat haluavat käyttää kehittynyttä valonlähdettä, joten kilpailu ajasta instrumentissa on kova. Imanaka ja Smith saivat yhden tai kaksi aikaväliä vuodessa, joista kukin oli kahdeksan tuntia päivässä vain viidestä 10 päivään.
Jokaista aikaväliä kohden Imanaka ja Smith joutuivat pakkaamaan kaikki kokeelliset laitteet pakettiautoon, ajamaan Berkeleyn, asettamaan herkät laitteet ja aloittamaan intensiivisen koesarjan. He työskentelivät joskus yli 48 tuntia suoraan saadakseen maksimaalisen hyödyn aikaansa edistyneessä valonlähteessä. Kaikkien tarvittavien kokeiden suorittaminen kesti vuosia.
Se oli hermostunut, Imanaka sanoi: "Jos ohitamme vain yhden ruuvin, se sekoittaa säteen aikaamme."
Alussa hän analysoi vain kaasupulloja. Mutta hän ei havainnut typpeä sisältäviä orgaanisia yhdisteitä.
Imanaka ja Smith ajattelivat, että kokeellisessa kokoonpanossa oli jotain vikaa, joten he paransivat järjestelmää. Mutta silti ei typpeä.
"Se oli melko mysteeri", sanoi lehden ensimmäinen kirjailija Imanaka. "Mihin typpi meni?"
Lopuksi, kaksi tutkijaa keräsivät sylinterin seinämään kerääntyneet ruskean hampun bitit ja analysoivat sitä Imanakan kutsumalla ”hienoimpaan massaspektrometritekniikkaan”.
Imanaka sanoi: "Sitten löysin lopulta typen!"
Imanaka ja Smith epäilevät, että tällaiset yhdisteet muodostuvat Titanin yläilmakehässä ja lopulta putoavat Titanin pinnalle. Pinnallaan ollessaan ne edistävät ympäristöä, joka edistää elämän kehitystä.
