Kuvan luotto: UA
Kun Cassini-avaruusalus on lentänyt kohti Saturnia, maan keemikot ovat tehneet samanlaista muovisaastetta kuin sataa Saturnuksen kuun Titan ilmakehän läpi.
Tutkijat epäilevät, että orgaaniset kiinteät aineet ovat pudonneet Titanin taivaalta miljardeja vuosia ja saattavat olla yhdisteitä, jotka asettavat vaiheen seuraavalle kemialliselle askeleelle kohti elämää. He tekevät yhteistyötä Arizonan yliopiston laboratoriokokeissa, jotka auttavat Cassinin tutkijoita tulkitsemaan Titanin tietoja ja suunnittelevat tulevaa tehtävää, joka sijoittaisi orgaanisen kemian laboratorion Titanin pinnalle.
Mark A. Smithin Arizonan yliopiston laboratoriossa työskentelevät kemit luovat yhdisteitä, jotka tiivistyvät Titanin taivaalta pommittamalla Titanin ilmakehän analogia elektroneilla. Tämä tuottaa “tholineja”? orgaanisia polymeerejä (muoveja), joita löytyy Titanin ylemmästä typpi-metaani-ilmakehästä. Titanin tholiinit luodaan ultraviolettivalon auringonvalon ja elektronien virtaamalla Saturnin magneettikentästä.
Tholiinien täytyy liueta tuottamaan aminohappoja, jotka ovat elämän perusedellytyksiä. Kemistit kuitenkin tietävät, että tholiinit eivät liukene Titanin etaani / metaanijärveihin tai valtameriin.
Ne kuitenkin liukenevat helposti veteen tai ammoniakkiin. Ja 20 vuotta sitten tehdyt kokeet osoittavat, että koliinien liuottaminen nestemäiseen veteen tuottaa aminohappoja. Joten annettuna nestemäisellä vedellä, Titanin alkuperäiskeiton versiossa voi olla aminohappoja, jotka voivat panimoa.
Happi on toinen välttämätön elämä maan päällä. Mutta Titanin ilmakehässä ei juuri ole happea.
Viime vuonna Caitlin Griffith, UA: n kuun- ja planeettalaboratoriosta, löysi kuitenkin vesijään Titanin pinnalta. (Katso Titan paljastaa pinnan, jota hallitsi Icy Bedrock.) UA-planeettatutkija Jonathan Lunine ja muut teoriassa väittävät, että tulivuorten purkautuessa Titanille osa tästä jäästä voi sulaa ja virtaa maisemaan. Samanlaisia virtauksia voi syntyä, kun komeettoja ja asteroideja iskee Titaniin.
Vielä parasta, Titanin vesi ei välttämättä heti jääty, koska siihen on todennäköisesti riittävästi ammoniakkia (pakkasnestettä), jotta se pysyy nestemäisenä noin 1000 vuotta, Smith ja Lunine totesivat viime marraskuun julkaisussa "Astrobiology" julkaistussa tutkimuspaperissa.
Joten vaikka Titan on erittäin kylmä - noin 94 astetta kelviniä (miinus 180 astetta tai miinus 300 astetta Fahrenheit) -, vesi voi virtata hetkeksi pinnan yli, toimittaen happea ja väliainetta kemialle, he päättelevät.
Ymmärtääksesi tarkemmin, miten tämä kaikki voisi toimia yhdessä, Smithin ryhmä tuottaa laboratorioissa tholineja, analysoi niiden spektroskooppisia ominaisuuksia ja yrittää ymmärtää niiden kemiaa.
"Yritämme oppia kuinka yhdisteet reagoivat sulan veden kanssa Titanin pinnalla, mitä yhdisteitä ne tekevät ja siksi mitä meidän pitäisi todella etsiä", Smith selitti. "Emme vain etsi ilmakehän muovia, joka istuu pinnalla, vaan tulosta ajasta ja energiasta miljardien vuosien aikana.
”Haluamme tietää, millaisia molekyylejä on kehittynyt, ja ovatko ne kehittyneet sellaisilla reiteillä, jotka saattavat antaa käsityksen siitä, kuinka biologiset molekyylit kehittyivät alkeellisella maapallolla? hän sanoi.
Mark A. Smith, professori ja UA: n kemian laitoksen johtaja
"Jotkut siitä, mitä olemme tähän mennessä oppineet kokeissamme, ovat, että nämä materiaalit ovat uskomattoman monimutkaisten molekyylien brutoseoksia" Smith lisäsi. ? Carl Sagan vietti viimeiset 10 vuotta elämästään tutkimalla näitä yhdisteitä meidän kaltaisissa kokeissa. Se mitä löysimme, täydentää hänen työtä. Näemme samat spektroskooppiset allekirjoitukset. ”
Mutta Smithin ryhmä on myös havainnut, että näiden molekyylien komponentti on erittäin reaktiivinen ja voisi helposti, kohtuullisen ajan kuluessa, reagoida Titanin pinnalla antaen happea sisältäviä yhdisteitä.
"Ja se on se, mitä me vasta aloitamme purkautua nyt?" Smith sanoi.
? Työstämme tulee paljon mielenkiintoisempia tänä syksynä, kokeiluissamme Lawrence Berkeley Labin edistyneessä valonlähteessä ”, hän lisäsi. "Me aiomme käyttää synkrotronia luodakseen koloneja fotokemiallisesti, käyttämällä erittäin energisiä fotoneja hajottamaan tämä Titan-kaasu tyhjö ultraviolettisäteilyllä."
Tyhjiö ultravioletti säteily osuu typen ja metaanin molekyyleihin Titanin yläilmakehässä ja räjäyttää ne toisistaan. Tutkijat eivät tiedä, tuottaako tämä samanlaisia polymeerejä, jotka muodostuvat sähköpurkauksesta.
? Kun pystyt murtamaan typpi- ja metaanimolekyylejä valolla, saatat saada polymeerejä, jotka ovat samanlaisia kuin muodostuu, kun sähköpurkaus murtaa ne toisistaan, Smith sanoi. Tai voit saada erilaisia polymeerejä. Kemia on melko monimutkainen, emmekä vain tiedä vastauksia niin moniin yksinkertaisiin kysymyksiin. Mutta se on yksi syy siihen, että teemme kokeita Berkeleyssä.
Smithin laboratoriossa meneillään oleva työ on tärkeää NASA: n Cassini-operaation tutkijoille ja mahdollisille seurantatehtäville Saturnukseen. Cassini-kiertäjä aloitettiin vuonna 1997, ja sen on tarkoitus käynnistää koetin Titanin ilmakehään joulukuussa. Tämä Huygens-koetin kelluu Titanin pinnalle ensi tammikuussa.
"Titanin paksu oranssi aerosoli-sameuskerros on pohjimmiltaan joukko orgaanisia muoveja?" hiilen, vedyn ja typen polymeerejä ”, sanoi UA: n kemian osaston johtaja Smith. "Hiukkaset laskeutuvat lopulta Titanin pinnalle, missä ne tuottavat orgaanista raaka-ainetta mahdolliselle menevälle orgaaniselle kemialle."
Cassinin Huygens-koetin on ensimmäinen instrumentti, joka todella näytteittää tämän aerosolin. Se antaa tutkijoille alkeellista kemiallista tietoa tästä materiaalista. Mutta koetin ei kerro heille paljon orgaanisesta kemiasta Titanin pinnalla.
Titaniin liittyvä seurantamatka, joka sisältää robottiorgaanisen kemian laboratorion, antaa tutkijoille paljon tarkemman kuvan pinnasta. Kokeen ovat suunnitelleet Lunine ja Smith yhteistyössä Caltechin ja NASA: n Jet Propulsion Laboratoryn tutkijoiden kanssa.
Lunine johtaa NASA: n Astrobiologiainstituutin fokusryhmää Titaniin ja on yksi kolmesta monitieteellisestä Cassini-tehtävän tutkijasta Huygens-koettimelle.
"Emme todellakaan tiedä kuinka elämä muodostui maapallolla tai millä tahansa planeetalla, jonka se muodosti?" Lunine sanoi. ? Kuinka se tapahtui maan päällä, ei ole jäljellä mitään jälkiä, koska kaikki maapallon orgaaniset molekyylit on jo prosessoitu biokemiallisesti. Titan on paras mahdollisuutemme tutkia orgaanista kemiaa planeettaympäristössä, joka on pysynyt elottomana miljardeja vuosia.?
Alkuperäinen lähde: UA: n lehdistötiedote
