Кредитно изображение: UA
Докато космическият апарат Касини лети към Сатурн, химиците на Земята правят пластмасови замърсявания като тези, които валят през атмосферата на луната на Сатурн, Титан.
Учените подозират, че органичните твърди вещества падат от небето на Титан в продължение на милиарди години и може да са съединения, които поставят основата за следващата химическа стъпка към живота. Те си сътрудничат в лабораторни експерименти на университета в Аризона, които ще помогнат на учените от Касини да интерпретират данните на Титан и да планират бъдеща мисия, която да разположи лаборатория за органична химия на повърхността на Титан.
Химиците в лабораторията на Марк А. Смит в Аризонския университет създават съединения като тези, кондензиращи се от небето на Титан, като бомбардират аналог на атмосферата на Титан с електрони. Това произвежда "толини"? органични полимери (пластмаси), открити в горната атмосфера на азот-метан на Титан. Толините на Титан са създадени от ултравиолетова слънчева светлина и електрони, изтичащи от магнитното поле на Сатурн.
Толините трябва да се разтворят, за да произведат аминокиселини, които са основните градивни елементи на живота. Химиците обаче знаят, че толините няма да се разтварят в етан / метанови езера или океани на Титан.
Те обаче лесно се разтварят във вода или амоняк. И експериментите, направени преди 20 години, показват, че разтварянето на толини в течна вода произвежда аминокиселини. Така че като се има предвид течната вода, може да има варене на аминокиселини във версията на първичната супа на Титан.
Кислородът е другият съществен за живота на Земята. Но в атмосферата на Титан почти няма кислород.
Миналата година обаче Кейтлин Грифит от лунната и планетарна лаборатория на UA е открила воден лед на повърхността на Титан. (Вижте Титан разкрива повърхност, доминирана от Айси Бедрок.) Планетарният учен от САЩ Джонатан Лунин и други теоретизират, че когато на Титан изригват вулкани, част от този лед може да се стопи и да се стича по пейзажа. Подобни потоци могат да доведат, когато кометите и астероидите се блъснат в Титан.
Още по-добре, водата на Титан може да не замръзне веднага, тъй като вероятно е обвързана с достатъчно амоняк (антифриз), за да остане течна за около 1000 години, отбелязаха Смит и Лунин в изследователска книга, публикувана в ноемврийския брой на „Астробиология“.
Така че въпреки че Титан е изключително студен - около 94 градуса келвин (минус 180 градуса по Целзий или минус 300 градуса по Фаренхайт) - водата може за кратко да тече по повърхността, доставяйки кислород и среда за химия, заключават те.
За да разбере по-нататък как всичко това може да работи заедно, групата на Смит генерира толини в лабораторията, анализира техните спектроскопични свойства и се опитва да разбере химията им.
"Опитваме се да научим как съединенията ще реагират с разтопената вода на повърхността на Титан, какви съединения ще произведат и, следователно, какво всъщност трябва да търсим", обясни Смит. „Ние не просто търсим атмосферната пластмаса, която седи на повърхността, но резултатът от времето и енергията, вложени за милиарди години.
„Искаме да знаем какви видове молекули са се развили и дали те са се развили по пътища, които биха могли да дадат представа за това как се развиват биологични молекули на първичната Земя?“ той каза.
Марк А. Смит, професор и ръководител на химическия отдел на UA
„Някои от това, което научихме досега в нашите експерименти е, че тези материали са груби смеси от невероятно сложни молекули?“ Смит добави. ? Карл Сагън прекара последните 10 години от живота си, изучавайки тези съединения в експерименти като нашия. Това, което открихме, допълва неговата работа. Виждаме същите спектроскопични сигнатури. "
Но групата на Смит също е открила, че има компонент от тези молекули, който е много реактивен и може лесно, в разумни срокове, да реагира на повърхността на Титан, за да се получат кислородни съединения.
„И това ли е? Ние сега започваме да разгадаваме ,? - каза Смит.
"Работата ни ще стане много по-интересна тази есен, в нашите експерименти в напредналия източник на светлина в лабораторията на Лорънс Бъркли", добави той. "Ще използваме синхротрон за създаване на толини фотохимично, използвайки много енергични фотони, за да разградим този газ на Титан чрез вакуумно ултравиолетово лъчение."
Вакуумното ултравиолетово лъчение удря азотни и метанови молекули в горната атмосфера на Титан и ги взривява. Учените не знаят дали това произвежда същите видове полимери, които се образуват от електрически разряд.
"Когато можете да натрошите молекулите на азот и метан със светлина, може да получите полимери, подобни на тези, които се образуват, когато електрическият разряд ги разпуква", каза Смит. „Или може да получите различни полимери. Химията е доста сложна и ние просто не знаем отговорите на толкова много от най-простите въпроси. Но това е една от причините да проведем експериментите в Бъркли.?
Работата, която върви в лабораторията на Смит, е важна за учените от мисията на НАСА Касини и възможните последващи мисии до Сатурн. Орбитата на Cassini беше пусната през 1997 г. и предстои да пусне сонда в атмосферата на Titan през декември. Тази сонда на Хюйгенс ще изплува на повърхността на Титан следващия януари.
"Титановият дебел оранжев аерозолен слой в основата е куп органични пластмаси?" полимери на въглерод, водород и азот ", каза Смит, ръководител на отдела за химия на UA. „Частиците в крайна сметка се утаяват на повърхността на Титан, където произвеждат органична суровина за всякаква органична химия.“
Сондата на Касини Huygens ще бъде първият инструмент, който всъщност взема проба от този аерозол. Това ще даде на учените някаква рудиментарна химическа информация по този материал. Но сондата няма да им каже много за органичната химия на повърхността на Титан.
Последваща мисия в Титан, която включва роботизирана лаборатория за органична химия, ще даде на учените много по-подробен поглед върху повърхността. Експериментът е разработен от Лунин и Смит в сътрудничество с изследователи от Caltech и лабораторията за реактивни двигатели на НАСА.
Лунин ръководи фокусната група на НАСА за астробиология на Титан и е един от тримата интердисциплинарни учени от мисията Касини за сондата Хюйгенс.
„Ние наистина не знаем как се е образувал животът на Земята или на каквато и да е планета, - каза Лунин. „Не са останали следи от това как се е случило на Земята, защото всички органични молекули на Земята са били обработени биохимично досега. Титан е най-добрият ни шанс да изучаваме органична химия в планетарна среда, останала безжизнена в продължение на милиарди години.?
Оригинален източник: UA News Release
