Sa Sveučilišta u Arizoni
Prvi eksperimentalni dokazi koji pokazuju kako se atmosferski dušik može ugraditi u organske makromolekule izvijestio je tim sa Sveučilišta u Arizoni. Nalaz pokazuje koje organske molekule mogu se naći na Titanu, mjesecu Saturna za koji znanstvenici smatraju da je uzor za kemiju Zemlje prije života.
Zemlja i Titan su jedina poznata planetarna tijela koja imaju gustu, pretežno dušičnu atmosferu, rekao je Hiroshi Imanaka, koji je proveo istraživanje dok je bio član odjela za hemiju i biokemiju UA.
Koliko složene organske molekule postaju nitrogenirane u sredinama poput atmosfere rane Zemlje ili Titana velika je misterija, rekao je Imanaka.
"Titan je toliko zanimljiv jer nam atmosfera u kojoj dominira dušik i organska kemija mogu dati naznaku o podrijetlu života na našoj Zemlji", rekao je Imanaka, sada znanstveni asistent u UA-ovom Lunarnom i planetarnom laboratoriju. "Dušik je važan element života."
Međutim, neće to učiniti samo bilo koji dušik. Gas dušika mora se pretvoriti u kemijski aktivniji oblik dušika koji može potaknuti reakcije koje su osnova bioloških sustava.
Imanaka i Mark Smith pretvorili su mješavinu plina dušik-metan sličnu atmosferi Titana u kolekciju organskih molekula koje sadrže dušik ozračivanjem plina visokoenergetskim UV zrakama. Laboratorijska postava dizajnirana je tako da oponaša kako solarno zračenje utječe na Titanovu atmosferu.
Većina dušika kretala se izravno u krute spojeve, a ne u plinovite, rekao je Smith, profesor iz UA i voditelj kemije i biokemije. Prethodni su modeli predviđali da će se dušik u duljim postupnim postupcima kretati od plinovitih spojeva u krute tvari.
Titan izgleda narančasto u boji jer smog organskih molekula obuhvaća planetu. Čestice u smogu s vremenom će se taložiti na površini i mogu biti izložene uvjetima koji bi mogli stvoriti život, rekao je Imanaka, koji je i glavni istraživač u SETI institutu u Mountain Viewu u Kaliforniji.
Međutim, znanstvenici ne znaju sadrže li Titanove čestice smoga dušik. Ako su neke čestice iste organske molekule koje sadrže dušik, tim UA koji je stvoren u laboratoriju, uvjeti za život su vjerojatniji, rekao je Smith.
Laboratorijska opažanja poput ovih pokazuju koja bi sljedeća svemirska misija trebala potražiti i koje bi instrumente trebalo razviti kako bi pomogli u potrazi, rekao je Smith.
Rad Imanake i Smitha, "Formiranje nitrogeniranih organskih aerosola u gornjoj atmosferi Titana", zakazan je za objavljivanje u ranom on-line izdanju Proceedings of the National Academy of Sciences u nedjelju 28. lipnja. NASA je osigurala sredstva za istraživanje.
UA istraživači željeli su simulirati uvjete u Titanovoj tankoj gornjoj atmosferi jer su rezultati iz Misije Cassini pokazali da "ekstremno UV" zračenje pogodi atmosferu stvarajući složene organske molekule.
Stoga su Imanaka i Smith koristili napredni izvor svjetlosti u sinkrotonu National Laboratorya Lawrencea Berkeleyja u Berkeleyu u Kaliforniji da bi ubacili visokoenergetsko UV svjetlo u cilindar od nehrđajućeg čelika koji sadrži plin dušik i metan pod vrlo niskim tlakom.
Istraživači su koristili maseni spektrometar za analizu kemikalija koje su rezultat zračenja.
Jednostavno, iako zvuči, postavljanje eksperimentalne opreme je složeno. Sama UV svjetlost mora proći kroz niz vakuumskih komora na putu u plinsku komoru.
Mnogi istraživači žele koristiti Napredni izvor svjetla, pa je konkurencija za vrijeme na instrumentu žestoka. Imanaki i Smithu dodijeljeno je jedno ili dva vremenska razdoblja godišnje, a svaki je bio osam sati dnevno u trajanju od samo pet do 10 dana.
Za svaki termin, Imanaka i Smith morali su spakirati svu eksperimentalnu opremu u kombi, odvesti se u Berkeley, postaviti osjetljivu opremu i krenuti u intenzivan niz eksperimenata. Ponekad su radili više od 48 sati ravno kako bi maksimalno iskoristili svoje vrijeme na naprednom izvoru svjetlosti. Završni svi potrebni eksperimenti trajali su godine.
Imao je nervozan živce, Imanaka je rekao: "Ako propustimo samo jedan vijak, to ometa vrijeme našeg snopa."
Na početku je analizirao samo plinove iz cilindra. Ali nije otkrio nijedan organski spoj koji sadrži dušik.
Imanaka i Smith mislili su da nešto nije u redu s postavkom eksperimenta, pa su izvrtali sustav. Ali još uvijek nema dušika.
"Bila je to prilično misterija", rekao je Imanaka, prvi autor rada. "Kamo je otišao dušik?"
Konačno, dvojica istraživača sakupili su djeliće smeđeg tira koji su se skupili na stijenci cilindra i analizirali ga onim što je Imanaka nazvao "najsofisticiranijom tehnikom masenog spektrometra."
Imanaka je rekao, "Tada sam konačno pronašao dušik!"
Imanaka i Smith sumnjaju da se takvi spojevi formiraju u Titovoj gornjoj atmosferi i da na kraju padaju na Titanovu površinu. Jednom na površini, doprinose okruženju koje pogoduje evoluciji života.
