Kreditna slika: UA
Dok je svemirska letjelica Cassini letjela prema Saturnu, kemičari na Zemlji stvaraju plastično zagađenje poput one koja pada kroz atmosferu Saturnovog mjeseca, Titana.
Znanstvenici sumnjaju da organske krute tvari padaju s neba Titana milijardama godina i da bi mogle biti spojevi koji postavljaju temelj za sljedeći kemijski korak prema životu. Surađuju u laboratorijskim eksperimentima na Sveučilištu u Arizoni koji će pomoći Cassinijevim znanstvenicima da interpretiraju podatke s Titana i planiraju buduću misiju koja bi rasporedila laboratorij organske kemije na površinu Titana.
Kemičari u laboratoriji Marka A. Smitha na Sveučilištu u Arizoni stvaraju spojeve poput onih koji se kondenziraju s Titanovog neba bombardirajući analogan Titanovu atmosferu elektronima. To proizvodi "tholins"? organski polimeri (plastika) koji se nalaze u Titanovoj gornjoj atmosferi dušik-metan. Titanovi tolini stvaraju ultraljubičasto sunčevo svjetlo i elektroni koji istječu iz Saturnovog magnetskog polja.
Tolini se moraju otopiti da bi stvorili aminokiseline koje su osnovni građevni blok života. Kemičari znaju da se tolini ne otapaju u Titanovim etanskim / metanskim jezerima ili oceanima.
Međutim, oni se lako otapaju u vodi ili amonijaku. A eksperimenti napravljeni prije 20 godina pokazuju da otapanje tolina u tekućoj vodi stvara aminokiseline. Dakle, s obzirom na tekuću vodu, možda postoji svinja aminokiselina u Titanovoj verziji prvobitne juhe.
Kisik je drugi neophodan za život na Zemlji. Ali u Titanovoj atmosferi gotovo da nema kisika.
Prošle godine, međutim, Caitlin Griffith, iz Lunarnog i planetarnog laboratorija iz UA, otkrila je vodeni led na Titanovoj površini. (Pogledajte Titan otkriva površinu kojom dominira Icy Bedrock.) Planetarni znanstvenik UA Jonathan Lunine i drugi teoretiziraju da bi se kad se vulkani razbuktali na Titanu, dio ovog leda mogao rastopiti i teći kroz krajolik. Slični tokovi mogli bi rezultirati kada komete i asteroidi upadnu u Titan.
Još bolje, Titanova se voda možda neće odmah smrznuti jer je vjerojatno da je dovoljno amonijaka (antifriza) da ostane tekuća oko 1000 godina, primijetili su Smith i Lunine u istraživačkom radu objavljenom u studenom časopisa "Astrobiology."
Iako je Titan izuzetno hladan - oko 94 stupnja Celzijusa (minus 180 stupnjeva Celzijusa ili minus 300 stupnjeva celzijusa) - voda može nakratko teći po površini, opskrbljujući kisikom i medijem za kemiju, zaključuju.
Da bi dalje razumio kako sve to može raditi zajedno, Smithova grupa proizvodi toline u laboratoriju, analizira njihova spektroskopska svojstva i pokušava razumjeti njihovu kemiju.
"Pokušavamo naučiti kako će spojevi reagirati sa stopljenom vodom na površini Titana, koje spojeve će stvoriti i, prema tome, ono što bismo stvarno trebali tražiti", objasnio je Smith. "Ne tražimo samo atmosfersku plastiku koja sjedi na površini, nego rezultat vremena i energije koja se ulaže tijekom milijardi godina.
"Želimo znati kakve su se vrste molekula razvile i jesu li se razvijale putovima koji bi mogli dati uvid u to kako su se biološke molekule razvile na prvobitnoj Zemlji?" On je rekao.
Mark A. Smith, profesor i šef katedre za kemiju UA
„Nešto od čega smo dosad naučili u našim eksperimentima jest da su ti materijali bruto mješavine nevjerojatno složenih molekula. Dodao je Smith. Carl Sagan je proveo posljednjih 10 godina svog života proučavajući ove spojeve u eksperimentima poput naših. Ono što smo otkrili nadopunjuje njegov rad. Vidimo iste spektroskopske potpise. "
No Smithova je skupina također otkrila da postoji komponenta ovih molekula koja je vrlo reaktivna i može lako, u razumnom vremenskom okviru, reagirati na površini Titana dajući kisikove spojeve.
"I to je ono što tek sada počinjemo otkrivati?" Rekao je Smith.
"Naš rad će postati mnogo zanimljiviji ove jeseni, u našim eksperimentima u Naprednom izvoru svjetlosti laboratorija Lawrencea Berkeleyja", dodao je. "Koristit ćemo sinkrotron za stvaranje fotokemijskih tolina, koristeći vrlo energične fotone za razbijanje ovog plina Titana vakuumski ultraljubičasto zračenje."
Vakuumsko ultraljubičasto zračenje pogodi molekule dušika i metana u Titanovoj gornjoj atmosferi i raspada ih. Znanstvenici ne znaju proizvede li iste vrste polimera koji se formiraju iz električnog pražnjenja.
"Kad svjetlošću možete razbiti molekule dušika i metana, možda ćete dobiti polimere slične onima koji nastaju kad ih električni pražnjenje razbije", rekao je Smith. "Ili možete dobiti različite polimere. Kemija je prilično složena, a mi jednostavno ne znamo odgovore na toliko najjednostavnijih pitanja. Ali to je jedan od razloga što ćemo eksperimente provesti u Berkeleyu.?
Posao koji se odvija u Smithovom laboratoriju važan je za znanstvenike u NASA-inoj misiji Cassini i moguće daljnje misije na Saturn. Cassini orbiter lansiran je 1997. godine i trebao bi lansirati sondu u atmosferu Titana u prosincu. Ova će Huygensova sonda plutati na površinu Titana sljedećeg siječnja.
"Titan? Debeli narančasti sloj maglice u obliku aerosola u osnovi je gomila organske plastike? polimera ugljika, vodika i dušika ", rekao je Smith, šef odjela za kemiju UA. "Čestice se na kraju talože na površini Titana, gdje proizvode organsku sirovinu za bilo koju organsku kemiju."
Cassinijeva sonda Huygens bit će prvi instrument koji će stvarno ispitati ovaj aerosol. To će znanstvenicima pružiti neke osnovne kemijske informacije o ovom materijalu. Ali sonda im neće reći mnogo o organskoj kemiji na Titanovoj površini.
Sljedeća misija Titana koja uključuje robotsku laboratoriju za organsku kemiju znanstvenicima će pružiti mnogo detaljniji pogled na površinu. Eksperiment su osmislili Lunine i Smith u suradnji s istraživačima iz Caltech-a i NASA-inog laboratorija za mlazni pogon.
Lunine vodi NASA-inu fokusnu skupinu Instituta za astrobiologiju na Titanu i jedan je od tri interdisciplinarna Cassinijeva znanstvenika iz misije za Huygens-ovu sondu.
"Mi stvarno ne znamo kako se život stvorio na Zemlji ili na bilo kojoj planeti koja se stvorila?" Rekao je Lunine. "Nisu ostali tragovi kako se to dogodilo na Zemlji, jer su sve Zemljine organske molekule do sada biokemijski obrađene. Titan je naša najbolja šansa za proučavanje organske kemije u planetarnom okruženju koje je ostalo beživotno tijekom milijardi godina.?
Izvorni izvor: UA News Release
