Folosind Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA), o echipă de oameni de știință a identificat o moleculă misterioasă în atmosfera lui Titan. Se numeste ciclopropenilidenă (C3H2), un compus simplu pe bază de carbon care nu a mai fost văzut niciodată într-o atmosferă. Potrivit studiului echipei publicat în Jurnalul Astronomic , această moleculă ar putea fi un precursor al unor compuși mai complecși care ar putea indica o posibilă viață pe Titan.
În mod similar, Dr. Catherine Neish de la Universitatea din Western Ontario Institutul pentru Explorarea Pământului și Spațiului (Western Space) și colegii săi din Agenția Spațială Europeană (ESA) au descoperit că Titan are alte substanțe chimice care ar putea fi ingredientele pentru forme de viață exotice . În studiul lor, care a apărut în Astronomie și astrofizică ,ei prezintă datele misiunii Cassini care au dezvăluit compoziția craterelor de impact de pe suprafața Titanului.
Echipa internațională responsabilă pentru descoperirea ciclopropenilidenei a fost formată din cercetători de la NASA Divizia de explorare a sistemului solar (SSED), Asociația de Cercetare Spațială a Universităților (USRA), Institutul de Astronomie și Astrofizică din Taipei și mai multe universități. Au fost conduși de Conor Nixon și Dr. Alexander Thelen , un om de știință planetar și post-doctorat la Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA (respectiv).
Această imagine în culori adevărate a lui Titan, luată de nava spațială Cassini, arată atmosfera groasă și tulbure a lunii. Credit: NASA
Echipa a folosit observatorul ALMA pentru a studia Titan în 2016. În timp ce cercetau semnăturile luminoase colectate de ALMA, au observat spectre care indicau o amprentă chimică ciudată. După ce a căutat printr-o bază de date cu toate semnele luminii moleculare cunoscute, Nixon a identificat-o ca ciclopropeniliden (C3H2). A spus Nixon într-o NASA Comunicat de presă :
„Când mi-am dat seama că mă uit la ciclopropeniliden, primul meu gând a fost: „Ei bine, acest lucru este cu adevărat neașteptat. Titan este unic în sistemul nostru solar. S-a dovedit a fi un tezaur de molecule noi.”
În trecut, oamenii de știință au detectat C3H2în diverse buzunare de-a lungul galaxiei, dar numai în nori de gaz și praf în mediul interstelar (ISM). În aceste regiuni, condițiile sunt prea reci și difuze pentru a facilita reacțiile chimice. În orice alt mediu, ciclopropenilidena reacționează ușor cu alte molecule pentru a forma diferiți compuși chimici.
Cu toate acestea, Nixon și colegii săi au reușit să detecteze cantități mici de ciclopropeniliden în jurul Titanului, deoarece examinau straturile superioare ale atmosferei lunii, unde există mai puține alte gaze pentru C.3H2să interacționeze cu. De ce este posibil acest lucru pentru cea mai mare lună a lui Saturn și niciun alt corp din Sistemul Solar rămâne un mister. Dar ceea ce prezice ar putea fi și mai semnificativ.
Până acum, descoperirile de ciclopropeniliden au fost limitate la buzunare de gaz și praf din spațiul interstelar. Credite: Conor Nixon/Centrul de zbor spațial Goddard al NASA
Deși C3H2 nu este asociat cu reacțiile biologice moderne aici pe Pământ, este un exemplu de ceea ce sunt cunoscute sub numele de „molecule în buclă închisă”, care sunt importante pentru că formează inelele vertebrate pentru bazele nucleotice ale ADN-ului și ARN - doi compuși. acestea sunt chiar elementele de bază ale vieții așa cum o cunoaștem noi.
Michael Malaska , care a lucrat cândva în industria farmaceutică, a decis să-și schimbe cariera și a devenit un om de știință planetar JPL pentru a putea studia obiecte precum Titan. După cum a explicat, găsirea de molecule precum C3H2este esențial pentru a stabili imaginea de ansamblu a Titanului:
„Este o moleculă mică foarte ciudată, așa că nu va fi genul despre care înveți la chimia de liceu sau chiar la chimie la licență. Aici jos, pe Pământ, nu va fi ceva cu care veți întâlni... Fiecare piesă și parte pe care o puteți descoperi vă poate ajuta să puneți cap la cap uriașul puzzle al tuturor lucrurilor care se întâmplă acolo.”
O altă moleculă cu buclă închisă care a fost detectată în atmosfera lui Titan este benzenul (C6H6). Până acum, se credea că benzenul este cea mai mică unitate de molecule de hidrocarburi inelare care ar putea exista într-o atmosferă – dar acest statut se îndreaptă în mod clar asupra ciclopropenilidenei. În plus, natura ciclică a ambelor molecule oferă cercetătorilor o ramură suplimentară a chimiei care poate permite formarea ADN-ului și ARN-ului.
În orice caz, rolul pe care îl joacă acești compuși va fi cu siguranță ceva ce urmează libelulămisiune putea investiga. Această misiune este programată să fie lansată în 2027 și constă într-o dronă de aterizare cu giratori care va explora atmosfera și suprafața Titanului pentru a afla mai multe despre mediul său bogat prebiotic și chimia organică. Printre altele, această misiune are sarcina de a răspunde dacă Titan ar putea sau nu să susțină viața la suprafața sa și în lacurile sale de metan.
Acesta a fost un punct de speculație și curiozitate de zeci de ani, încă de la Călătorind 1 și 2 sondele spațiale au zburat prin sistemul Saturn în 1980, respectiv 1981. Cand Cassini-Huygens Misiunea a sosit în jurul lui Saturn în 2004, ceea ce a observat doar i-a intrigat pe oamenii de știință și mai mult. Ceea ce au descoperit aceste misiuni a fost că, în ciuda faptului că era foarte rece, Titan era în mod clar asemănător Pământului în anumite privințe.
Pentru început, are o atmosferă densă (de patru ori mai densă decât cea a Pământului) care este compusă predominant din azot. Nicio altă planetă sau lună din Sistemul Solar nu poate face această afirmație! În plus, are un ciclu al metanului care este foarte asemănător cu ciclul apei Pământului, complet cu lacuri și râuri la suprafață, evaporare, nori și precipitații. Există chiar dovezi că ar putea avea un ocean subteran de apă sărată.
Dar cel mai interesant dintre toate sunt procesele organice care lucrează, în care metanul și alte hidrocarburi din atmosfera lui Titan interacționează cu radiația solară, se descompun și eliberează o rețea de chimie organică care ar putea duce la condiții de suprafață prebiotice. Acesta este ceea ce l-a împins pe Titan în fruntea listei de destinații potențiale pentru misiunile NASA care caută viața trecută și prezentă în Sistemul Solar.
Conceptul acestui artist despre un lac de la polul nord al lunii lui Saturn, Titan, ilustrează jante înălțate și trăsături asemănătoare meterezelor, cum ar fi cele văzute de nava spațială Cassini a NASA în jurul Winnipeg Lacus al lunii. Credit: NASA/JPL-Caltech
La fel de Rosaly Lopes , cercetător senior și expert Titan la Laboratorul de propulsie cu reacție (JPL) al NASA, rezumat :
„Încercăm să ne dăm seama dacă Titan este locuibil. Așa că vrem să știm ce compuși din atmosferă ajung la suprafață și, apoi, dacă acel material poate trece prin scoarța de gheață până în oceanul de dedesubt, pentru că credem că oceanul este locul în care sunt condițiile locuibile.
Un alt punct de interes, care face din Titan o țintă atât de tentantă pentru cercetare, este posibilitatea ca moleculele care ar putea sta pe suprafața lui Titan să fie aceleași cu cele care au format blocurile vieții de pe Pământ. Cu aproximativ 3,8 miliarde până la 2,5 miliarde de ani în urmă (în timpul Eonului Achean), Pământul era un loc mult diferit, unde atmosfera era compusă predominant din azot, CO2, metan și vapori de apă.
Practic, se crede că condițiile de pe Pământ în această perioadă au fost similare cu cele de pe Titan astăzi. Melissa Trainer , un astrobiolog NASA Goddard, este investigatorul principal adjunct al misiunii Dragonfly și investigatorul principal al unei instrument cheie va folosi pentru a analiza compoziția suprafeței lui Titan. Ca ea indicat :
„Ne gândim la Titan ca la un laborator din viața reală, unde putem vedea chimie similară cu cea a Pământului antic, când viața a luat loc aici. Vom căuta molecule mai mari decât C3H2, dar trebuie să știm ce se întâmplă în atmosferă pentru a înțelege reacțiile chimice care conduc molecule organice complexe să se formeze și să plouă la suprafață.”
Impresia artistică a misiunii Dragonfly de pe suprafața Titanului. Credit: JHUAPL
În mod similar, profesorul asistent Catherine Neish și colegii ei de la ESA au găsit, de asemenea, ceva foarte interesant atunci când studiau suprafața Titanului. De obicei, procesele atmosferice îngroapă gheața de suprafață a Titanului sub un strat gros de material organic, în special în jurul ecuatorialului uscat al lunii. Acest material se comportă exact ca nisipul și duce la furtuni de nisip și Instruire când apar vânturi puternice.
Din fericire, există locuri în care gheața de la suprafață poate arunca o privire și oamenii de știință o pot studia și afla mai multe despre compoziția sa. Latitudinile mai mari de pe Titan, de exemplu, sunt supuse unor precipitații mai mari, ceea ce duce la cursuri de suprafață care erodează nisipul. Dincolo de aceasta, există cratere de impact create de obiecte care lovesc suprafața, care expun gheață relativ proaspătă din scoarța Titanului. După cum a explicat Neish:
„Este sălbatic. Nu există alt loc ca Titan în sistemul solar. Există mai mult nisip pe Titan pe zonă decât oriunde altundeva. Și Titan are vreme. Nu este diferit de Pământ în acest fel. Doar că toate ingredientele sunt greșite. Are ploi de metan și râuri care trec prin suprafață și nisip organic care este aruncat în jur. Este încă foarte activ, așa cum este aici pe Pământ.”
Din păcate, este dificil să vezi bine suprafața din cauza atmosferei dense a lui Titan. Dar după examinarea datelor obținute deCassini‘s Spectrometru de cartografiere vizibilă și în infraroșu (VIMS), Neish și colegii ei au reușit să privească clar trei cratere de impact din regiunea ecuatorială a lui Titan și regiunea sa de latitudine medie.
Conceptul artistului despre o furtună de praf pe Titan. Credite: IPGP/Labex UnivEarthS/University Paris Diderot – C. Epitalon & S. Rodriguez
Ceea ce au descoperit a fost că craterele ecuatoriale din Selk, Ksa, Guabonito și craterul din Santorini Facula păreau a fi compuse exclusiv din material organic întunecat. S-a descoperit că craterele de la latitudine medie din Afekan, Soi, Forseti, Menrva și Sinlap sunt îmbogățite cu gheață de apă și material organic. Ei au reușit, de asemenea, să determine că niciuna dintre gheața pe care au observat-o nu era amoniac (NH3) sau CO înghețat2(alias „gheață uscată”).
Acest lucru este în concordanță cu modelele Titanului care arată că este un mediu dinamic cu procese active care îi modelează suprafața. Combinația de apă și substanțe organice ar putea însemna, de asemenea, că există ecosisteme străvechi înghețate pe fundul craterelor de impact. Ca parte a echipa de știință și inginerie Supraveghând această misiune, descoperirile lui Neish aici ar putea informa viitoarealibelulămisiune și unde ar trebui să caute posibile dovezi ale vieții.
De asemenea, ilustrează modul în care căutarea posibilei vieți dincolo de Pământ se deplasează încet dincolo de Marte pentru a include locații din sistemul solar exterior. Neish a spus:
„Cred că din ce în ce mai mult, vedem o falsă echivalență între viață și Marte. Descoperirile recente despre Venus și toate lucrurile noi pe care le învățăm despre ea când a fost o lume oceanică sunt un alt schimbător de joc. În cele din urmă, oamenii spun că, în căutarea vieții în univers, trebuie să ne concentrăm pe mai multe locuri, și nu doar pe Marte. Și asta include trimiterea NASA a misiunii Dragonfly la Titan.”
Următoarele câteva decenii promit să fie o perioadă foarte interesantă pentru explorarea spațiului (și fanii acestora!). Pe lângă întoarcerea pe Lună, stabilirea unei prezențe susținute acolo și trimiterea primelor misiuni cu echipaj pe Marte, vom trimite și exploratorii noștri robotici să investigheze Europa, Ganymede și Titan în speranța de a găsi viață acolo.
Procedând astfel, vom putea în sfârșit să facem lumină asupra modului în care a început viața în Sistemul nostru Solar și, poate, cum și unde ar putea exista în tot Universul!