ويعتقد العلماء أن أفضل مكان للبحث عن أدلة على وجود حياة خارج كوكب الأرض هو المريخ. ومع ذلك، هذا بعيد عن ذلك
الكثير مما نعرفه عن تيتان اليوممرتبط بالمركبة الفضائية كاسيني ، التي دارت حول زحل من عام 2004 إلى عام 2017 وأكملت مهمتها من خلال الانغماس في الغلاف الجوي للكوكب. خلال هذا الوقت ، قامت كاسيني بالعديد من القياسات المباشرة للغلاف الجوي لتيتان ، واكتشفت بيئة تشبه الأرض بشكل مدهش. في الواقع ، هذا هو الجسم الآخر الوحيد في النظام الشمسي الذي يوجد فيه جو كثيف من النيتروجين وتحدث العمليات العضوية.
الأمر المثير للاهتمام بشكل خاص هو أن العلماءنعتقد أنه منذ حوالي 2.8 مليار سنة ، يمكن أن يكون الغلاف الجوي للأرض مشابهًا. يتزامن هذا مع العصر الوسيط ، وهي الفترة التي خلقت فيها البكتيريا الزرقاء الضوئية أول أنظمة الشعاب المرجانية وحولت ببطء ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض إلى غاز أكسجين (مما أدى في النهاية إلى التوازن الحالي بين النيتروجين والأكسجين).
على الرغم من أنه يعتقد أن سطح تيتان يحتوي علىالقرائن التي يمكن أن تحسن فهمنا لكيفية نشأة الحياة في نظامنا الشمسي ، كان الحصول على صورة واضحة لهذا السطح يمثل تحديًا. يرجع السبب في ذلك إلى الغلاف الجوي لتيتان ، المليء بضباب كيميائي ضوئي كثيف ينثر الضوء.
"ضباب تيتان يتكون من جسيمات نانوية،تتكون من مجموعة واسعة من الجزيئات العضوية الكبيرة والمعقدة التي تحتوي على الكربون والهيدروجين والنيتروجين. تتشكل هذه الجزيئات في سلسلة من التفاعلات الكيميائية عندما يضرب الإشعاع (فوق البنفسجي والكوني) خليطًا من الميثان والنيتروجين والغازات الأخرى. في جو مشابه لجو تيتان."
ليو جروس وناتالي كاراسكو، IBM
نتيجة لذلك ، لا يزال العلماء لا يعرفون الكثيرالعمليات التي تحكم الغلاف الجوي لتيتان ، بما في ذلك التركيب الكيميائي الدقيق للجزيئات الكبيرة التي تشكل هذا الضباب. على مدى عقود ، أجرى علماء الكيمياء الفلكية تجارب معملية على جزيئات عضوية مماثلة تُعرف بالثولين ، وهو مصطلح مشتق من الكلمة اليونانية التي تعني "غائم".
تنتمي Tolins إلى مجموعة واسعة من المواد العضويةالمركبات المحتوية على الكربون والتي تتشكل عند التعرض للأشعة فوق البنفسجية الشمسية أو الأشعة الكونية. هذه الجزيئات شائعة في النظام الشمسي الخارجي وتوجد بشكل شائع في الأجسام الجليدية ، حيث تحتوي الطبقة السطحية على جليد الميثان المعرض للإشعاع. يشار إلى وجودهم من خلال سطح أحمر اللون أو بقع بلون بني داكن.
من أجل أبحاثهم، أجرى فريق بقيادة شولتز وميلارد تجربة لاحظوا فيها الثولينات في مراحل مختلفة من التكوين في ظروف المختبر.
"لقد ملأنا وعاء من الفولاذ المقاوم للصدأخليط من الميثان والنيتروجين، ومن ثم بدأت التفاعلات الكيميائية من خلال التفريغ الكهربائي، وبالتالي محاكاة الظروف في الغلاف الجوي لتيتان. قمنا بعد ذلك بتحليل أكثر من 100 من الجزيئات الناتجة التي تشكل ثولينات تيتان في مختبرنا في زيوريخ، وحصلنا على صور ذات دقة ذرية لحوالي اثني عشر منها باستخدام مجهر القوة الذرية منخفض الحرارة محلي الصنع.
ليو جروس وناتالي كاراسكو، IBM
عن طريق فرز الجزيئات ذات الأحجام المختلفة، يقوم الفريقاكتسبوا نظرة ثاقبة على المراحل المختلفة لنمو هذه الجزيئات، وكذلك كيف يبدو تركيبها الكيميائي. في الأساس، لاحظوا مكونًا رئيسيًا في الغلاف الجوي لتيتان أثناء تشكله وتراكمه، مما أدى إلى ظهور تأثير الضباب الشهير.
لاحظ العلماء العمارة الجزيئية لأول مرةمركبات اصطناعية مشابهة لتلك التي يعتقد أنها تسبب ضباب برتقالي في الغلاف الجوي لتيتان. علاوة على ذلك ، يمكن للنتائج التي توصلوا إليها أن تلقي الضوء على دورة هيدرولوجية غامضة تعتمد على الميثان. تتكون هذه الدورة على الأرض من انتقال الماء من الحالة الغازية (بخار الماء) إلى الحالة السائلة (المطر والمياه السطحية). على تيتان ، تحدث نفس الدورة مع الميثان ، الذي ينتقل من غاز الميثان في الغلاف الجوي ويسقط كمطر الميثان ، مكونًا بحيرات الهيدروكربون الشهيرة.
في هذه الحالة ، نتائج مجموعة البحثيمكن أن تكشف عن الدور الذي يلعبه الضباب الكيميائي في دورة الميثان في تيتان ، بما في ذلك ما إذا كانت هذه الجسيمات النانوية يمكن أن تطفو على بحيرات الميثان الخاصة بها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تُظهر هذه الاكتشافات ما إذا كانت الهباء الجوي المتشابه قد ساعد في خلق الحياة على الأرض منذ مليارات السنين.
من المعروف أن الهياكل الجزيئية جيدةماصات الأشعة فوق البنفسجية. وهذا بدوره يعني أن الضباب يمكن أن يكون بمثابة درع يحمي جزيئات الحمض النووي الموجودة على سطح الأرض المبكر من الإشعاع الضار.
تخطط ناسا للإرسال إلى تيتان بحلول عام 2030طائرة عمودية آلية تسمى Dragonfly لاستكشاف سطحها وجوها والبحث عن علامات محتملة على الحياة. كما هو الحال دائمًا ، فإن العمل النظري والتجارب المعملية التي يتم إجراؤها في هذه الأثناء ستسمح للعلماء بتضييق نطاق تركيزهم وزيادة فرص أن تجد المهمة ، بمجرد وصولها ، ما تبحث عنه.
انظر أيضا:
ابتكر الفيزيائيون نظيرًا للثقب الأسود وأكدوا نظرية هوكينغ. إلى أين تقود؟
الإجهاض والعلم: ماذا سيحدث للأطفال الذين سينجبون
اكتشف العلماء حدود السرعة في عالم الكم