Wissenschaftler glauben, dass der Mars der beste Ort ist, um nach Beweisen für außerirdisches Leben zu suchen. Dies ist jedoch noch lange nicht der Fall
Vieles, was wir heute über Titan wissenverbunden mit dem Raumschiff Cassini, das von 2004 bis 2017 den Saturn umkreiste und seine Mission durch Eintauchen in die Atmosphäre des Planeten abschloss. Während dieser Zeit führte Cassini viele direkte Messungen der Titanatmosphäre durch und entdeckte eine überraschend erdähnliche Umgebung. Tatsächlich ist dies der einzige andere Körper im Sonnensystem, in dem eine dichte Stickstoffatmosphäre herrscht und organische Prozesse stattfinden.
Besonders interessant ist, dass WissenschaftlerIch glaube, dass die Erdatmosphäre vor etwa 2,8 Milliarden Jahren ähnlich sein könnte. Dies fällt mit der mesoarchäischen Ära zusammen, in der photosynthetische Cyanobakterien die ersten Riffsysteme schufen und das atmosphärische Kohlendioxid der Erde langsam in Sauerstoffgas umwandelten (was schließlich zum gegenwärtigen Gleichgewicht von Stickstoff und Sauerstoff führte).
Obwohl angenommen wird, dass die Oberfläche von Titan enthältHinweise, die unser Verständnis der Entstehung des Lebens in unserem Sonnensystem verbessern könnten, ein klares Bild dieser Oberfläche zu erhalten, war eine Herausforderung. Der Grund dafür liegt in der Atmosphäre des Titanen, die von einem dichten photochemischen Dunst durchzogen ist, der das Licht streut.
„Titans Dunst besteht aus Nanopartikeln,bestehend aus einer Vielzahl großer und komplexer organischer Moleküle, die Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff enthalten. Diese Moleküle entstehen in einer Kaskade chemischer Reaktionen, wenn (ultraviolette und kosmische) Strahlung auf eine Mischung aus Methan, Stickstoff und anderen Gasen trifft. in einer Atmosphäre ähnlich der von Titan.
Leo Gross und Natalie Carrasco, IBM
Infolgedessen wissen Wissenschaftler immer noch nicht viel darüberdie Prozesse, die die Atmosphäre des Titanen steuern, einschließlich der genauen chemischen Struktur der großen Moleküle, aus denen dieser Dunst besteht. Seit Jahrzehnten führen Astrochemiker Laborexperimente mit ähnlichen organischen Molekülen durch, die als Tholine bekannt sind. Dieser Begriff leitet sich vom griechischen Wort für "trüb" ab.
Toline gehören zu einer Vielzahl von Biokohlenstoffhaltige Verbindungen, die entstehen, wenn sie ultravioletter Sonnenstrahlung oder kosmischer Strahlung ausgesetzt werden. Diese Moleküle sind im äußeren Sonnensystem verbreitet und kommen häufig in Eiskörpern vor, in denen die Oberflächenschicht Methaneis enthält, das Strahlung ausgesetzt ist. Ihre Anwesenheit wird durch eine rötliche Oberfläche oder sepiafarbene Flecken angezeigt.
Für ihre Forschung führte ein Team um Schultz und Maillard ein Experiment durch, bei dem sie Tholine in verschiedenen Bildungsstadien unter Laborbedingungen beobachteten.
„Wir haben ein Edelstahlgefäß gefüllteine Mischung aus Methan und Stickstoff und löste dann durch eine elektrische Entladung chemische Reaktionen aus und simulierte so die Bedingungen in der Atmosphäre von Titan. Anschließend haben wir in unserem Labor in Zürich mehr als 100 der resultierenden Moleküle analysiert, aus denen die Tholine von Titan bestehen, und mit unserem selbstgebauten Niedertemperatur-Rasterkraftmikroskop Bilder in atomarer Auflösung von etwa einem Dutzend davon erhalten.
Leo Gross und Natalie Carrasco, IBM
Durch das Sortieren von Molekülen unterschiedlicher Größe hat das Teamerhielt Einblick in die verschiedenen Wachstumsstadien dieser Moleküle und wie ihre chemische Zusammensetzung aussieht. Im Wesentlichen beobachteten sie einen Schlüsselbestandteil der Atmosphäre von Titan, wie dieser sich bildete und ansammelte und so den berühmten Nebeleffekt erzeugte.
Wissenschaftler beobachten erstmals die molekulare Architektursynthetische Verbindungen, die denen ähneln, von denen angenommen wird, dass sie in der Titanatmosphäre einen Orangendunst verursachen. Darüber hinaus könnten ihre Ergebnisse Aufschluss über einen mysteriösen hydrologischen Kreislauf auf Methanbasis geben. Auf der Erde besteht dieser Zyklus aus dem Übergang von Wasser von einem gasförmigen Zustand (Wasserdampf) in einen flüssigen Zustand (Regen und Oberflächenwasser). Auf Titan findet der gleiche Zyklus mit Methan statt, das aus atmosphärischem Methan übertragen wird und als Methanregen fällt und die berühmten Kohlenwasserstoffseen bildet.
In diesem Fall die Ergebnisse der Forschungsgruppekönnte die Rolle offenbaren, die chemischer Dunst im Methankreislauf von Titan spielt, einschließlich der Frage, ob diese Nanopartikel auf seinen Methanseen schwimmen können. Darüber hinaus könnten diese Entdeckungen zeigen, ob ähnliche atmosphärische Aerosole vor Milliarden von Jahren dazu beigetragen haben, Leben auf der Erde zu schaffen.
Es ist bekannt, dass molekulare Strukturen gut sindAbsorber für ultraviolettes Licht. Dies bedeutet wiederum, dass der Dunst als Schutzschild fungieren und DNA-Moleküle auf der frühen Erdoberfläche vor schädlicher Strahlung schützen könnte.
Die NASA plant, bis 2030 an Titan zu sendenEin Roboter-Drehflügler namens Dragonfly, um seine Oberfläche und Atmosphäre zu erkunden und nach möglichen Lebenszeichen zu suchen. Wie immer werden theoretische Arbeiten und Laborexperimente, die in der Zwischenzeit durchgeführt wurden, es Wissenschaftlern ermöglichen, ihren Fokus einzugrenzen und die Chancen zu erhöhen, dass die Mission, sobald sie eintrifft, das findet, wonach sie sucht.
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