מדענים מאמינים שהמקום הטוב ביותר לחפש עדויות לחיים מחוץ לכדור הארץ הוא מאדים. עם זאת, זה רחוק מלהיות
הרבה ממה שאנחנו יודעים על טיטאן כיוםקשורה לחללית קאסיני, שהקיפה את שבתאי בין השנים 2004 ל -2017 והשלימה את משימתה בצלילה לאטמוספירה של כדור הארץ. במהלך תקופה זו, קאסיני ביצע הרבה מדידות ישירות של האטמוספירה של טיטאן, וגילה סביבה מפתיעה כמו כדור הארץ. למעשה, זהו הגוף היחיד האחר במערכת השמש בו יש אווירת חנקן צפופה ומתרחשים תהליכים אורגניים.
מה שמעניין במיוחד הוא שמדעניםמאמינים שלפני כ -2.8 מיליארד שנה האטמוספירה של כדור הארץ יכולה להיות דומה. זה עולה בקנה אחד עם התקופה המסוארכית, התקופה בה ציאנובקטריה פוטוסינתטית יצרה את מערכות השוניות הראשונות והמירה אט אט את הפחמן הדו-חמצני האטמוספרי של כדור הארץ לגז חמצן (מה שהוביל בסופו של דבר למאזן הנוכחי של חנקן וחמצן).
למרות שמאמינים שמשטח טיטאן מכילרמזים שיכולים לשפר את הבנתנו כיצד מקורם של החיים במערכת השמש שלנו, קבלת תמונה ברורה של משטח זה היווה אתגר. הסיבה לכך קשורה לאווירה של טיטאן, שכולה אובך פוטוכימי צפוף שמפזר אור.
"האובך של טיטאן עשוי מננו-חלקיקים,המורכב ממגוון רחב של מולקולות אורגניות גדולות ומורכבות המכילות פחמן, מימן וחנקן. מולקולות אלו נוצרות במפל של תגובות כימיות כאשר קרינה (אולטרה סגולה וקוסמית) פוגעת בתערובת של מתאן, חנקן וגזים אחרים. באווירה דומה לזו של טיטאן".
ליאו גרוס ונטלי קרסקו, IBM
כתוצאה מכך, מדענים עדיין לא יודעים הרבה על כךהתהליכים השולטים באטמוספירה של טיטאן, כולל המבנה הכימי המדויק של המולקולות הגדולות המרכיבות את האובך הזה. במשך עשרות שנים ערכו אסטרוכימיה ניסויים במעבדה עם מולקולות אורגניות דומות המכונות תולינים, מונח שנגזר מהמילה היוונית "מעונן".
טולינים שייכים למגוון רחב של אורגניםתרכובות המכילות פחמן שנוצרות כאשר הן נחשפות לקרינה אולטרה סגולה סולארית או לקרניים קוסמיות. מולקולות אלו נפוצות במערכת השמש החיצונית ונמצאות בדרך כלל בגופי קרח, שם שכבת פני השטח מכילה קרח מתאן החשוף לקרינה. נוכחותם מסומנת על ידי משטח אדמדם או כתמים בצבע ספיה.
לצורך מחקרם, צוות בראשות שולץ ומיילארד ערך ניסוי שבו צפו בתולין בשלבי היווצרות שונים בתנאי מעבדה.
"מילאנו כלי נירוסטהתערובת של מתאן וחנקן, ולאחר מכן יזמה תגובות כימיות באמצעות פריקה חשמלית, ובכך מדמה את התנאים באטמוספירה של טיטאן. לאחר מכן ניתחנו יותר מ-100 מהמולקולות שנוצרו המרכיבות את התולינים של טיטאן במעבדה שלנו בציריך, והשגנו תמונות ברזולוציה אטומית של כתריסר מהן באמצעות מיקרוסקופ הכוח האטומי התוצרת הביתי שלנו בטמפרטורה נמוכה".
ליאו גרוס ונטלי קרסקו, IBM
על ידי מיון מולקולות בגדלים שונים, הצוותהשיג תובנה לגבי שלבי הצמיחה השונים של מולקולות אלה, כמו גם איך נראה ההרכב הכימי שלהן. בעיקרו של דבר, הם צפו במרכיב מרכזי באטמוספירה של טיטאן כשהיא נוצרה ומצטברת, ויצרה את אפקט הערפל המפורסם.
מדענים מתבוננים בפעם הראשונה בארכיטקטורה מולקולריתתרכובות סינתטיות הדומות לאלו שאמורות לגרום לאובך כתום באטמוספירה של טיטאן. יתרה מכך, ממצאיהם עלולים לשפוך אור על מחזור הידרולוגי מסתורי מבוסס. על כדור הארץ מחזור זה מורכב ממעבר מים ממצב גזי (אדי מים) למצב נוזלי (גשם ומים עיליים). בטיטאן, אותו מחזור מתרחש גם במתאן, המועבר ממתאן אטמוספרי ונופל כגשם של מתאן ויוצר את אגמי הפחמימנים המפורסמים.
במקרה זה, תוצאות קבוצת המחקריכול לחשוף את התפקיד שממלא אובך כימי במחזור המתאן של טיטאן, כולל האם החלקיקים הללו יכולים לצוף על אגמי המתאן שלו. בנוסף, תגליות אלה יכולות להראות האם אירוסולים דומים לאטמוספירה סייעו ביצירת חיים על פני כדור הארץ לפני מיליארדי שנים.
ידוע שמבנים מולקולריים טוביםבולמי אור אולטרה סגול. פירוש הדבר בתורו כי האובך יכול לשמש מגן, המגן על מולקולות DNA על פני כדור הארץ המוקדמות מפני קרינה מזיקה.
נאס"א מתכננת לשלוח לטיטאן עד 2030כלי שיט רובוטי בשם שפירית לחקור את פני השטח שלו ואת האטמוספירה ולחפש סימני חיים אפשריים. כמו תמיד, עבודה תיאורטית וניסויי מעבדה שנערכו בינתיים יאפשרו למדענים לצמצם את מיקומם ולהגדיל את הסיכויים שהמשימה, ברגע שתגיע, תמצא את מבוקשה.
ראה גם:
פיזיקאים יצרו אנלוגיה של חור שחור ואישרו את התיאוריה של הוקינג. לאן זה מוביל?
הפלה ומדע: מה יקרה לילדים שילדו
מדענים גילו את המהירות המותרת בעולם הקוונטים