Wetenschappers geloven dat Mars de beste plaats is om naar bewijs van buitenaards leven te zoeken. Dit is echter verre van
Veel van wat we vandaag over Titan wetengeassocieerd met het ruimtevaartuig Cassini, dat van 2004 tot 2017 in een baan rond Saturnus cirkelde en zijn missie voltooide door in de atmosfeer van de planeet te duiken. Gedurende deze tijd deed Cassini veel directe metingen van de atmosfeer van Titan en ontdekte een verrassend aardse omgeving. In feite is dit het enige andere lichaam in het zonnestelsel waar een dichte stikstofatmosfeer heerst en organische processen plaatsvinden.
Wat vooral interessant is, is dat wetenschappersgeloven dat ongeveer 2,8 miljard jaar geleden de atmosfeer van de aarde vergelijkbaar zou kunnen zijn. Dit valt samen met het Mesoarchean-tijdperk, een periode waarin fotosynthetische cyanobacteriën de eerste rifsystemen creëerden en langzaam de atmosferische kooldioxide van de aarde omzetten in zuurstofgas (wat uiteindelijk leidde tot de huidige balans van stikstof en zuurstof).
Hoewel het oppervlak van Titan wordt verondersteld te bevattenaanwijzingen die ons begrip van hoe het leven in ons zonnestelsel is ontstaan, zouden kunnen verbeteren, het was een uitdaging om een duidelijk beeld van dit oppervlak te krijgen. De reden hiervoor heeft te maken met de atmosfeer van Titan, die doorzeefd is met een dichte fotochemische waas die licht verstrooit.
"Titan's waas is gemaakt van nanodeeltjes,bestaande uit een grote verscheidenheid aan grote en complexe organische moleculen die koolstof, waterstof en stikstof bevatten. Deze moleculen worden gevormd in een cascade van chemische reacties wanneer (ultraviolette en kosmische) straling een mengsel van methaan, stikstof en andere gassen raakt. in een atmosfeer vergelijkbaar met die van Titan."
Leo Gross en Natalie Carrasco, IBM
Als gevolg hiervan weten wetenschappers er nog steeds niet veel van afde processen die de atmosfeer van Titan beheersen, inclusief de precieze chemische structuur van de grote moleculen waaruit deze waas bestaat. Astrochemici hebben decennia lang laboratoriumexperimenten uitgevoerd met soortgelijke organische moleculen die bekend staan als tholins, een term die is afgeleid van het Griekse woord voor 'troebel'.
Tolins behoren tot een breed assortiment biologische productenkoolstofhoudende verbindingen die worden gevormd bij blootstelling aan ultraviolette straling of kosmische straling. Deze moleculen komen veel voor in het buitenste zonnestelsel en worden vaak aangetroffen in ijslichamen, waar de oppervlaktelaag methaanijs bevat dat wordt blootgesteld aan straling. Hun aanwezigheid wordt aangegeven door een rossig oppervlak of sepiakleurige vlekken.
Voor hun onderzoek voerde een team onder leiding van Schultz en Maillard een experiment uit waarbij ze tholins in verschillende stadia van vorming onder laboratoriumomstandigheden observeerden.
“We hebben een roestvrijstalen vat gevuldeen mengsel van methaan en stikstof, en bracht vervolgens chemische reacties op gang via een elektrische ontlading, waardoor de omstandigheden in de atmosfeer van Titan werden gesimuleerd. Vervolgens hebben we in ons laboratorium in Zürich meer dan 100 van de resulterende moleculen waaruit de tholins van Titan bestaan, geanalyseerd, waarbij we van ongeveer een dozijn daarvan beelden met atomaire resolutie hebben verkregen met behulp van onze zelfgemaakte atoomkrachtmicroscoop op lage temperatuur."
Leo Gross en Natalie Carrasco, IBM
Door moleculen van verschillende groottes te sorteren, kon het teaminzicht gekregen in de verschillende groeistadia van deze moleculen en hoe hun chemische samenstelling eruit ziet. In wezen observeerden ze een belangrijk onderdeel van de atmosfeer van Titan terwijl deze zich vormde en ophoopte, waardoor het beroemde misteffect ontstond.
Wetenschappers observeerden voor het eerst moleculaire architectuursynthetische verbindingen die lijken op die waarvan wordt aangenomen dat ze een oranje waas veroorzaken in de atmosfeer van Titan. Bovendien zouden hun bevindingen licht kunnen werpen op een mysterieuze op methaan gebaseerde hydrologische cyclus. Op aarde bestaat deze cyclus uit de overgang van water van een gasvormige toestand (waterdamp) naar een vloeibare toestand (regen en oppervlaktewater). Op Titan vindt dezelfde cyclus plaats met methaan, dat wordt overgebracht uit atmosferisch methaan en als methaanregen valt en de beroemde koolwaterstofmeren vormt.
In dit geval de resultaten van de onderzoeksgroepzou de rol kunnen onthullen die chemische waas speelt in de methaancyclus van Titan, inclusief of deze nanodeeltjes kunnen drijven op zijn methaanmeren. Bovendien zouden deze ontdekkingen kunnen aantonen of soortgelijke atmosferische aerosolen miljarden jaren geleden hebben bijgedragen aan het creëren van leven op aarde.
Het is bekend dat moleculaire structuren goed zijnabsorbeerders van ultraviolet licht. Dit betekent op zijn beurt dat de waas als een schild zou kunnen werken en DNA-moleculen op het vroege aardoppervlak zou kunnen beschermen tegen schadelijke straling.
NASA is van plan om tegen 2030 naar Titan te stureneen robotvliegtuig genaamd Dragonfly om het oppervlak en de atmosfeer te verkennen en te zoeken naar mogelijke tekenen van leven. Zoals altijd zullen het theoretische werk en de laboratoriumexperimenten die in de tussentijd zijn uitgevoerd, wetenschappers in staat stellen hun focus te verkleinen en de kans vergroten dat de missie, zodra ze arriveert, vindt wat ze zoekt.
Zie ook:
Natuurkundigen hebben een analoog van een zwart gat gemaakt en de theorie van Hawking bevestigd. Waar leidt het toe?
Abortus en wetenschap: wat gebeurt er met de kinderen die zullen bevallen
Wetenschappers hebben de snelheidslimiet in de kwantumwereld ontdekt