Naukowcy uważają, że najlepszym miejscem do poszukiwania dowodów na istnienie życia pozaziemskiego jest Mars. Jednak jest to dalekie od
Wiele z tego, co dzisiaj wiemy o Tytaniezwiązany ze statkiem kosmicznym Cassini, który krążył wokół Saturna w latach 2004-2017 i zakończył swoją misję zanurzając się w atmosferę planety. W tym czasie Cassini dokonał wielu bezpośrednich pomiarów atmosfery Tytana, odkrywając środowisko zaskakująco podobne do Ziemi. W rzeczywistości jest to jedyne inne ciało w Układzie Słonecznym, w którym panuje gęsta atmosfera azotowa i zachodzą procesy organiczne.
Szczególnie interesujące jest to, że naukowcyUważam, że około 2,8 miliarda lat temu atmosfera Ziemi mogła być podobna. Zbiega się to z erą mezoarchijską, okresem, w którym fotosyntetyczne cyjanobakterie stworzyły pierwsze systemy rafowe i powoli przekształcały atmosferyczny dwutlenek węgla na Ziemi w gazowy tlen (co ostatecznie doprowadziło do obecnej równowagi azotu i tlenu).
Chociaż uważa się, że powierzchnia Tytana zawierawskazówki, które mogą pomóc nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób powstało życie w naszym Układzie Słonecznym, uzyskanie wyraźnego obrazu tej powierzchni było wyzwaniem. Powód tego ma związek z atmosferą Tytana, podziurawioną gęstą fotochemiczną mgiełką, która rozprasza światło.
„Mgła Tytana składa się z nanocząstek,składający się z szerokiej gamy dużych i złożonych cząsteczek organicznych zawierających węgiel, wodór i azot. Cząsteczki te powstają w kaskadzie reakcji chemicznych, gdy promieniowanie (ultrafioletowe i kosmiczne) uderza w mieszaninę metanu, azotu i innych gazów. w atmosferze podobnej do Tytana.”
Leo Gross i Natalie Carrasco z IBM
W rezultacie naukowcy wciąż niewiele wiedząprocesy, które rządzą atmosferą Tytana, w tym dokładną strukturę chemiczną dużych cząsteczek tworzących tę mgłę. Przez dziesięciolecia astrochemicy przeprowadzali eksperymenty laboratoryjne z podobnymi cząsteczkami organicznymi znanymi jako tholins, termin wywodzący się z greckiego słowa oznaczającego „pochmurno”.
Toliny należą do szerokiej gamy produktów ekologicznychzwiązki zawierające węgiel, które powstają pod wpływem słonecznego promieniowania ultrafioletowego lub promieni kosmicznych. Cząsteczki te są powszechne w zewnętrznym Układzie Słonecznym i często znajdują się w ciałach lodowych, gdzie warstwa powierzchniowa zawiera lód metanowy, który jest wystawiony na promieniowanie. Na ich obecność wskazuje rumiana powierzchnia lub plamy w kolorze sepii.
W ramach swoich badań zespół kierowany przez Schultza i Maillarda przeprowadził eksperyment, w którym w warunkach laboratoryjnych obserwował toliny na różnych etapach powstawania.
„Napełniliśmy naczynie ze stali nierdzewnejmieszaninę metanu i azotu, a następnie zapoczątkował reakcje chemiczne poprzez wyładowanie elektryczne, symulując w ten sposób warunki panujące w atmosferze Tytana. Następnie przeanalizowaliśmy ponad 100 powstałych cząsteczek tworzących tholiny Tytana w naszym laboratorium w Zurychu, uzyskując obrazy kilkunastu z nich w rozdzielczości atomowej za pomocą naszego domowego niskotemperaturowego mikroskopu sił atomowych”.
Leo Gross i Natalie Carrasco z IBM
Zespół sortuje cząsteczki o różnych rozmiarachuzyskali wgląd w różne etapy wzrostu tych cząsteczek, a także jak wygląda ich skład chemiczny. Zasadniczo zaobserwowali kluczowy składnik atmosfery Tytana w trakcie jej powstawania i akumulacji, tworząc słynny efekt mgły.
Naukowcy po raz pierwszy zaobserwowali architekturę molekularnąsyntetyczne związki podobne do tych, które przypuszczalnie powodują pomarańczową mgiełkę w atmosferze Tytana. Co więcej, ich odkrycia mogą rzucić światło na tajemniczy cykl hydrologiczny oparty na metanie. Na Ziemi cykl ten polega na przejściu wody ze stanu gazowego (pary wodnej) do stanu ciekłego (deszcz i woda powierzchniowa). Na Tytanie ten sam cykl zachodzi z metanem, który jest przenoszony z metanu atmosferycznego i opada jako deszcz metanowy, tworząc słynne jeziora węglowodorowe.
W tym przypadku wyniki grupy badawczejmoże ujawnić rolę, jaką chemiczna mgła odgrywa w cyklu metanowym Tytana, w tym czy te nanocząsteczki mogą unosić się na jego jeziorach metanowych. Ponadto odkrycia te mogą pokazać, czy podobne aerozole atmosferyczne przyczyniły się do powstania życia na Ziemi miliardy lat temu.
Wiadomo, że struktury molekularne są dobrepochłaniacze światła ultrafioletowego. To z kolei oznacza, że mgła może działać jak tarcza chroniąca cząsteczki DNA na powierzchni wczesnej Ziemi przed szkodliwym promieniowaniem.
NASA planuje wysłać na Tytana do lat 30. XX wiekuzrobotyzowany wiropłat o nazwie Dragonfly, aby zbadać jego powierzchnię i atmosferę oraz znaleźć możliwe oznaki życia. Jak zawsze, prace teoretyczne i eksperymenty laboratoryjne prowadzone w międzyczasie pozwolą naukowcom zawęzić obszar zainteresowania i zwiększyć szanse, że po przybyciu misja znajdzie to, czego szuka.
Zobacz także:
Fizycy stworzyli analogię czarnej dziury i potwierdzili teorię Hawkinga. Dokąd to prowadzi?
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić
Naukowcy odkryli ograniczenie prędkości w świecie kwantowym