บรรยากาศของไททันถูกสร้างขึ้นใหม่ในห้องทดลองบนโลก

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสถานที่ที่ดีที่สุดในการค้นหาหลักฐานเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตนอกโลกคือดาวอังคาร อย่างไรก็ตามนี่ยังห่างไกลจาก

ที่เดียวเท่านั้นนอกจากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะหลายดวงที่ได้รับการระบุว่า "น่าอยู่อาศัยได้" ยังมีตัวเลือกอื่นอีกมากมายในระบบสุริยะของเรา ซึ่งรวมถึงดวงจันทร์น้ำแข็งหลายดวงที่คิดว่ามีมหาสมุทรภายในที่สามารถเป็นแหล่งสิ่งมีชีวิตได้

สิ่งที่เรารู้มากมายเกี่ยวกับไททันในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับยานอวกาศแคสสินีซึ่งโคจรรอบดาวเสาร์ตั้งแต่ปี 2547 ถึง 2560 และเสร็จสิ้นภารกิจด้วยการพุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ในช่วงเวลานี้ Cassini ได้ทำการตรวจวัดชั้นบรรยากาศของไททันโดยตรงหลายครั้งและค้นพบสภาพแวดล้อมที่เหมือนโลกอย่างน่าประหลาดใจ ในความเป็นจริงนี่เป็นเพียงร่างกายอื่น ๆ ในระบบสุริยะที่มีบรรยากาศไนโตรเจนหนาแน่นและมีกระบวนการอินทรีย์เกิดขึ้น

สิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่งคือนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าประมาณ 2.8 พันล้านปีก่อนบรรยากาศของโลกอาจคล้ายกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นพร้อมกับยุค Mesoarchean ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ไซยาโนแบคทีเรียสังเคราะห์แสงได้สร้างระบบแนวปะการังแห่งแรกขึ้นและเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลกเป็นก๊าซออกซิเจนอย่างช้าๆ (ซึ่งนำไปสู่ความสมดุลของไนโตรเจนและออกซิเจนในปัจจุบัน)

แม้ว่าพื้นผิวของไททันจะเชื่อว่ามีเบาะแสที่สามารถปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในระบบสุริยะของเราได้อย่างไรการได้ภาพที่ชัดเจนของพื้นผิวนี้ถือเป็นความท้าทาย เหตุผลนี้เกี่ยวข้องกับชั้นบรรยากาศของไททันซึ่งเต็มไปด้วยหมอกควันเคมีแสงหนาแน่นที่กระจายแสง

“หมอกควันของไททันนั้นเกิดจากอนุภาคนาโนประกอบด้วยโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่และซับซ้อนหลากหลายชนิดซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน โมเลกุลเหล่านี้ก่อตัวขึ้นจากปฏิกิริยาเคมีแบบน้ำตกเมื่อรังสี (อัลตราไวโอเลตและคอสมิก) กระทบกับส่วนผสมของมีเทน ไนโตรเจน และก๊าซอื่นๆ ในบรรยากาศที่คล้ายกับบรรยากาศของไททัน”

ลีโอ กรอส และนาตาลี คาร์ราสโก จากไอบีเอ็ม

เป็นผลให้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบข้อมูลมากนักกระบวนการที่ควบคุมชั้นบรรยากาศของไททันรวมถึงโครงสร้างทางเคมีที่แม่นยำของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ประกอบกันเป็นหมอกควันนี้ เป็นเวลาหลายสิบปีแล้วที่นักดาราศาสตร์ได้ทำการทดลองในห้องปฏิบัติการกับโมเลกุลอินทรีย์ที่คล้ายกันซึ่งเรียกว่าโทลินซึ่งเป็นคำที่มาจากภาษากรีกที่แปลว่า "ขุ่น"

โทลินเป็นของอินทรีย์ที่หลากหลายสารประกอบที่มีคาร์บอนซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์หรือรังสีคอสมิก โมเลกุลเหล่านี้มีอยู่ทั่วไปในระบบสุริยะชั้นนอกและมักพบในเนื้อน้ำแข็งซึ่งชั้นผิวประกอบด้วยน้ำแข็งมีเทนที่สัมผัสกับรังสี การปรากฏตัวของพวกเขาแสดงด้วยพื้นผิวที่แดงก่ำหรือจุดสีซีเปีย

สำหรับการวิจัย ทีมที่นำโดยชูลท์ซและเมลลาร์ดได้ทำการทดลองโดยสังเกตโทลินในระยะต่างๆ ของการก่อตัวในสภาพห้องปฏิบัติการ

“เราเติมภาชนะสแตนเลสเป็นส่วนผสมของมีเทนและไนโตรเจน จากนั้นจึงเกิดปฏิกิริยาเคมีโดยการปล่อยประจุไฟฟ้า จึงเป็นการจำลองสภาวะในชั้นบรรยากาศของไททัน จากนั้นเราวิเคราะห์โมเลกุลผลลัพธ์มากกว่า 100 โมเลกุลที่ประกอบเป็นโทลินของไททันในห้องทดลองของเราในซูริก เพื่อให้ได้ภาพความละเอียดอะตอมประมาณสิบโหลโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมที่อุณหภูมิต่ำแบบโฮมเมดของเรา"

ลีโอ กรอส และนาตาลี คาร์ราสโก จากไอบีเอ็ม

โดยการคัดแยกโมเลกุลขนาดต่างๆ ทีมงานได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับระยะต่างๆ ของการเจริญเติบโตของโมเลกุลเหล่านี้ รวมถึงลักษณะขององค์ประกอบทางเคมีด้วย โดยพื้นฐานแล้ว พวกเขาสังเกตเห็นองค์ประกอบสำคัญของชั้นบรรยากาศของไททันในขณะที่มันก่อตัวและสะสม ทำให้เกิดเอฟเฟกต์หมอกอันโด่งดัง

นักวิทยาศาสตร์สังเกตสถาปัตยกรรมโมเลกุลเป็นครั้งแรกสารประกอบสังเคราะห์ที่คล้ายกับที่เชื่อกันว่าทำให้เกิดหมอกควันสีส้มในชั้นบรรยากาศของไททัน ยิ่งไปกว่านั้นการค้นพบของพวกเขาอาจทำให้เข้าใจวงจรอุทกวิทยาที่ใช้ก๊าซมีเทน บนโลกวัฏจักรนี้ประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงของน้ำจากสถานะก๊าซ (ไอน้ำ) เป็นสถานะของเหลว (ฝนและน้ำผิวดิน) บนไททันวัฏจักรเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับมีเธนซึ่งถ่ายโอนจากมีเธนในชั้นบรรยากาศและตกลงมาเป็นฝนมีเธนทำให้เกิดทะเลสาบไฮโดรคาร์บอนที่มีชื่อเสียง

ในกรณีนี้ผลของกลุ่มวิจัยสามารถเปิดเผยบทบาทของหมอกควันเคมีในวงจรมีเธนของไททันรวมถึงอนุภาคนาโนเหล่านี้สามารถลอยอยู่ในทะเลสาบมีเธนได้หรือไม่ นอกจากนี้การค้นพบเหล่านี้สามารถแสดงให้เห็นว่าละอองลอยในบรรยากาศที่คล้ายคลึงกันช่วยสร้างสิ่งมีชีวิตบนโลกเมื่อหลายพันล้านปีก่อนหรือไม่

โครงสร้างโมเลกุลเป็นที่รู้กันดีว่าตัวดูดซับแสงอัลตราไวโอเลต ในทางกลับกันนี้หมายความว่าหมอกควันสามารถทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันโมเลกุลดีเอ็นเอบนพื้นผิวโลกยุคแรกจากรังสีที่เป็นอันตราย

NASA วางแผนที่จะส่งไปยัง Titan ภายในปี 2030หุ่นยนต์โรเตอร์ที่เรียกว่า Dragonfly เพื่อสำรวจพื้นผิวและชั้นบรรยากาศและมองหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตที่เป็นไปได้ เช่นเคยการทำงานทางทฤษฎีและการทดลองในห้องปฏิบัติการที่ดำเนินการในระหว่างนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถโฟกัสได้แคบลงและเพิ่มโอกาสที่ภารกิจเมื่อมาถึงจะพบสิ่งที่ต้องการ

ดูเพิ่มเติมที่:

นักฟิสิกส์ได้สร้างอะนาล็อกของหลุมดำและยืนยันทฤษฎีของ Hawking นำไปสู่ที่ไหน?

การทำแท้งกับวิทยาศาสตร์: จะเกิดอะไรขึ้นกับเด็กที่จะคลอด

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบขีด จำกัด ความเร็วในโลกควอนตัม