Кредитний імідж: UA
Поки космічний апарат Кассіні летів у напрямку до Сатурна, хіміки на Землі робили пластичне забруднення, як дощ, через атмосферу місяця Сатурна, Титана.
Вчені підозрюють, що органічні тверді речовини падають з неба Титану протягом мільярдів років і можуть бути сполуками, які створюють підґрунтя для наступного хімічного кроку до життя. Вони співпрацюють в лабораторних експериментах Університету Арізони, які допоможуть вченим Кассіні інтерпретувати дані Титану та планувати майбутню місію, яка розгорне лабораторію органічної хімії на поверхню Титану.
Хіміки в лабораторії Марка А. Сміта в університеті Арізони створюють такі сполуки, як конденсація з неба Титану, бомбардуючи аналог атмосфери Титана електронами. Це виробляє "толіни"? органічні полімери (пластмаси), що знаходяться в атмосфері верхнього азоту-метану Титану. Толіни "Титана" створюються ультрафіолетовим сонячним світлом і електронами, що витікають з магнітного поля Сатурна.
Толіни повинні розчинятися, щоб утворювати амінокислоти, які є основними будівельними елементами життя. Але хіміки знають, що толіни не розчиняться в етанових / метанових озерах або океанах Титану.
Однак вони легко розчиняються у воді або аміаку. І експерименти, зроблені 20 років тому, показують, що при розчиненні толінів у рідкій воді утворюються амінокислоти. Тож, зважаючи на рідку воду, у версії первинного супу «Титан» може заварюватися амінокислоти
Кисень - інший необхідний для життя на Землі. Але в атмосфері Титану майже немає кисню.
Однак у минулому році Кейтлін Гріффіт з Місячної та планетарної лабораторії UA виявила водний лід на поверхні Титану. (Див. Титан відкриває поверхню, де домінує Льоді Бедрок.) Планетарний науковець з США Джонатан Лунін та інші теоретизують, що коли на Титані вивертаються вулкани, частина цього льоду може танути і перетікати через ландшафт. Подібні потоки можуть спричинити, коли комети та астероїди вдаряться в Титан.
Ще краще, що вода Титану може не відразу замерзнути, оскільки вона, ймовірно, є достатньою кількістю аміаку (антифризу), щоб залишатися рідким протягом близько 1000 років, відзначили Сміт і Лунін у дослідницькому документі, опублікованому в листопадовому випуску «Астробіологія».
Тож хоча Титан надзвичайно холодний - близько 94 градусів Цельсія (мінус 180 градусів Цельсія або мінус 300 градусів за Фаренгейтом) - вода може коротко протікати по поверхні, постачаючи кисень та середовище для хімії, вони підсумовують.
Щоб далі зрозуміти, як все це може працювати разом, група Сміта генерує толіни в лабораторії, аналізує їх спектроскопічні властивості та намагається зрозуміти їх хімію.
"Ми намагаємось дізнатись, як сполуки будуть реагувати з розплавленою водою на поверхні" Титана ", які сполуки вони утворюватимуть, і, отже, що нам слід шукати", - пояснив Сміт. «Ми шукаємо не просто атмосферний пластик, що сидить на поверхні, а результат вкладення часу та енергії протягом мільярдів років.
"Ми хочемо знати, які різновиди молекул розвивались, і чи вони розвивалися по шляхах, які могли б зрозуміти, як розвиваються біологічні молекули на первісної Землі?" він сказав.
Марк А. Сміт, професор та завідувач хімічного відділу UA
«Дещо з того, про що ми дізналися поки що в наших експериментах, полягає в тому, що ці матеріали є грубими сумішами неймовірно складних молекул» Сміт додав. «Карл Саган провів останні 10 років свого життя, вивчаючи ці сполуки в експериментах, як у нас. Те, що ми знайшли, доповнює його роботу. Ми бачимо ті ж спектроскопічні сигнатури ».
Але група Сміта також виявила, що є компонент цих молекул, який є дуже реакційноздатним і може легко, у розумні часові рамки, реагувати на поверхні Титану, отримуючи кисневі сполуки.
"І це? Що ми зараз тільки починаємо розгадувати?" Сміт сказав.
"Наша робота стане набагато цікавішою цієї осені в наших експериментах у передових джерелах світла лабораторії Лоуренса Берклі", - додав він. "Ми будемо використовувати синхротрон для створення фотохімічних толінів, використовуючи дуже енергійні фотони, щоб розбити цей газ" Титан "вакуумним ультрафіолетовим випромінюванням.
Вакуумне ультрафіолетове випромінювання потрапляє в молекули азоту та метану у верхній атмосфері Титану та розриває їх. Вчені не знають, чи виробляються ті ж види полімерів, які утворюються з електричного розряду.
"Коли ви можете розламати молекули азоту та метану зі світлом, ви можете отримати полімери, схожі на ті, що утворюються, коли електричний розряд розламує їх", - сказав Сміт. «Або ви можете отримати різні полімери. Хімія досить складна, і ми просто не знаємо відповіді на стільки найпростіших питань. Але це одна з причин, що ми проведемо експерименти в Берклі.
Робота, що триває в лабораторії Сміта, важлива для вчених з Місії Кассіні НАСА та можливих наступних місій на Сатурн. Орбіталь Кассіні був запущений в 1997 році і повинен запустити зонд в атмосферу Титана в грудні. Цей зонд Гюйгенса припливе до поверхні Титану наступного січня.
"Титановий товстий помаранчевий аерозольний шар" в основному - це купа органічної пластмаси? полімерів вуглецю, водню та азоту ", - сказав Сміт, керівник хімічного відділу UA. "Частинки врешті осідають на поверхні Титану, де вони виробляють органічну сировину для будь-якої органічної хімії".
Зонд Кассіні Гюйгенс стане першим інструментом для фактичного відбору проби цього аерозолю. Це дасть науковцям деяку рудиментарну хімічну інформацію щодо цього матеріалу. Але зонд не розкаже їм багато про органічну хімію на поверхні Титана.
Наступна місія на "Титан", яка включає робототехнічну лабораторію органічної хімії, дасть вченим набагато більш детальний погляд на поверхню. Експеримент розробляють Lunine and Smith у співпраці з дослідниками з Caltech та NASA's Laboratory Jet Propulsion.
Лунін очолює фокус-групу NASA Астробіологічного інституту на Титані і є одним із трьох міждисциплінарних науковців місії Кассіні для зонда Гюйгенса.
"Ми дійсно не знаємо, як формувалося життя на Землі чи на якій би планеті вона не формувалася?" - сказав Лунін. «Не залишилося жодних слідів того, як це сталося на Землі, тому що всі органічні молекули Землі до цього часу були біохімічно оброблені. "Титан" - наш найкращий шанс вивчити органічну хімію в планетарному середовищі, яке залишається безжитним протягом мільярдів років.
Оригінальне джерело: UA News Release
