Za použití Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA), tým vědců identifikoval záhadnou molekulu v atmosféře Titanu. Jmenuje se to cyklopropenyliden (C3H2), jednoduchá sloučenina na bázi uhlíku, která nebyla nikdy předtím v atmosféře spatřena. Podle studie týmu zveřejněné v The Astronomical Journal Tato molekula by mohla být prekurzorem složitějších sloučenin, které by mohly naznačovat možný život na Titanu.
Podobně, Dr. Catherine Neish z University of Western Ontario Ústav pro průzkum Země a vesmíru (Western Space) a její kolegové z Evropské vesmírné agentury (ESA) zjistili, že Titan má další chemikálie, které by mohly být přísadami pro exotické formy života . V jejich studii, která se objevila v Astronomie a astrofyzika ,prezentují data mise Cassini, která odhalila složení impaktních kráterů na povrchu Titanu.
Mezinárodní tým zodpovědný za objev cyklopropenylidenu se skládal z výzkumníků z NASA Divize průzkumu sluneční soustavy (SSED), Universities Space Research Association (USRA), Institute of Astronomy and Astrophysics v Taipei a několika univerzit. Byli vedeni Conor Nixon a Dr. Alexander Thelen , planetární vědec a postdoktorand v Goddard Space Flight Center NASA (v tomto pořadí).
Tento snímek Titanu ve skutečných barvách pořízený sondou Cassini ukazuje hustou, mlhavou atmosféru Měsíce. Kredit: NASA
Tým použil observatoř ALMA ke studiu Titanu v roce 2016. Při prohledávání světelných signatur shromážděných ALMA si všimli spektra, která naznačovala podivný chemický otisk. Po prohledání databáze všech známých molekulárních světelných signatur ji Nixon identifikoval jako cyklopropenyliden (C3H2). Řekl Nixon v NASA tisková zpráva :
„Když jsem si uvědomil, že se dívám na cyklopropenyliden, moje první myšlenka byla: ‚No, to je opravdu nečekané. Titan je v naší sluneční soustavě jedinečný. Ukázalo se, že je to pokladnice nových molekul.“
V minulosti vědci objevili C3H2v různých kapsách po celé galaxii, ale pouze v oblacích plynu a prachu v mezihvězdném médiu (ISM). V těchto oblastech jsou podmínky příliš chladné a difúzní na to, aby usnadnily chemické reakce. V jakémkoli jiném prostředí cyklopropenyliden snadno reaguje s jinými molekulami za vzniku různých chemických sloučenin.
Nixon a jeho kolegové však byli schopni detekovat malá množství cyklopropenylidenu kolem Titanu, protože zkoumali horní vrstvy měsíční atmosféry, kde je méně jiných plynů pro C.3H2komunikovat s. Proč je to možné u největšího měsíce Saturnu a u žádného jiného tělesa ve sluneční soustavě zůstává záhadou. Ale to, co předznamenává, by mohlo být ještě významnější.
Až dosud byly objevy cyklopropenylidenu omezeny na kapsy plynu a prachu v mezihvězdném prostoru. Poděkování: Conor Nixon / Goddard Space Flight Center NASA
Ačkoli C3H2 není spojen s moderními biologickými reakcemi zde na Zemi, je příkladem toho, co je známo jako „molekuly s uzavřenou smyčkou“, které jsou důležité, protože tvoří základní kruhy pro nukleobáze DNA a RNA – dvě sloučeniny. to jsou samotné stavební kameny života, jak ho známe.
Michael Malaska , který kdysi pracoval ve farmaceutickém průmyslu, se rozhodl změnit povolání a stal se planetárním vědcem JPL, aby mohl studovat objekty jako Titan. Jak vysvětlil, nalezení molekul jako C3H2je nezbytné k tomu, abyste viděli celkový obraz Titanu:
'Je to velmi podivná malá molekula, takže to nebude druh, o kterém se učíte na střední škole chemie nebo dokonce na vysokoškolské chemii.' Tady dole na Zemi to nebude něco, s čím se setkáte... Každý malý kousek a část, kterou objevíte, vám může pomoci poskládat obrovskou skládačku všech věcí, které se tam dějí.“
Další molekulou s uzavřenou smyčkou, která byla detekována v atmosféře Titanu, je benzen (C6H6). Až dosud byl benzen považován za nejmenší jednotku kruhových molekul uhlovodíků, které by mohly existovat v atmosféře – ale tento stav jednoznačně patří cyklopropenylidenu. A co víc, cyklická povaha obou molekul předkládá výzkumníkům další odvětví chemie, které může umožnit tvorbu DNA a RNA.
V každém případě, role, kterou tyto sloučeniny hrají, je určitě něco, co nadcházející Vážkamise mohl vyšetřovat. Start této mise je naplánován na rok 2027 a skládá se z přistávacího dronu rotorového letadla, který bude zkoumat atmosféru a povrch Titanu, aby se dozvěděl více o jeho bohatém prebiotickém prostředí a organické chemii. Tato mise má mimo jiné za úkol odpovědět na otázku, zda by Titan skutečně mohl podporovat život na svém povrchu a ve svých metanových jezerech.
To bylo předmětem spekulací a zvědavosti po celá desetiletí, od té doby Cestování 1 a 2 kosmické sondy proletěly soustavou Saturn v roce 1980, respektive 1981. Když Cassini-Huygens mise dorazila kolem Saturnu v roce 2004 a to, co pozorovala, jen více zajímalo vědce. Tyto mise zjistily, že navzdory tomu, že byl velmi chladný, byl Titan v některých ohledech zřetelně podobný Zemi.
Pro začátek má hustou atmosféru (čtyřikrát tak hustou než Země), která se skládá převážně z dusíku. Žádná jiná planeta nebo měsíc ve Sluneční soustavě si to nemůže nárokovat! Navíc má metanový cyklus, který je velmi podobný koloběhu vody na Zemi, doplněný o jezera a řeky na povrchu, vypařování, mraky a srážky. Existují dokonce důkazy, že může mít podpovrchový oceán slané vody.
Ale nejzajímavější ze všeho jsou organické procesy při práci, kdy metan a další uhlovodíky v atmosféře Titanu interagují se slunečním zářením, rozkládají se a uvolňují síť organické chemie, která by mohla vést k prebiotickým povrchovým podmínkám. To je to, co posunulo Titan na vrchol seznamu potenciálních destinací pro mise NASA, které hledají minulý a současný život ve Sluneční soustavě.
Koncept jezera tohoto umělce na severním pólu Saturnova měsíce Titan ilustruje vyvýšené okraje a útvary podobné valům, jako jsou ty, které viděla kosmická loď Cassini NASA kolem měsíčního Winnipeg Lacus. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Tak jako Rosaly Lopes , vedoucí vědecký pracovník a expert na Titany v laboratoři Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA, shrnuto :
'Snažíme se zjistit, zda je Titan obyvatelný.' Takže chceme vědět, jaké sloučeniny z atmosféry se dostanou na povrch, a pak, jestli se tento materiál může dostat přes ledovou kůru do oceánu pod námi, protože si myslíme, že oceán je tam, kde jsou obyvatelné podmínky.“
Dalším bodem zájmu, kvůli kterému je Titan tak lákavým cílem pro výzkum, je možnost, že molekuly, které by mohly sedět na povrchu Titanu, by mohly být stejné jako ty, které tvořily stavební kameny života na Zemi. Zhruba před 3,8 miliardami až 2,5 miliardami let (během Achean Eon) byla Země mnohem jiným místem, kde se atmosféra skládala převážně z dusíku, CO2, metan a vodní pára.
V podstatě se předpokládá, že podmínky na Zemi během tohoto období byly podobné těm na Titanu dnes. Trenér Melissa , astrobiolog NASA Goddard, je zástupcem hlavního vyšetřovatele mise Dragonfly a hlavním vyšetřovatelem klíčový nástroj použije k analýze složení povrchu Titanu. Jako ona uvedeno :
„O Titanu uvažujeme jako o skutečné laboratoři, kde můžeme vidět podobnou chemii jako na starověké Zemi, když se zde usadil život. Budeme hledat větší molekuly než C3H2ale potřebujeme vědět, co se děje v atmosféře, abychom porozuměli chemickým reakcím, které vedou složité organické molekuly ke vzniku a dešti dolů na povrch.“
Umělcův dojem z mise Dragonfly na povrchu Titanu. Kredit: JHUAPL
V podobném duchu také asistentka Catherine Neish a její kolegové z ESA při studiu povrchu Titanu našli něco velmi zajímavého. Atmosférické procesy obvykle pohřbívají povrchový led Titanu pod silnou vrstvou organického materiálu, zejména kolem suchého měsíčního rovníku. Tento materiál se chová přesně jako písek a vede k písečné bouře a výcvik při silném větru.
Naštěstí existují místa, kde může povrchový led prokouknout a vědci jej mohou studovat a dozvědět se více o jeho složení. Například vyšší zeměpisné šířky na Titanu jsou vystaveny většímu množství srážek, což vede k povrchovým proudům, které erodují písek. Kromě toho existují impaktní krátery vytvořené předměty dopadajícími na povrch, které odhalují relativně čerstvý led v kůře Titanu. Jak vysvětlil Neish:
'Je to divoké. Ve sluneční soustavě není žádné jiné místo jako Titan. Na Titanu je více písku na oblast než kdekoli jinde. A Titan má počasí. V tomto ohledu není nepodobná Zemi. Jde jen o to, že všechny ingredience jsou špatně. Povrchem se prořezává metanový déšť a proudy a kolem se rozfoukává organický písek. Je stále velmi aktivní, stejně jako tady na Zemi.'
Bohužel, získat dobrý pohled na povrch je obtížné kvůli husté atmosféře Titanu. Ale po prozkoumání dat získaných odCassini„s Viditelný a infračervený mapovací spektrometr (VIMS), Neish a její kolegové byli schopni získat jasný pohled na tři impaktní krátery v rovníkové oblasti Titanu a její oblasti střední šířky.
Umělcovo pojetí prachové bouře na Titanu. Poděkování: IPGP/Labex UnivEarthS/University Paris Diderot – C. Epitalon & S. Rodriguez
Zjistili, že rovníkové krátery Selk, Ksa, Guabonito a kráter v Santorini Facula se zdály být čistě složeny z tmavého organického materiálu. Bylo zjištěno, že krátery ve střední zeměpisné šířce Afekan, Soi, Forseti, Menrva a Sinlap jsou obohaceny vodním ledem a organickým materiálem. Byli také schopni určit, že žádný z ledu, který pozorovali, nebyl čpavek (NH3) nebo zmrazený CO2(také znám jako „suchý led“).
To je v souladu s modely Titanu, které ukazují, že jde o dynamické prostředí s aktivními procesy formujícími jeho povrch. Kombinace vody a organických látek by také mohla znamenat, že na dně impaktních kráterů jsou zamrzlé prastaré ekosystémy. Jako součást vědecký a inženýrský tým při dohledu nad touto misí by Neishova zjištění zde mohla informovat nadcházejícíVážkamise a kde by měla hledat možné důkazy života.
Také ilustruje, jak se hledání možného života mimo Zemi pomalu přesouvá za Mars a zahrnuje místa ve vnější sluneční soustavě. Řekl Neish:
„Stále více si myslím, že vidíme falešnou ekvivalenci mezi životem a Marsem. Nedávná zjištění o Venuši a všech nových věcech, které se o ní učíme, jakmile je svět oceánů, jsou další změnou hry. A konečně, lidé říkají, že při hledání života ve vesmíru se opravdu musíme zaměřit na mnohem více míst, nejen na Mars. A to zahrnuje i vyslání mise Dragonfly na Titan.'
Příštích několik desetiletí slibuje, že bude velmi vzrušujícím obdobím pro průzkum vesmíru (a jeho fanoušky!). Kromě návratu na Měsíc, vytvoření trvalé přítomnosti tam a vyslání prvních misí s posádkou na Mars vyšleme také naše robotické průzkumníky, aby prozkoumali Europu, Ganymede a Titan v naději, že tam najdeme život.
Tím budeme konečně schopni osvětlit, jak život v naší sluneční soustavě začal a možná, jak a kde by mohl existovat v celém vesmíru!
