Кредитна слика: ЕСА
Потребна су најмање три елемента за живот у животу какав знамо: вода, енергија и атмосфера. Међу Марсом и месецима око Јупитера и Сатурна постоје докази о једном или два од ова три елемента, али мање се зна да ли је комплетан скуп доступан. Само Сатурнов месец, Титан, има атмосферу упоредиву са земљиним притиском и много је гушћа од марсовске (1% притиска на Земљином нивоу).
Најзанимљивија тачка симулација Титанове угљоводоничне измаглице је да ова замрљана компонента садржи молекуле зване толини (од грчке речи, блатни) који могу да чине темеље градивних блокова живота. На пример, аминокиселине, један од грађевних блокова земаљског живота, настају када се ове црвено-смеђе честице сличне смогу ставе у воду. Као што је Царл Саган нагласио, Титан се може сматрати широком паралелом ране земаљске атмосфере с обзиром на његову хемију и на тај начин је сигурно релевантан за настанак живота.
Овог лета НАСА-ин свемирски брод Цассини, лансиран 1997. године, требало би да изађе у орбиту око Сатурна и његових луна за четири године. Почетком 2005. године планирано је да се сонда Хуигенс са пигмејком зарони у мутну атмосферу Титана и слети на месечеву површину. На орбиту свемирске летјелице Цассини налази се 12 инструмената и 6 инструмената на сонди Хуигенс. Сонда Хуигенс је усмерена пре свега на узорковање атмосфере. Сонда је опремљена за мерење и снимање слика до пола сата на површини. Али сонда нема ноге, па када се спусти на Титанову површину, њена оријентација ће бити случајна. А његово слетање можда није на месту које садржи органске органе. Слике где се Цассини налази у својој тренутној орбити непрестано се ажурирају и доступни су за преглед док мисија напредује.
Часопис Астробиологија имао је прилику да разговара са научником о истраживању Јеан-Мицхел Бернардом са Универзитета у Паризу о томе како да симулирају Титанову сложену хемију у земаљској епрувети. Његове симулације Титанове околине граде се на класичној пребиотичкој супи, коју су педесет година покренули истраживачи Универзитета у Чикагу Харолд Уреи и Станлеи Миллер.
Астробиологи Магазине (АМ): Шта је прво подстакло ваше интересовање за атмосферску хемију Титана?
Јеан-Мицхел Бернард (ЈБ): Како два једноставна молекула (азот и метан) стварају веома сложену хемију? Да ли хемија постаје биохемија? Недавна открића живота у екстремним условима на Земљи (бактерије на Јужном полу на -40 ° Ц и археје на више од +110 ° Ц у близини хидротермалних извора) омогућавају претпоставку да би живот могао бити присутан и на другим световима и другим Услови.
Титан има астробиолошки интерес јер је једини сателит у Сунчевом систему са густом атмосфером. Атмосфера Титана је направљена од азота и метана. Енергетске честице које долазе из Сунца и Сатурнова окружења омогућавају сложену хемију, попут стварања угљоводоника и нитрила. Честице такође стварају сталну измаглицу око сателита, кише метана, ветрове, сезоне. Недавно су изгледа да су језера угљоводоника откривена на површини Титана. Мислим да ће ово откриће, уколико га потврди мисија Цассини-Хуигенс, бити од великог интереса.
Направио би Титан аналогом Земљи, јер би имао атмосферу (гас), језера (течност), измаглицу и тло (чврсто), три потребна окружења за појаву живота.
Састав Титанове измаглице није познат. Доступни су само оптички подаци и тешко их је анализирати због сложености овог угљеничног материјала. Обављени су многи експерименти како би се опонашала хемија Титанове атмосфере, од којих су најпознатији аналози аеросола названи "толини" групе Карл Саган. Изгледа да би толин могао да буде укључен у настанак живота. Заиста, хидролиза ових Титан аеросолних аналога доводи до стварања аминокиселина, претеча живота.
САМ: Можете ли описати своју експерименталну симулацију за проширење експеримената Миллер-Уреи на начин који је прилагођен ниским температурама и јединственој хемији Титана?
ЈБ: Од експеримената Миллер-Уреи спроведене су многе експерименталне симулације претпостављеног пребиотичког система. Али након преузимања података Воиагера, чинило се да је потребно да се вратимо овом приступу да симулирамо Титанову атмосферу. Затим је неколико научника извело такве симулационе експерименте уводећи смешу азота-метан у систем попут Миллеровог апарата. Али проблем је постао очигледан због разлике између експерименталних услова и Титанових услова. Притисак и температура нису били репрезентативни за Титаново окружење. Тада смо одлучили да извршимо експерименте који репродукују притисак и температуру Титанове стратосфере: гасну мешавину од 2% метана у азоту, ниски притисак (око 1 мбар) и криогени систем да би имали ниску температуру. Поред тога, наш систем је смештен у кутију за рукавице која садржи чисти азот да се избегне контаминација чврстих производа из амбијенталног ваздуха.
САМ: Шта сматрате најбољим извором енергије за покретање Титанове синтетичке хемије: магнетосфера Сатурнових честица, сунчево зрачење или нешто треће?
ЈБ: Научници расправљају о томе који би извор енергије најбоље симулирао изворе енергије у атмосфери Титана. Ултраљубичасто (УВ) зрачење? Космички зраци? Електрони и друге енергетске честице које долазе из Сатурнове магнетосфере? Сви ти извори су укључени, али њихово појављивање зависи од надморске висине: екстремно ултраљубичасто зрачење и електрони у ионосфери, УВ светлост у стратосфери, док се у тропосфери појављују космички зраци.
Мислим да би одговарајуће питање требало да буде: Шта је експериментални циљ? Да бисмо разумели хемију хидроген цијанида (ХЦН) у Титановој стратосфери, симулација са УВ зрачењем ХЦН је прикладна. Ако је циљ утврдити ефекте електричних поља која стварају галактички космички зраци у тропосфери, пожељно је коронско пражњење симулиране титанске атмосфере.
Проучавајући Титанове стратосферске услове, одлучили смо да у својој симулацији користимо електрични пражњење. Овај избор оспорава мањина научника јер је главни извор енергије у Титановој стратосфери УВ зрачење. Али наши резултати су потврдили наш експеримент. Открили смо све органске врсте које су опажене на Титану. Предвидели смо присуство ЦХ3ЦН (ацетонитрила) пре његовог посматрања. Први пут смо открили дицианоацетилен, Ц4Н2, нестабилан молекул на собној температури који је такође откривен у атмосфери Титана. Средњи инфрацрвени потпис чврстих производа створених у нашем експерименту био је у складу са Титановим запажањима.
САМ: Како су ваши резултати део планираног испитивања атмосфере за сонду Цассини-Хуигенс?
ЈБ: Након сарадње са тимом из Обсерватоире Астрономикуе де Бордеаук у Француској, утврдили смо диелектричне константе аеросолних аналога. Ово ће нам омогућити да проценимо како атмосферска и површинска својства Титана могу утицати на перформансе Цассини-Хуигенс радарских експеримената. Висиномјером на Хуигенсовој сонди могу утицати аеросолна својства, али морају се спровести комплементарни експерименти како би се потврдио овај резултат.
Пре две године увели смо гасну смешу, Н2 / ЦХ4 / ЦО (98 / 1,99 / 0,01). Циљ је био утврдити утицај угљен-моноксида, најзаступљенијег једињења са кисеоником на Титану. Изненађујуће смо открили оксиран у плиновитој фази као главни производ кисеоника. Овај нестабилни молекул откривен је у међузвездном медијуму, али теоријски модели га не предвиђају за Титанову хемију. Па ипак, можда је овај молекул присутан на Титану.
Тренутно анализирамо прве молекуле, радикале, атоме и јоне (или 'врсте') створене у нашем експерименталном реактору. Користимо инфрацрвену спектрометрију и УВ видљиву емисију за проучавање узбуђених врста као што су ЦН, ЦХ, НХ, Ц2, ХЦН, Ц2Х2. Затим ћемо посматрати повезаност између обиља ових врста и структуре чврстих производа. Спајајући ове експерименталне резултате са теоријским моделом развијеним у сарадњи са Универзитетом у Порту у Португалу, имаћемо боље разумевање хемије која се јавља у експерименталном реактору. Ово ће нам омогућити да анализирамо податке о Цассини-Хуигенс и формирању измаглице Титана.
Наш тим је такође укључен у научни ниво мисије, пошто је један од научника мисије такође у нашој групи на Лаборатоире Интер-Университаире дес Сист? Мес Атмоспх? Рикуес, ЛИСА). Наши лабораторијски толини ће се користити као водичи за калибрацију неколико инструмената на Хуигенс сонди и Цассинијевој орбити.
На сонди и орбити је 18 инструмената. Калибрациони тестови су потребни за гасну хроматографију и масену спектроскопију [ГЦ-МС]. ГЦ-МС ће идентификовати и мерити хемикалије у Титановој атмосфери.
Калибрациони тестови су такође потребни за Аеросол колектор и пиролизатор (АЦП). Овај експеримент ће у атмосферу извући честице аеросола кроз филтере, затим загревати заробљене узорке у рернама да испари хлапљиве састојке и разградити сложене органске материјале.
Композитни инфрацрвени спектрометар (ЦИРС), термички мерни инструмент на орбити, такође је потребан за калибрацију. У поређењу са претходним свемирским мисијама, спектрометар на броду Цассини-Хуигенс значајно је побољшање, са спектралном резолуцијом десет пута већом од спектрометра свемирске летјелице Воиагер.
САМ: Да ли имате будуће планове за ово истраживање?
ЈБ: Наш следећи корак је експеримент који је развила Марие-Цлаире Газеау, под називом „СЕТУП“. Експеримент има два дела: хладну плазму ради дисоцијације азота и фотохемијски реактор за фотодисоциацију метана. Ово ће нам пружити бољу глобалну симулацију Титовог стања.
Изворни извор: НАСА Астробиологи Магазине
