Co Pluton może mieć wspólnego z życiem?

Pluton od dawna postrzegany był jako odległy, zimny i w dużej mierze martwy glob. Jednak pierwsza sonda, której udało się przelecieć w jego pobliżu  ponad półtora roku temu odkryła przed nami wiele niespodzianek.

Sonda New Horizons zakończyła przesyłanie danych z przelotu w pobliżu Plutona w październiku ubiegłego roku, i choć wiele lat jeszcze naukowcom zajmie szczegółowa analiza tych danych i wyciągnięcie odpowiednich wniosków tworzących naszą wiedzę o Plutonie, to już pierwsze dane wskazują na złożone procesy chemiczne, być może nawet pewne formy procesów prebiologicznych zachodzących pod powierzchnią Plutona. Warstwy organicznej mgły; góry lodu wodnego powstałe w nieznanych procesach geologicznych, możliwa obecność związków organicznych na powierzchni i podpowierzchniowy ocean ciekłej wody – wszystkie te cechy wskazują na świat dużo ciekawszy niż naukowcy do niedawna myśleli.

Jego związek z astrobiologią jest widoczny od razu – na zdjęciach widać to jak na dłoni. Widzimy materię organiczną, widzimy wodę i widzimy źródła energii – mówi Michael Summers, planetolog z zespołu misji New Horizons spechalizujący się w badaniach budowy i ewolucji atmosfer planetarnych.

 

 

Summers jest współautorem dwóch artykułów naukowych opisujących te zagadnienia. Pierwszy z nich to The Photochemistry of Pluto’s Atmosphere as Illuminated by New Horizons opublikowany w periodyku Icarus we wrześniu ubiegłego roku, a drugi to właśnie będący w druku Constraints on the Microphysics of Pluto’s Photochemical Haze from New Horizons Observations, który także ukaże się w Icarusie.

Lepka mgła

Po raz pierwszy spoglądając na zdjęcia Plutona, Summers skojarzył go ze światem, który badał przez dziesięciolecia pracując w George Mason University. Tytan, mglisty pomarańczowy księżyc Saturna, będący jedynym księżycem Układu Słonecznego z pokaźną atmosferą i ciekłym (metan) cyklem hydrologicznym. Na jego powierzchni obecnych jest mnóstwo węglowodorów, w tym jeziora wypełnione etanem i metanem pełne związków, które mogą być prekursorami chemii niezbędnej do powstania życia.

Jedną z niespodzianek było odkrycie mgły na Plutonie na dużo większych wysokościach niż oczekiwano. Źródło: NASA/JHUAPL/SwRI

W przeciwieństwie do Tytana, atmosfera Plutona jest dużo rzadsza i rozleglejsza, jej mgły sięgają nawet na wysokość 200 km nad powierzchnię – to ponad 10-krotnie wyżej niż zakładali naukowcy. 30 km nad powierzchnią i wyżej na Plutonie obserwujemy podobny paradoks co w przypadku Tytana – kondensacja zachodzi w obszarze zbyt ciepłym, aby mogła pojawić się tam mgła.

Sonda Cassini dostrzegła tę samą osobliwość w wyższych warstwach atmosfery Tytana (jonosferze) na wysokości 500-600 km nad powierzchnią. Tworząc swoje modele atmosfer naukowcy określili, że kondensacja jest efektem fotochemii Tytana – ultrafioletowa część promieniowania słonecznego rozbija cząsteczki metanu powodując powstawanie węglowodorów.

 

 

Powstawanie mgły rozpoczyna się w jonosferze, gdzie znajdują się elektrycznie naładowane cząsteczki (elektrony i jony) – mówi Summers. Elektrony łączą się z węglowodorami przez co te drugie się ze sobą łączą. Takie połączenia są bardzo stabilne i jak zaczynają opadać przez atmosferę stopniowo rosną wraz z przyklejaniem się do nic kolejnych cząsteczek. Im są większe, tym szybciej spadają. W atmosferze Tytana opadając ku powierzchni napotyka się coraz więcej coraz większych cząsteczek mgły.

Spoglądaj wstecz, Summers przyznaje, że fakt występowania podobnych procesów na Plutonie, nie powinien być aż takim zaskoczeniem. Podobnie do Tytana, charakteryzuje się on azotową atmosferą, której jednym ze składników jest metan. Jedyna różnica jest taka, że ciśnienie atmosferyczne na powierzchni Plutona to zaledwie 10 milibarów, w odróżnienia od 1,5 bara na Tytanie. Różnica ciśnienia atmosferycznego na obu tych globach wpływa także na kształt cząsteczek mgły – cząsteczki mgły na Tytanie dużo dłużej opadają ku powierzchni i mają czas uzyskać kształt sferyczny podczas gdy cząsteczki mgły na Plutonie opadają szybciej i przyjmują kształt fraktalny.

Związki złożone

Zważając na powstawanie węglowodorów i cyjanków (innych związków organicznych) na Plutonie, mamy tam do czynienia z nawet ciekawszymi warunkami chemicznymi niż na Tytanie. Z tego można już budować złożone cząsteczki pre-biotyczne – dodaje. Przykładem tu może być cyjanowodór – jedna z kluczowych cząsteczek prowadzących do powstania chemii prebiotycznej.

Czerwonawe pasma na Plutonie wskazują na tholiny – złożone związki organiczne. Źródło: NASA/JHUAPL/SwRI

Powszechne na Tytanie są także tholiny, złożone związki organiczne powstające gdy ultrafioletowe promieniowanie słoneczne uderza w cząsteczki mgły. Związki te są rzadkie na Ziemi, ale powszechne na Tytanie. Najprawdopodobniej mają one swój udział w pomarańczowej barwie atmosfery Tytana. Na Plutonie także występują czerwonawe pasma, które mogą w rzeczywistości być warstwami tholinów – dodaje Summers.

Szybkie obliczenia wskazują, że warstwa tholinów może mieć grubość nawet 10-30 metrów, przez co mogą charakteryzować się większą ilością materii organicznej na metr kwadratowy niż las na Ziemi. Powierzchnia tego typu może także ulegać zmianom wskutek uderzania w nią promieni kosmicznych.

Co ciekawe, czerwonawa materia obserwowana jest także w pobliżu lodowych księżyców Plutona.  Możliwe zresztą, że owa planeta karłowata posiada podpowierzchniowy ocean podobny do tego na Tytanie, Enceladusie czy Europie. Co prawda źródłem energii dla tych księżyców jest oddziaływanie pływowe ich planet macierzystych. Pluton nie ma takiego źródła, ale możliwe, że radioaktywność wnętrza może utrzymywać ocean w stanie ciekłym.

Źródło: Astrobio.net

  • dreggeth

    Bardzo ciekawy artykuł.
    Jednak włącza mi się grammar nazi 😉
    Pod zdjęciem sekcji lepka mgła – wysokość może być większa lub mniejsza (nie wyższa). Ostatni akapit: „zresztą” pisze się bez odstępu po z.
    Przepraszam, musiałem 😉

    • Rrradek

      Hej,

      to akurat literówka, ale dzięki za zwrócenie uwagi. Niestety na korektę tekstu czasu już nie ma przy 3-6 tekstach dziennie i normalnej pracy i nauce między nimi po prostu nie da się jeszcze przeczytać swoich tłumaczeń 🙂 Zawsze liczę na grammar nazi 😀