Sonda Cassini-Huygens dokonała zaskakującej detekcji związku chemicznego kluczowego w powstawaniu złożonych związków organicznych w mglistej atmosferze Tytana – największego księżyca Saturna.
Tytan charakteryzuje się gęstą atmosferą azotowo-metanową, która jest domem dla jednych z najbardziej złożonych związków chemicznych w Układzie Słonecznym. Uważa się nawet, że atmosfera Tytana przypomina atmosferę wczesnej Ziemi, z czasów przed pojawieniem się większej ilości tlenu. Dzięki temu Tytan często traktowany jest jako laboratorium do badania reakcji chemicznych, które mogły doprowadzić do powstania życia na Ziemi, i które mogą zachodzić na planetach krążących wokół innych gwiazd.
W górnych warstwach atmosfery Tytana, azot i metan wystawione są na energię Słoneczną i energetyczne cząstki pochodzące z magnetosfery Saturna. Te źródła energii napędzają reakcje obejmujące azot, wodór i węgiel, które prowadzą do powstawania bardziej złożonych związków prebiotycznych.
Te duże cząsteczki zaczynają opadać ku niższym warstwom atmosfery tworząc gęstą mgłę organicznych aerozoli, które z czasem docierają na powierzchnię. Jednak proces, w którym proste cząsteczki z górnych warstw atmosfery łączą się w złożoną, organiczną mgłę na niższych wysokościach jest bardzo skomplikowany i trudny do odtworzenia.
Jednym z zaskakujących wyników misji Cassini jest odkrycie szczególnego typu ujemnie naładowanych cząsteczek na Tytanie. Negatywnie naładowane aniony są czymś, czego naukowcy nie oczekiwali, ponieważ są one bardzo reaktywne i nie powinny zbyt długo przetrwać w atmosferze Tytana łącząc się z innymi związkami. Ich wykrycie całkowicie zmienia naszą wiedzę o atmosferze tego mglistego księżyca.
W najnowszym artykule opublikowanym w periodyku Astrophysical Journal Letters, naukowcy zidentyfikowali niektóre ujemnie naładowane związki jako aniony łańcucha węglowego. Te liniowe cząsteczki mogą być elementami do budowy bardziej złożonych cząsteczek i mogły stanowić bazę dla najwcześniejszych form życia na Ziemi.
Detekcji dokonano za pomocą spektrometru plazmy CAPS zainstalowanego na pokładzie sondy Cassini w trakcie przelotu przez górną warstwę atmosfery Tytana na wysokości 950-1300 km nad powierzchnią. Co ciekawe, dane wskazują, że łańcuchy węglowe stawały się rzadsze bliżej księżyca, podczas gdy ilość prekursorów większych cząsteczek aerozoli gwałtownie rosła, co wskazuje na bliski związek między tymi dwoma faktami.
„Dokonaliśmy pierwszego, bezsprzecznego odkrycia anionów łańcucha węglowego, który może być kluczowym elementem w powstawaniu większych i bardziej złożonych cząsteczek takich jak duże cząstki tworzące mgłę na tym księżycu,” mówi Ravi Desai z University College London i główny autor badania.
„Wiemy, że taki proces zachodzi w ośrodku międzygwiezdnym, ale teraz zaobserwowaliśmy go w zupełnie innym środowisku, co oznacza, że może to być uniwersalny proces tworzenia złożonych cząsteczek organicznych.”
„Pytanie, czy może on zachodzić także w innych atmosferach azotowo-metanowych np. na Plutonie lub Trytonie czy na egzoplanetach o podobnych właściwościach?”
„Myśl o uniwersalnej ścieżce prowadzącej do powstawania składników życia może mieć istotny wpływ na to, czego powinniśmy szukać szukając życia we Wszechświecie”, mówi współautor artykułu Andrew Coates z UCL.
„Tytan stanowi lokalny przykład ekscytującej i egzotycznej chemii, o której jeszcze wiele musimy się dowiedzieć.”
Źródło: ESA